荧光信号采集系统设计与分析

1、第17卷 V01.17 第10期No.10电子设计工程Electronic Design Engineering2009年lO月 Oct.20D9荧光信号采集系统设计与分析朱文澄,李翰山。雷鸣(西安.Y-业大学电子信息工程学院.陕西西安710032摘要:为有效检测与采集牙齿牙髓荧光信号,将激光诱导荧光技术引入牙齿牙髓活力检测中,设计荧光信号采集与 显示电路,采用ADS7804高速转换器与AT89C51单片机为信号采集系统的核心,以TFr.LCD作为显示终端,设计 基于单片机的荧光信号采集程序.利用采样数据映射坐标的算法思想处理牙髓荧光信号,通过单片机通讯接口控制显示终端显示荧光信号。系统实现对

2、牙髓荧光信号的采集与显示。关键词:荧光信号;单片机:采集;m.LCD中图分类号:TN249;R781.3文献标识码:A 文件编号:16746236(200910007903 Design and analysis of fluorescence signal gathering systemZHU Wencheng,LI Hart-shan.LEI Ming(School ofElectronic Information Engineering,Xian Technological Univers毋,Xi011,710032,ChinaAbstract:In order to effectiv

3、ely detect and gather the fluorescence signals of the dental pulp of the tooth.the technology of laser induced fluorescence is used.The gather and display circuit of the fluorescence signals are designed.the ADS7804 converters and the AT89C5l are used as the core of the system.TFTLCD is used as the

4、display terminal。a fluorescence signal gathering system basea on the singlechip is designed.With the algorithm idea of sampling data mapping coordi nate.dental pulp fluorescence signals are processed,display terminal is controHed through the single-chip microcomputer communication interface.in order

5、 to finish display of fluorescence signals.7rhe gather and display of fluorescence signals of the dental pulp of the tooth is finished by system.Keywords:fluorescence sisnal:singlechip microcomputer;gather;TFTrLCDl 引言2荧光信号检测原理某些物质受光照射激发能发射比激发光波长更长的光. 此物质能从外界吸收并储存能量(如光能、化学能等,并进 人激发态:当其从激发态再回到基态时.过剩的能

6、量以电磁 辐射的形式放射(即发光,称为荧光131。产生荧光必须具备两 收稿日期:20090520稿件编号:2001905045基金项目:西安工业大学校长基金(XGYXJJ0522 个条件:物质的分子必须具有与照射光相同的频率;吸收与 本身特征频率相同能量的分子,必须具有高荧光效率。单片机采集与处理TFT-LCD显示图l 牙髓活力荧光检测系统总体设计框图3采集与显示电路设计采集系统采用12bit ADS7804转换器.其内部采用逐次 逼近式工作原理。单通道输入,模拟输入电压范围为3=10V,采 样速率为100kHz.采样精度达2mV。信号采集电路如图2所示.AT89C51单片机为控制处理器,其通

7、信接I=l通过 MAX232进行电平转换。直接与,I'F下LCD连接。作者简介:朱文澄(1982一,男,陕西西安人。硕士研究生。研究方向:检测技术与自动化装置。-79-电子设计工程2009年第10期, 二二=二二二;=;=;二i;i=;二;iii;二ii二i=;i二二二 i二二=二=;=二;=;i;=;=;i;=;i;ii;C310¨F一_鼎bH=C7 U2C1+Vs4-Cl C2+RC2一 VsT T20R d+10uFVCC+c610¨F GND RXDTFT TXD TFTRXD TXD10¨FIIAX232整奈皇警,。R。2。U3一I耐爿卜丽VIN

8、 VDIG AGNDI VANA 332k含龋磺REF丽歼CAP 蕊 AGND2R厅D11BYTE D10DZ D9DZ D8DZ D7DZ D6DO D5DJ D4D2DGND D3CIl0.1Ij FADS7804图2信号采集接口电路根据ADS7804器件的采集时序要求41.首先将彤丁引脚变为低电平;然后在酉引脚输人一个脉冲.并在其下降沿启动A/D转换,此脉冲的宽度要求在40DS6p,s之间:这时百U丽引脚电平拉低表示正在进行转换;经过约8“s后,转换完成.BUSY引脚电平相应变高;再把彤e引脚电平拉高. 这样,CS引脚脉冲的下降沿即把转换结果输出到数据总线。AT89C5l单片机利用4个I

9、,0端口为ADS7804器件提供下作时序,该时序由单片机软件完成。ADS7804的石、BUSY、BYTE、R/C分别与单片机的P1.0、PI.1、P1.2、P1.3相 连,将示波器连接P1.O、P1.1、P1.2、P1.3引脚检测ADS7804一次采集,单片机提供工作时序,图3为A/D转换启动时序。 图3A/D转换启动时序选用TFTr.LCD DMT48270S型7英寸液晶显示器作为显示终端,由显示器与M600人机界面驱动模块组成TFr组合 模块,界面支持触摸屏操作。TFr组合模块的特点是:具有串 行口,可直接与AT89C5l通讯,数据通讯只需3根线:具有统 一指令集和硬件接口:完整的7rFr

10、面板接121信号.支持所有 (TrUCMOSRGB接口面板,功耗低,是一种理想的终端显示 组合模块。TFl组合设有两种数据传输速率模式:一种为固 定模式,其波特率为921600b/s,另一种为可设置波特率.其波特率在l 200b/s到115200b/s之间可调。该系统设计选 择19200b/s波特率,输出界面模式由单片机软件完成。4采集与显示程序的设计4.1D采集程序设计-80-Cl 20pF C220pFRl 10ko而1P0.3P04P0.5P06而-7VCC图4A/D采集流程4.2基于TFT-LCD显示的程序设计基于硬件电路的设计,通过编写控制与处理程序完成数 据采集与数据显示等功能,单

