光寻址型传感器中光源控制系统的设计与实现

到达 １ 引言 ． 器 的重 要 组成 部分 之一 ， 满足 传感 器 对光 需模 拟 信号 ， 光 源 阵列 使其 按 照 以一定 需 ２寻 经 光 寻 址 型 传 感 器 是 一 种 基 于 半 导 体 光 源 的调 制频 率 、 址 方 式 和 寻 址 时 问 、 寻 发光 的调 制频 率 和 强度 发 光 ；） 址 指 令 ， 串 电效 应 的 固态敏 感 器件 ， 通过 敏感 膜 将 生化 强 度等 方 面的 要求 ， 时还需 针对 不同光 源 口模 块 达 到 Ｆ Ｇ 同 Ｐ Ａ后 ， 通 的地 址 信 息 经 选 反应过程与半导体光 电效应相耦合…， 激发 提供适当的驱动 电压。 中， 其 阵列化光源 因 地 址 译码 对 指定光 源 进 行选 通操 作 。 Ｆ ＧＡ 片 将 系 统 当前 状 态 ， Ｐ 芯 如光 调 制 光 照射 位 置 与 输 出 电信 号 之 间具 有 一一 对 其 具 有 寻址 精 度 高 、 于 小 型 化 、 于 携带 易 便 应 的关 系 ， 因此易 于实 现 多种 物 质 的同 时检 等优点 ， 是当前的发展方 向 。 为此 ， 本文研 频率 、 源驱 动 信 号 、 址状 态 以及 当 前寻 光 寻 测。 日前 这 类 传 感 器 在 实 现 离 子 ｌ 蛋 白质 发 了光 源 阵列 控 制器 ， 供 Ｉ ０ Ｈ 的 址光 源 等信 息 ， 串 口反 馈给 电脑 。 ２ 】 、 可提 Ｋ ８Ｋ ｚ 经过 电平 转换 模 块将 外界 ５Ｖ电压 转 化 为主 分 子 甚 至 细 胞【 等多 种 物 质 的检 测 中得 调 制 频 率 ； 、 ４ Ｊ ， 既可 实 现 传 统 的逐 点 扫 描 ， 也可 并解决 芯 片问 到 ｒ 究 ， 得 了较 好 的成 果 。 研 取 随着 新 型 半 实 现 任 意 自由寻 址 ； 为 不 同类 型 的光 源 ， 板 中芯 片所 需 正常 工 作 电压 ， 可 导 体功 能材 料及 相 关加 工 技术 的不 断 涌现 ， 提供 １２ ～５ Ｖ任意 可调 光 源 驱动 ， ．５ 并有方 通讯 的 电平 匹配 匹配 问题 。 光 电式传 感 器 向着 微 型化 ， 成 化 ， 集 多点 及 波和三角波两种可选驱动波形； 控制器主板 可 通过 串 口或 ＵＳ 与 电脑 相 连 ， 现 了对 光 Ｂ 实 多 参数 测量 方 面发展 ， 生物 医药 等 领 域有 在
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数 控技 术 ・
光寻址型传感 器 中光源控制 系统 的设 计与实现
陈乔杉 郭子瑜 贾芸芳 （ 南开 大学信息技术科 学学院 天津 ３ ０ ７ ） ０ ０ １
摘 要 ： 对光寻址 型传感 器对寻址 光 源的要 求 ， 针 本文 以Ｆ Ｇ Ｐ Ａ芯 片为核心 ， ￣ＶＨ Ｌ 为Ｆ Ｇ 开发语 言 ， ｉ ａ Ｂ ｓ 为软 采 ］ Ｄ作 ＰＡ 以Ｖபைடு நூலகம்ｓ ｌ ａｉ ｕ ｃ 件 开发 平 台， 制 了可实现 电脑远 程 控 制 的 ， 研 具有较 好人机 交互界 面的 光源控 制 系统 。 根据 传 感器 阵 列中敏 感 单。 的实 际使 用 元 情 况 ， 光 源控 制 系统 可对 光 源阵列 的寻 址方 式和 寻址 时 间， 本 以及 光 源驱 动功率 形 、 波 调制频 率 等进 行 自由设 置 ， 与传统 的逐 点扫 描 型寻址方 式相比 ， 有助 于 节省检 测时 间、 高 系统 的灵 活性 ； 提 光源的调 制频率 可在 １８ Ｋ ｚ 意设 置 ， ０ Ｈ 任 满足 了光寻址型 传 感 器对不 同调 制频率 的要 求 ； 光源 的驱 动 电压 ， 可根 据 所选 光源 类型 ， １ ２ 在 ． ５５ Ｖ内设 置和 调 节。 