熒光信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析
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牙齒牙髓活力狀態(tài)是衡量人體牙齒健康與否的關(guān)鍵，在此摒棄以往用牙髓電活力測(cè)試的檢測(cè)方法，而利用激光照射牙齒而激發(fā)牙髓物質(zhì)產(chǎn)生熒光的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，熒光強(qiáng)度與牙髓活力有密切關(guān)系。能反映牙髓是否健康，牙髓是否能康復(fù)，通過牙齒的熒光現(xiàn)象判斷牙髓活力，是一種診斷牙髓疾病的客觀方法。牙齒在短波長(zhǎng)激光的照射下可以產(chǎn)生熒光，通過入射光纖照射到牙齒表面，再由出射光纖輸出熒光信號(hào)，熒光強(qiáng)度會(huì)隨牙髓活力降低而減弱，將激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)應(yīng)用于牙髓活力檢測(cè)領(lǐng)域。介紹牙髓熒光信號(hào)采集與顯示電路設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述單片機(jī)程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光信號(hào)的采集，包括A/D采集與基于TFT-LCD顯示的程序設(shè)計(jì)。
2 熒光信號(hào)檢測(cè)原理
某些物質(zhì)受光照射激發(fā)能發(fā)射比激發(fā)光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光。此物質(zhì)能從外界吸收并儲(chǔ)存能量(如光能、化學(xué)能等)，并進(jìn)入激發(fā)態(tài)；當(dāng)其從激發(fā)態(tài)再回到基態(tài)時(shí)，過剩的能量以電磁輻射的形式放射(即發(fā)光)，稱為熒光。產(chǎn)生熒光必須具備兩個(gè)條件：物質(zhì)的分子必須具有與照射光相同的頻率；吸收與本身特征頻率相同能量的分子。必須具有高熒光效率。
設(shè)計(jì)原理是利用脈沖調(diào)制電路將單色激光轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)制激光光源。調(diào)制激光光源作為系統(tǒng)的激發(fā)光源，通過入射光纖直接照射到牙齒表面．基于激發(fā)的熒光通過出射光纖反射輸出，選擇光電倍增管作為熒光接收的光電傳感器。由于出射的熒光較微弱，為了直觀觀察激發(fā)出的熒光，設(shè)計(jì)合理的放大電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)讀取采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理。利用TFT-LCD終端顯示輸出。圖1為總體設(shè)計(jì)框圖。
3 采集與顯示電路設(shè)計(jì)
采集系統(tǒng)采用12 bit ADS7804轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部采用逐次逼近式工作原理，單通道輸入，模擬輸入電壓范圍為±10 V，采樣速率為100 kHz，采樣精度達(dá)2 mV。信號(hào)采集電路如圖2所示，AT89C51單片機(jī)為控制處理器。其通信接口通過MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，直接與TFT-LCD連接。
根據(jù)ADS7804器件的采集時(shí)序要求，首先將R/C引腳變?yōu)榈碗娖剑蝗缓笤贑S引腳輸入一個(gè)脈沖，并在其下降沿啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，此脈沖的寬度要求在40 ns～6μs之間；這時(shí)BUSY引腳電平拉低表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；經(jīng)過約8μs后，轉(zhuǎn)換完成，BUSY引腳電平相應(yīng)變高；再把R/C引腳電平拉高，這樣，CS引腳脈沖的下降沿即把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線。
AT89C51單片機(jī)利用4個(gè)I／O端口為ADS7804器件提供工作時(shí)序，該時(shí)序由單片機(jī)軟件完成。ADS7804的CS、BUSY、BYTE、R／C分別與單片機(jī)的P1．0、P1．1、P1．2、P1．3相連，將示波器連接P1．0、P1．1、P1．2、P1．3引腳檢測(cè)ADS7804一次采集，單片機(jī)提供工作時(shí)序，圖3為MD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)時(shí)序。
選用TFT-LCD DMT48270S型7英寸液晶顯示器作為顯示終端。由濕示器與M600人機(jī)界面驅(qū)動(dòng)模塊組成TFT組合模塊，界面支持觸摸屏操作。TFT組合模塊的特點(diǎn)是：具有串行口，可直接與AT89C51通訊，數(shù)據(jù)通訊只需3根線；具有統(tǒng)一指令集和硬件接口；完整的TFT面板接口信號(hào)，支持所有(TTL/CMOS)RGB接口面板，功耗低。是一種理想的終端顯示組合模塊。TFT組合設(shè)有兩種數(shù)據(jù)傳輸速率模式：一種為固定模式，其波特率為921 600 b／s，另一種為可設(shè)置波特率，其波特率在1 200 b／s到115 200 b／s之間可調(diào)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇19 200 b／s波特率，輸出界面模式由單片機(jī)軟件完成。
評(píng)論