11、片机执行系统所有功能程序. 系统软件设计流程如图5所示。I墨丝J.:I 【 .一 TFTYJ始化界面等待触模屏坐标数据二二二二调用坐标判断子程序/是否收lP。自动或“单次 按钮范围内数据j调用A/Dl墨墨堡壁l调用数据 转换子程片二二匕调用显示王焦左_IL一 停止并复位TFT界面_=rI结束I图5系统软件设计流程P P PP P P P/P PP PP PP眦上叁圭蕉:篁夔查焦量塞苤墨丝丛盐墨坌堑系统上电后。单片机与TFr.LCD液晶屏初始化,主要设 置单片机通信协议和显示液晶屏初始化界面,该初始化界面 一帧显示2.5s.初始化完成后,单片机处于等待接收触摸屏状态,如果 接收到坐标数据则调用坐

12、标判断子程序.如果收到“自动”或 。单次”按键范围内坐标数据。就执行调用MD采集子程序, 完成荧光信号数据的采样与读取。为能够在TFT-lED正确显示,需对数据进行格式化转 换,读取采样数据判断其正负,然后调用对应子程序处理,该 子程序主要完成十六进制数据与对应电压值的转换,电压值 与显示屏的坐标位置转换。转换结束后.调用显示子程序,利用本次采样值相对坐 标点与前一次采样值相对坐标点连接的方法,进行连续A/D 采集,通过,11叩.1ED显示终端实时显示,反映荧光信号强度 的动态变化。每次采集时间约为500ms,“自动”模式下进行 多次采集。“单次”模式下进行一次采集。为了便于显示屏的 人机界面

13、操作.通过触摸屏可设置停止、采集与复位清屏等 功能。5试验分析为了测试本系统对牙齿的监测性能.对两种牙齿进行试 验检测,一种为蛀牙牙齿,另一种为无蛀牙齿,做5次实验, 牙髓荧光信号采集结果如图6所示图6牙髓荧光信号采集结果从测量结果看,第1次荧光的相对强度很低,仅0.6mV, 而第25次荧光强度信号的幅值较高.同时看到信号并不是 一条水平线,说明探头照射位置的改变等因素也会带来一定 影响。无蛀牙齿的荧光强度相对有蛀牙齿的要高,变化较明 显,说明牙齿的牙髓活力状况与自身的反射荧光大小有直接 关系。同时,荧光相对强度与检测放大电路有密切相关,检测 放大电路的放大倍数越大,荧光信号的相对强度也越高四

14、。 6结论基于系统荧光信号的采集与显示电路。采用12位A/D转 换器与真彩色、低功耗的;TI'.LCD相结合.设计基于单片机 的荧光信号采集程序161。初步验证了该系统可完成对牙髓荧 光信号的采集与显示。在试验中检测的对象数量较少.程序 的稳定性有待进一步提高。采集系统设计将为后来系统功能 的升级提供帮助。参考文献:【1】李翰山,雷志勇,王泽民.基于LCD的牙髓荧光信号采集 系统设计与分析【J】.应用激光,2009.29(1:6365.【2】李翰山,雷志勇.基于激光技术的牙髓活力检测研究【J】.激 光与红外,2008。38(1:2224.【3】梁燕,黄力子.牙齿荧光检测仪测定牙髓活力的

15、初步研究 【J】.牙体牙髓牙周病学志,1994,29(2:103104.41郝宏伟,潘潮.12位D转换器ADS7804与51单片机的 接口及C程序设计【J】.电子设计工程,2001(4:4648. 【5】李双喜.荧光微弱信号检测电路设计【J】.电子工程师,2005, 3l(2:5254.【6】田立,田清,代方震.5l单片机C语言程序设计快速入门 fM】.北京:人民邮电出版社,2001.+一一+-+一+-+一一一一+一-一-一-+-+一+-+-+一-+一+-+一+一+一+-+一+一+一+-+一+一-+一+一+一+-+一一+一 (上接第78页5结束语探讨一种基于提升小波变换的图像融合算法,提升小波

16、 的构造不依赖于傅里叶变换,应用它进行图像融合可提高处 理速度,节约内存空间,提高实时性。试验表明,使用提升小 波使融合图像自然、边缘清晰,同时保留了多输入原图像的 有用信息.适合任意尺寸的图像融合。今后的工作将进一步 研究融合规则和融合方法,使图像融合算法能够在模糊图像 恢复、自动目标识别与跟踪、遥感、医学图像处理、智能机器 人、复杂智能制造系统等领域有更广泛的应用。参考文献:【l】TOETA.Hierarchical image fusionj.Machine vision and ap. pli-cation.1990,3(1:1-11. 【2】TOETA.Muhiscale contr

17、ast enhancement with application to image fusionJ.Optical engineering,1992。31(5:1026-1031. 【3】王娜.小波提升格式的研究【J】.信号处理,2003,19(3:27-31.【4】Stephanemallat.信号处理的小波导论【M】.北京:机械工业出 版社.1999.【5】程正兴.小波分析算法与应用【MI.西安:西安交通大学出版 社.2003.6李卫华,周军,周连文,等.一种基于提升小波分解图像融 合方法【J】.计算机应用,2006,26(2:403-405.【7】李玲玲,丁明跃,周成平,等.一种基于提升小波变换的快速 图像融合方法们.小型微型计算机系统,2005,26(4:667-670. -81- 荧光信号采集系统设计与分析作者:朱文澄 , 李翰山 , 雷鸣 , ZHU Wen-cheng, LI Han-shan, LEI Ming作者单位:西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032刊名:电子设计工程英文刊名:ELECTRONIC DESIGN ENGINEERING年