基于C8051F350的干式生化分析系统的硬件设计

2．3 LED光源模块
本干式生化分析系统能够检测多种生化指标，而不同的生化指标需要不同波长的光进行检测，于是本系统设计了8波长光路的选择电路。可以通过单片机C8051F350的发出指令信号来选择通所需波长的LED光源。由于单片机的引脚为TTL电路，高电平为3．3 V左右，因此无法满足CD4051的电平要求，因此设计了如图4所示的管够转换电路，将高电平电压由3．3 V转换为12 V左右，达到控制CD4051选通作用。另外，在某些特定的时候，要求所有的光源都处于不发光状态，因此单片机的P1．0口信号连至CD4051的使能端，以方便的控制CD4051的工作状态，输出低电平时，CD4051所有通道都将截止。

2．4 信号测量与处理模块
信号测量与处理电路包括信号采样电路、前置放大电路、滤波电路以及后置放大电路等，如图5所示。

图6为信号测量与处理模块的具体电路图。光电二极管D1将光信号转换为电流信号，该电流信号经过高精密运算放大器U5组成放大电路的放大作用，流经R13变为电压信号。在此之后是以运算放大器U6A(即OPA2131)为核心的有源低通滤波电路，滤除信号内混杂的高频噪声。滤除高频噪声的信号经过滤波器芯片UAF42组成的工频信号陷波电路，滤除50 Hz的工频干扰，随后经过U6B和U8(CD4051)组成的后置放大电路后送至单片机内。

UAF42是一款德州仪器公司设计生产的通用滤波器芯片。该滤波器芯片具有设计方便、使用灵活的特点，通过改变UAF42的电路参数可以构成各种满足工程实际需要的滤波器。德州仪器还为这款滤波器芯片设计了电路辅助设计软件，即Filter42．exe，可以直接在TI网站下载并使用。另外，各种指标测量时，所用的LED光源不同，各种样品对光的反射率也不同，因此信号的大小范围也各有不同。于是，本系统的后置放大电路中设计了8个放大通道，以便为每个LED光源匹配合适的放大倍数。
2．5 RS232接口模块
RS232接口电路：C8051的管脚为LS-TTL电平，即逻辑1为高电平(>2．5 V)，逻辑0为低电平(0．25 V)。PC或ARM的串口上的电平形式为RS232电平，即逻辑1(MARK)为-3～-15 V，逻辑0(space)为3～15 V。二者进行信息通讯的前提是电平类型一致，于是选用MAX3232电平转换芯片来实现TTL至RS232的转换。

3 结论
本文设计的干式生化分析硬件系统能够对微弱的光信号进行检测与信号调理，同时具备自动光源选择、自动条码扫描、自动温度控制等技术，通过与ARM开发板的连接，能够完成对多种生化指标的准确检测。在实际检测过程中，除加样以外其余工作均能实现自动化，检测速度快且能保证测量精度，大大提高了仪器的自动化程度、快速性和可靠性。同时，使用方便快捷，具有较高的实用价值。