光學(xué)微腔生物傳感器信號(hào)處理電路系統(tǒng)研究.pdf

1、光學(xué)微腔生物傳感器因其響應(yīng)速度快、靈敏度高、探測(cè)限低、體積小、待測(cè)樣品量少、攜帶信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于溶液濃度、蛋白質(zhì)、DNA、病毒、農(nóng)藥及爆炸物等物質(zhì)的檢測(cè)。目前光學(xué)微腔生物傳感器都是基于實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)搭建，集成化和自動(dòng)化程度低，而且需要專業(yè)的操作人員。單片機(jī)、DSP和 ARM等處理器必須按照系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍逐條取指、譯指、執(zhí)行，大多用于并行性和實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，并且傳統(tǒng)的嵌入式處理器設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)時(shí)，選定后的處理器大小固定，外圍芯片

2、選擇有限，硬件配置相當(dāng)于“死板”，系統(tǒng)的功能需求只能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，硬件不能更改，性能優(yōu)化空間非常狹隘。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文以微泡型光學(xué)微腔生物傳感器為研究對(duì)象，基于FPGA的SOPC技術(shù)設(shè)計(jì)信號(hào)處理與控制電路系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司生產(chǎn)的Cyclone IV系列EP4CE15F17C8N作為核心芯片，集成擴(kuò)展了其他功能模塊電路，通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行通信，能夠并行控制激光器與光電探測(cè)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步采集、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與處理

3、，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)樣、采樣，形成小型化、智能化的檢測(cè)裝置，對(duì)推動(dòng)光學(xué)微腔生物傳感器走出實(shí)驗(yàn)室、走向市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。
　　本文首先對(duì)光學(xué)微腔生物傳感器及信號(hào)處理電路系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r及研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，結(jié)合微泡型光學(xué)微腔生物傳感器信號(hào)檢測(cè)原理和系統(tǒng)應(yīng)用需求，進(jìn)行關(guān)鍵器件選型，給出總體設(shè)計(jì)方案和SOPC開發(fā)流程。然后，對(duì)硬件平臺(tái)主要模塊的設(shè)計(jì)思路及原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹并予以實(shí)現(xiàn)，為SOPC系統(tǒng)開發(fā)提供良好的硬件平臺(tái)。其次，通過(guò)Veri