【正文】 電路圖如 圖 34 中所示。按鍵在閉合和斷開時，觸 點 會存在抖動現(xiàn)象。 按鍵就是一個簡單的開關(guān)。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 34 硬件電路圖 1 123456ABCD654321D C B ATitleNumberRevisionSizeBDate:27Jun2009Sheet of File:C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\GB4728.DDBDrawn By:R11D2C13S45 6U14A74LS74121U10A74LS04121U11A74LS04121U12A74LS04121U13A74LS04121U15A74LS04121U16A74LS0412 3≥1U8A74LS0212 3≥1U9A74LS02R4R3C4 CAPC510MHZ23 4 5 6CT1U4A74LS39323 4 5 6CT1U5A74LS39323 4 5 6CT1U6A74LS39323 4 5 6CT1U7A74LS3931192 4 6 811 13 15 1718 16 14 12 3 5 7 9BUFU2 74LS2441192 4 6 811 13 15 1718 16 14 12 3 5 7 9BUFU3 74LS244EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1121U18A74LS04121U17A74LS04123≥1U20A74LS02123≥1U19A74LS02P2.7P2.6P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP2.7P2.6T0 T1T1P1.2T0P1.0P1.1fx10MHZC2C1X1X2C3R2R1RSTvccA Bxx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 35 硬件電路圖 2 硬件實現(xiàn)中需要注意的問題： 1． 去抖動 鍵盤是由若干個按鍵組成的，它是單片機最簡單的輸入設(shè) 備。隨后緊跟而來的被測信號再次觸發(fā) D 觸發(fā)器使之翻轉(zhuǎn)， Q 端由高電平轉(zhuǎn)為低電平，使同步門關(guān)閉，計數(shù)器停止計數(shù)。 從高電平跳到 低電平的同時，也啟動了計時系統(tǒng)開始計量閘門時間。根據(jù) D 觸發(fā)器的功能， Q 端與 D 端的邏輯狀態(tài)不同，觸發(fā)器處于閉鎖狀態(tài)，這時被測信號即使到達(dá) CK 端，也不能使其翻轉(zhuǎn)，保證了同步門可靠關(guān)閉。鍵盤和數(shù)碼顯示部分主要完成測量功能的選擇和測量頻率的數(shù)據(jù)顯示。 參考晶體 測試晶體 振蕩電路 振蕩電路 差頻電路 微處理器 顯示電路 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 圖 33 預(yù)處理電路 4． 顯示部分 標(biāo)準(zhǔn)信號部分采用 10MHz 石英晶體振蕩器來提供測量所需要的標(biāo)準(zhǔn) 脈沖信號。單片機選用 AT89C52，其中 用于控制同步門 D 觸發(fā)器 74LS74 產(chǎn)生同步的閘門信號， 用于由 74LS393 組成的計數(shù)器清零，一次計數(shù)完成后單片機通過及控制兩片 74LS244 讀取被測信號與標(biāo)準(zhǔn)信號的低 8 位計數(shù)值，高位計數(shù)值在單片機的 T0/T1 中。前級由雙 4 位異步計數(shù)器 74LS393 級聯(lián)構(gòu)成八位二進(jìn)制計數(shù)器；后級由 AT89C52 單片機內(nèi)的定時 /計數(shù)器構(gòu) 成十六位二進(jìn)制計數(shù)器。 2． 計數(shù)器部分 計數(shù)器包括事件計數(shù)器和時間計數(shù)器兩部分，它們是兩組完全相同的計數(shù) 電路。它主要由 D 觸發(fā)器 74LS74（同步門控制）、六反相器 74LS04 和二輸入或非門 74LS02 組成（主 門 Ⅰ 、主 門 Ⅱ ）。