一种基于CPLD的压电生物传感器检测电路的设计

作为系统内核的CPLD,采用VerilogHDL硬件设计语言、MAX+plusII10.1编译系统编写基于Altera公司CPLD(MAX7128)器件的内核程序,设计实现了秒时钟定时、10MHz频率测量、RS-232通信时序发生器、RS-232协议数据通信、频率数据判断简单分析以及数码管动态扫描显示控制等综合功能,其原理如图2所示.

图2 CPLD内核原理图

3 系统仿真及实测结果

　　系统仿真结果:为了便于观察,将秒时钟计数判断设置为66C0,得到内核模块的仿真图,如图3所示.仿真图给出了频率采集细节,数码管显示控制以及串行通信控制.

图3 CPLD内核仿真图

　　仿真结果吻合了设计思路,把内核程序下载到CPLD(MAX7128)器件中,实际测试过程中,数码管可以正确显示当前传感器的响应信号,使用自己开发的采集程序通过计算机串行通信采集数据数据曲线如图4所示.所采集的数据与仿真情况一致,更进一步验证了设计思路的成功.

图4 采集程序实测频率数据曲线

4 结语

　　压电生物传感器检测电路可扩展为单通道微型压电生物分析仪器,它可以基于核酸杂交的特异性,在医学临床研究领域用于疾病诊断或者基于抗原/抗体之间的特异性结合反应,用于生物样品分析。该仪器灵敏度高,特异性强,若采用CPLD升级为大容量FPGA后,可以方便升级为多通道生物分析系统,应用于生物分析检测各个领域.