基于AT89C51微型毛细管电泳检测仪的设计

为了实现电泳仪的小型化,该仪器具有以下基本功能: 利用液晶显示系统实时谱曲线;利用外部存储器将需要存储的信息保存采样便于以后作为参考;可以方便的将从现场采集的信号送到有关研究机构。

　　1　功能与基本原理

　　1.1　总体设计

　　为了实现电泳仪的小型化,该仪器具有以下基本功能:

　　利用液晶显示系统实时谱曲线;利用外部存储器将需要存储的信息保存采样便于以后作为参考;可以方便的将从现场采集的信号送到有关研究机构。

　　考虑到实际使用的需要,毛细管电泳仪还必须具备以下的特点:

　　具有较强的抗干扰能力;体积小,重量轻,携带方便;操作简单。

　　荧光信号由光电倍增管(PMT)采集,经放大、滤波处理后进行A/D转换,送入单片机处理,再送液晶显示。如需存储则按下存储键,数据就会存储到外部存储器中,而且在需要回放、打印、传输时,可以直接从外部存储器中调出使用,进而实现各种功能。还可以直接利用网络将现场所监测的数据传送到相关的研究机构,经过处理之后由研究机构反馈回来,因而方便和高效地实现了快速检测。系统采用了图1所示的原理结构。

　　1.2　光电倍增管

　　在光谱测量中,在慢变化、高精度光谱测量中常使用PMT,其输出的是连续的模拟信号,光电倍增管以其特有的倍增系统,成为一种理想的低噪声放大器。它可以探测极微弱的光信号,而且响应速度很快,有效面积也大,被广泛应用于光信号测量的领域。光电倍增管输出的是一个理想的电流源,外接一个负载电阻,通过测量信号电流在负载上的电压降,即可得到光谱信号。

　　1.3　放大和滤波

　　1.3.1　放大电路

　　光电倍增管的阳极灵敏度极高,一般可达100A/lm,暗电流又小,所以在弱电测量中常用光电倍增管作为探测器件。本系统采用负高压供电,前放采用微电流放大器,直接与光电倍增管的阳极耦合,经电流放大器放大后输出电压,如图2所示。

　　1.3.2　滤波器

　　由于有源滤波电路有利于提高系统的稳定性,同时有利于避免信号的衰减,所以我们采用了集成有源滤波电路。滤波器选用TI公司推出的TLC04-50。TLC04-50是一种在通频带内具有最大平坦度、截止边带单调下降的巴特沃斯四阶开关电容滤波器。该滤波器精度高,且外围电路简单、工作电源灵活、抑制纹波干扰能力强、滤波性能稳定。由于该芯片采用LC2MOS处理和开关电容技术,所以具有功耗低、失调电压小、外围元件少、调节简单等优点。

　　1.4　A/D转换

　　系统在满足精度的基础上,采用常规的8位A/D转换芯片AD0809,该芯片价格便宜,购买方便。由于系统的采样预频率为20Hz左右,而AD0809转换时间为10μs,所以转换速度足够了。并且此芯片有8个输入通道,在进行多通道检测时,可以实时对8个毛细管同时检测。