关键 词 ： 光寻址 型传感器 光 源阵列 Ｆ Ｇ Ｖｓａ Ｂ ｓ ＰＡ ｉ ｌ ａｃ ｕ ｉ 中 图分 类 号 ：Ｐ １ Ｔ３１ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０７ ９ １ （０ １０ － ０ ８ ０ １０ － ４ ６２ １ ）３ ０ １－ ４
２ ２ 主要 芯片 的选择 ．
２。 １ ２． ＦＰＧＡ
根据系统Ｖ ＨＤＬ 序 综合 结 果 ， 体功 程 整 着广 的发展 应 用 前景 。 阔 源控 制 系统 的远程 交 互式 控制 。 由于 光寻 址 型 传 感 器 的 输 出信 号 与 寻 本 文 在 主 板设 计 上 采 用 了基 于 Ｆ ＧＡ Ｐ 能 实 现 需 占用 五 百 个 逻 辑 单 元 ， １ Ｉ ０ ３个 ／ 所 『 Ｐ Ｃ Ｑ２ ０ ８ Ｐ 址 光源 具有 一 一对 应 的关 系 ， 过控 制 光照 （ 编程 逻 辑 器 件 ） 片 的设 计 方 案 ， 中的 口 ， 以选 用 －型 号 为Ｅ １ ６ ４ Ｃ 的Ｆ 通 可 芯 其 Ａ芯 片 ， 具有 异 步 双端 口、 寄 存器 输入 它 带 位 点 ， 实现 对传 感 器 阵列 中不 同 敏感 单元 系 统功 能 描述 使 用 了Ｖ 可 ＨＤＬ 言 ； 件设 计 Ｇ 语 软 寻址 ， 因此 在光 寻 址 传 感 器 系 统 中 ， 又将 光 上 ， ｉ ａ ａｉ为平台， 以Ｖｓ ｌ ｓ ｕ Ｂ ｃ 为硬件 系统开发 源 成为 “ 址光 源 ” “ 寻 或 激发 光 源 ”在光 寻 址 了交 互 式 光 源 控 制 软 件 ， 可 控 制 光 源 阵 。 既 型 传感 器 测控 系统 中， 源控 制模 块 是 传感 列 ， 光 也可查 询 当前 系统 状态 。 本 系 统 可 满 足 光 寻址 型 传 感 器对 激 发 口、 选 择 的 带 寄存 器 输 出 口 的存 储模 块 。 可 有 ２ Ｐ Ｌ（ 相环 ）含 ５８＋ 逻辑 单 元 ，０ 个 Ｌ 锁 ， ９０ ９ ｋ ｂｔ 内部 ＲＡ ， Ｐ Ａ串行 配 置芯 片含 １ ｉ ｓ Ｍ ＦＧ Ｍ ｉ Ｆａｈ ，４ 个 引 脚 。 资源 数 量 、 ｂｔ ｌｓ ２０ 从 类 调 制 频 率 、 址 方 式 等方 面 的 控 制 需 求 ； 型和 引 脚数 量 可满 足本 文 的各 项要 求 。 寻 封 装 后 整 体 尺 寸 为 １ｃ ×１ｃ ｃ ， 于 ３ｍ ２ ｍ Ｘ３ｍ 便 ２２ ２光源 驱 动 及寻 址 电路 ．． 与 传感 器 整合 ， 光寻 址 型传 感 器 的仪器 实现 为实 现 光 源驱 动 控 制 及寻 址功 能 ， 首先 Ｐ Ａ发 出 的八 位 功率 控 制数 字信 化 ； 时易于 操 作 ， 有较 好 的用 户 友好 性 。 需 要 将 Ｆ Ｇ 同 具 号 转化 为模 拟 信号 ， 文选 用 （ 本 ＭＡＸ ４ ０ ５ ８Ｂ 芯片， 并采 用Ｍ Ａ １０ Ｘ６ ２ 芯片 为 其 提 供 １２ ．Ｖ ２ 控制 器 主板设 计 、 本 文要实 现 的 主要 功 能 ：１ 源 的寻 址 基 准 电压 ， 换 后 的模 拟 电压 信 号通 过 ＭＡ （） 光 转 Ｘ ３０ ４ ３运算放大器进行放大输 出， 作为光源 方 式 可 调 ： 寻 址 和 人 工寻 址 ； ） 源 的 自动 （光 ２