采用QCM傳感器的生物芯片檢測電路的原理設(shè)計

always @(posedge CLKX or negedge CNT_CLR)

begin

if (!CNT_CLR) //當(dāng)CNT_CLR為低電平到來時，OUT=0;計數(shù)器清零

OUT=0;

else if (CNT_EN)

begin

OUT=OUT+1; //當(dāng)CLKX的上升沿到來時，計數(shù)器加1

end　end

always @(posedge LOAD) //當(dāng)鎖存信號LOAD的上升沿到來時，執(zhí)行以下語句

begin

FRE=OUT; //將OUT賦值給FRE

end

endmodule

上面給出了可編程邏輯器件EPM7128的計數(shù)模塊的程序關(guān)鍵代碼。CLK_1hz表示門控信號，CLKX表示被測脈沖，RST為系統(tǒng)復(fù)位信號，F(xiàn)RE為鎖存后的脈沖頻率數(shù)據(jù)，INT為給單片機(jī)的中斷信號，這幾個信號是計數(shù)模塊中的輸入、輸出信號。在計數(shù)模塊中還有幾個內(nèi)部定義的信號，CNT_EN為計數(shù)允許信號，CNT_CLR為計數(shù)清零信號，LOAD表示鎖存信號，OUT表示鎖存前的脈沖頻率信號。門控信號為10Hz，每兩個時鐘周期進(jìn)行一次頻率測量，即在每兩個時鐘周期CLK_1hz內(nèi)，先到來半個時鐘周期的CNT_CLR，用于清零；隨后，CNT_EN在一個時鐘周期CLK_1hz內(nèi)有效，進(jìn)行計數(shù)；最后，在后到來的半個時鐘周期內(nèi)，當(dāng)LOAD的上升沿到來時，鎖存計數(shù)結(jié)果。

4、51單片機(jī)AT89S52的程序

51單片機(jī)先初始化定時器、串口及中斷設(shè)置等，給EPM7128發(fā)出復(fù)位信號，然后進(jìn)入大循環(huán)程序，等待外中斷。當(dāng)EPM7128計時時間到，給AT89S52的外中斷0發(fā)出中斷信號，AT89S52的程序跳到外中斷中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分別給出選擇信號SEL0~SEL2的組合，分時接收EPM7128的數(shù)據(jù)信號，再通過串口發(fā)給上位機(jī)。由于所測頻率不會超過10MHz，因此只讀取24位數(shù)據(jù)即可。圖5是外中斷0中斷程序流程圖。

圖5 外中斷0中斷程序流程圖

實(shí)驗結(jié)果

先往流池內(nèi)加100微升血漿（溫浴180S），旋轉(zhuǎn)螺桿到刻度17.0，然后再通過側(cè)面小孔注射進(jìn)TT凝血酶溶液然后抽出注射器。圖6所示是直徑６mm血漿凝結(jié)實(shí)驗（血漿＋TT凝血酶＝100＋100μl）。此圖是石英晶體采用AT切向，電極為銀膜，基頻I0MHZ，晶體直徑6mm（沒有使用差頻器），直接將10MHz石英晶體的頻率送到可編程邏輯器件計數(shù)的結(jié)果。

圖6 直徑６毫米血漿凝結(jié)實(shí)驗
QCM作為微質(zhì)量傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、振動Q值大、靈敏度高、測量精度可以達(dá)到納克量級的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)和表面科學(xué)等領(lǐng)域中。壓電石英晶體傳感器用于凝血因子檢測具有使用方便、精度高和成本低等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的臨床應(yīng)用和推廣前景。