荧光信号采集系统设计与分析
牙齿牙髓活力状态是衡量人体牙齿健康与否的关键，在此摒弃以往用牙髓电活力测试的检测方法，而利用激光照射牙齿而激发牙髓物质产生荧光的机理。研究发现，荧光强度与牙髓活力有密切关系。能反映牙髓是否健康，牙髓是否能康复，通过牙齿的荧光现象判断牙髓活力，是一种诊断牙髓疾病的客观方法。牙齿在短波长激光的照射下可以产生荧光，通过入射光纤照射到牙齿表面，再由出射光纤输出荧光信号，荧光强度会随牙髓活力降低而减弱，将激光诱导荧光技术应用于牙髓活力检测领域。介绍牙髓荧光信号采集与显示电路设计，详细阐述单片机程序设计，实现对荧光信号的采集，包括A/D采集与基于TFT-LCD显示的程序设计。
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)，并进入激发态；当其从激发态再回到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射(即发光)，称为荧光。产生荧光必须具备两个条件：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。
设计原理是利用脉冲调制电路将单色激光转变为调制激光光源。调制激光光源作为系统的激发光源，通过入射光纤直接照射到牙齿表面．基于激发的荧光通过出射光纤反射输出，选择光电倍增管作为荧光接收的光电传感器。由于出射的荧光较微弱，为了直观观察激发出的荧光，设计合理的放大电路，经A/D转换，单片机读取采样数据并进行相应处理。利用TFT-LCD终端显示输出。图1为总体设计框图。
3 采集与显示电路设计
采集系统采用12 bit 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±10 V，采样速率为100 kHz，采样精度达2 mV。信号采集电路如图2所示，AT89C51单片机为控制处理器。其通信接口通过MAX232进行电平转换，直接与TFT-LCD连接。
根据ADS7804器件的采集时序要求，首先将R/C引脚变为低电平；然后在CS引脚输入一个脉冲，并在其下降沿启动A／D转换，此脉冲的宽度要求在40 ns～6μs之间；这时BUSY引脚电平拉低表示正在进行转换；经过约8μs后，转换完成，BUSY引脚电平相应变高；再把R/C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。
AT89C51单片机利用4个I／O端口为ADS7804器件提供工作时序，该时序由单片机软件完成。ADS7804的CS、BUSY、BYTE、R／C分别与单片机的P1．0、P1．1、P1．2、P1．3相连，将示波器连接P1．0、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MD转换启动时序。
选用TFT-LCD DMT48270S型7英寸液晶显示器作为显示终端。由湿示器与M600人机界面驱动模块组成TFT组合模块，界面支持触摸屏操作。TFT组合模块的特点是：具有串行口，可直接与AT89C51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TFT面板接口信号，支持所有(TTL/CMOS)RGB接口面板，功耗低。是一种理想的终端显示组合模块。TFT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921 600 b／s，另一种为可设置波特率，其波特率在1 200 b／s到115 200 b／s之间可调。该系统设计选择19 200 b／s波特率，输出界面模式由单片机软件完成。
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