第二部分是同步門電路。第三級采用十進(jìn)制同步計數(shù)器 74160，第二級輸出的方波加到 74160 的 CLK，當(dāng)從 74160 的 TC 輸出可實現(xiàn) 10 分頻。施密特觸發(fā)器一方面起到整形作用，用于把放大器生成的單相脈沖信號轉(zhuǎn)換成與 TTL/CMOS 兼容的方波信號。第一級由開關(guān)三極管構(gòu)成的零偏置放大器，三極管采用開關(guān)三極管以保證放大器具有良好的高頻效應(yīng)。 圖 32 石英生物傳感器的信號硬件檢測和處理系統(tǒng)的框架 系統(tǒng)硬件主要由四部分組成：通道部分、計數(shù)器部分、單片機控制部分、顯示部分。 壓電石英晶體傳感器等精度頻率測量的硬件實現(xiàn) 硬件設(shè)計 在頻率計設(shè)計中，硬件電路采用了單 片機 AT89C52， D 觸發(fā)器 74LS74，異 步計數(shù)器 74LS393，緩存器 74LS244，六反相器 74LS0或非門 74LS02，鍵盤控制芯片 HD7279A， 8 位 LED 數(shù)碼管等。 石英 晶體傳感器凝血因子 頻率檢測 整個石英生物傳感器的信號硬件檢測和處理系統(tǒng)的框架如下圖 32 所示，主要由振蕩電路、差頻電路、頻率計和微處理器組成 [19][20]。設(shè)所測頻率的準(zhǔn)確值為0xf ，在一次測量中，由于 fx 計數(shù)的起停時間是由該信號地上升沿控制的，因此，在 T 時間內(nèi)對 fx 的計數(shù) Nx 無誤差。所以在全頻段的測量精度是均衡的，從而實現(xiàn)等精度頻率測量。即在實際閘門時間計數(shù)，從而提高了測量精度。實現(xiàn)了全范圍等精度測量，減少了低頻測量的誤差。 等精度頻率測量方法是采用多周期同步測量。被測信號在同步門的作用下，產(chǎn)生一個與被測信號同步的閘門信號，被測信號與標(biāo)準(zhǔn)信號（時基信號）在同步門控制信號的控制下，在同步門打開時通過同步門分別輸入到事件計數(shù)器和時間計數(shù)器的信號輸入端，計數(shù)器開始計數(shù)。等精度頻率的測量原理圖如圖 31 所示。 等精度頻率測量的基本原理 基于傳統(tǒng)測頻原理的頻率計的測量精度將隨被測信號頻率的變化而變化。采用單 片機作為控制核心的等精度頻率計，可以充分利用單片機軟件編程技術(shù)實現(xiàn)等精度測頻。等精度測頻法采用門控信號和被測信號同步法清除對被測信號計數(shù)產(chǎn)生的一個脈沖的誤差。傳統(tǒng)的頻率計測量誤差較大，等精度頻率計以其測量準(zhǔn)確、精度高、方便等優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。 等精度頻率的測量技術(shù) 隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片微機的出現(xiàn)和發(fā)展，使傳統(tǒng)的電子測量儀器在原理、功能、精度及自動化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，形成了一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代測量儀器 。在檢測技術(shù)中，常常將一些非電量或其他電參量轉(zhuǎn)換成頻率進(jìn)行測量，以提高測量的精度。 Tf 1? (3— 1) 因此， f 和 T 只要測出其中一個，便可取倒數(shù)而求另一個。周期性過程重復(fù)出現(xiàn)一次所需要的時間稱為“周期”，記為 T（單位是 s）；單位時間內(nèi)周期性過程重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)稱為“頻率”，記為 f（單位是 Hz）。對傳統(tǒng)檢測儀進(jìn)行了改進(jìn)，使測量過程更便捷、成本更低、結(jié)果更精確。主要解決方法是：（ 1）檢測池采用金屬材料；（ 2）單個檢測位振蕩電路分離，增加金屬外殼，單獨供電并單獨接地；（ 3）檢測艙屏蔽；（ 4）優(yōu)化檢測儀內(nèi)部連接線布局；（ 5）檢測儀外殼屏蔽。