光學(xué)微腔生物傳感器信號處理電路系統(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、探測限低、體積小、待測樣品量少、攜帶信息豐富等優(yōu)點，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。目前光學(xué)微腔生物傳感器都是基于實驗室平臺搭建，集成化和自動化程度低，而且需要專業(yè)的操作人員。單片機、DSP和 ARM等處理器必須按照系統(tǒng)時鐘節(jié)拍逐條取指、譯指、執(zhí)行，大多用于并行性和實時性要求不高的場合，并且傳統(tǒng)的嵌入式處理器設(shè)計電路系統(tǒng)時，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軟件實現(xiàn)，硬件不能更改，性能優(yōu)化空間非常狹隘。
　　針對上述問題，本文以微泡型光學(xué)微腔生物傳感器為研究對象，基于FPGA的SOPC技術(shù)設(shè)計信號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，集成擴展了其他功能模塊電路，通過以太網(wǎng)與上位機進行通信，能夠并行控制激光器與光電探測器，進行數(shù)據(jù)同步采集、實時存儲與處理

3、，實現(xiàn)自動進樣、采樣，形成小型化、智能化的檢測裝置，對推動光學(xué)微腔生物傳感器走出實驗室、走向市場，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。
　　本文首先對光學(xué)微腔生物傳感器及信號處理電路系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r及研究現(xiàn)狀進行概述，結(jié)合微泡型光學(xué)微腔生物傳感器信號檢測原理和系統(tǒng)應(yīng)用需求，進行關(guān)鍵器件選型，給出總體設(shè)計方案和SOPC開發(fā)流程。然后，對硬件平臺主要模塊的設(shè)計思路及原理進行了詳細介紹并予以實現(xiàn)，為SOPC系統(tǒng)開發(fā)提供良好的硬件平臺。其次，通過Veri