前兩者主要采用隔離震動源的辦法減小震動，后者主要 采用緩沖減震技術(shù)來解決。 3． 儀器減震功能的改進(jìn) 采用隔離震動源和緩沖減震技術(shù)結(jié)合的方法解決。溫度控制是一種非線性的、滯后的時變的復(fù)雜過程，采用傳統(tǒng)的PID 控制是不適宜的。 2． 控溫裝置的改進(jìn) 眾所周知，在溫度不穩(wěn)定的條件下，壓電石英晶體傳感器的頻率極易不穩(wěn)定，檢測結(jié)果也不準(zhǔn)確。整個結(jié)構(gòu)中，以單片機控制單元為核心，可以控制溫度設(shè)定、頻率計數(shù)等。 在新電路設(shè)計上，除了包括振蕩電路外，還增加了頻率計單元、溫度控制單元、顯示控制單元和單片機控制單元。 6． 減小整機的體積和質(zhì)量，儀器外表美觀大方。 5． 增加控溫裝置，實現(xiàn)開機定溫，控溫精度177。 3． 增加檢測位，易于構(gòu)成檢測陣列。 圖 26 檢測池調(diào)節(jié)流程 檢測儀的 設(shè)計 根據(jù)實驗需要，檢測儀整體在以前的基礎(chǔ)上改進(jìn)，其改進(jìn)方案如下： 1． 重新設(shè)計電路，電路包括振蕩電路、溫度控制單元、頻率計數(shù)單元、單片機控制單元及顯示控制單元，并具有較強的電磁屏蔽功能。 為空氣中諧振穩(wěn)定，記下該刻度作為基準(zhǔn)后調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)。 檢測池的調(diào)節(jié)：檢測池螺母旋壓的距離決定了晶振表面垂直應(yīng)力的大小。 壓塊：采用鋁合金材料，外面設(shè)計有一固定栓，與基座的固定槽卡位后，在螺母旋壓下，該壓塊只能在垂直于晶振方向移動，而不會對 O 形密封圈及晶振產(chǎn)生水平扭力矩，從而保證晶振只受到垂直的正壓力；內(nèi)壁為拋光圓角弧形設(shè)計，保證液體表面水平和均一；底部設(shè)計一個 O 形密封墊圈卡位，壓塊 密封圈 晶振 密封圈 基座結(jié)構(gòu)共同保證晶振“對位對線”良好。 內(nèi)螺紋螺母：主要功能是為提供垂直壓力，使得壓塊、 O 形密封圈和晶振xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 形成檢 測池，并有電磁屏蔽功能。提供一個 O 形硅膠密封圈卡位；內(nèi)壁設(shè)計一固定槽與壓塊的固定栓對應(yīng)；基座外側(cè)壁采用滾花設(shè)計，方便裝配檢測池。 2． 檢測池主要部件設(shè)計 外螺紋基座：主要為石英晶振提供“對位對線”的固定及電磁屏蔽功能。 1． 檢測池結(jié)構(gòu)圖 為保證石英晶振單面觸液，且每個組裝好的傳感器在尺寸、晶振表面正應(yīng)力大小及角度、電磁屏蔽性、晶振品質(zhì)因子 Q 值損耗、晶振頻溫曲線等等關(guān)系到傳感器諧振能力的每個因素都具有同質(zhì)性，我們設(shè)計構(gòu)建了一個螺旋式的檢測池結(jié)構(gòu)，該檢測池由基座、 O 形密封圈、壓塊、螺母等組成。 壓電傳感器檢測池的設(shè)計 凝血功能為一個精密的實驗，它對精確度和重復(fù)性上要求較高。 3． 石英壓電振子的洗滌：石英晶體基片采用 的 NaOH 溶液、 的Hcl 溶液分別浸泡 30min，三蒸水浸泡 30min，超凈環(huán)境干燥。 1． 石英晶片的切割：用線切割機按 AT 切向把 Z 型石英切割成直徑為 的切片。要求電極銀膜厚度均一、附著力強，這對石英晶片電極制作提出了較高的要求。因此，石英振子激勵電極的制備是石英晶體換 能器的關(guān)鍵技術(shù)。凝血酶原時間（ PT）是評價外源性凝血途徑的實驗。凝血過程分為三步。 2/1112/3 ???????????qqff ??? ?? (2— 11) 其中式 (2— 11)中 1? 和 1? 分別是液體的絕對密度和粘度。通常將可選擇性吸收待測物質(zhì)的某種材料均勻地涂在壓電石英晶體表面，得到一個基礎(chǔ)頻率 1f ，然后將其放到有待測物質(zhì)的氣體或液體中，壓電石英晶體與被測物質(zhì)作用而形成復(fù)合物， 再對吸附了被測物質(zhì)后的壓電石英晶體進(jìn)行頻率測定 ，從而得到新的頻率 2f ，振動頻率的變化 12 ffF ???