荧光信号检测原理

引言 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。

线性斜边滤波器的输出端通过光纤与波长分用器相连，波长分用器经光纤分别和光电探测器阵列中的每一个光电探测器相连接，使得波长分用器分出的不同波长的光传到与其对应的光电探测器上进行光电转换。3db耦合器的前端通过光纤和线性斜边滤波器的输入端相连，其后端通过光纤和一 fbg系列相连线性斜边滤波器的输出端通过光纤与波长分用器相连，波长分用器经光纤分别和光电探测器阵列中的每一个光电探测器相连接，使得波长分用器分出的不同波长的光传到与其对应的光电探测器上进行光电转换。uart串口的rxd、txd等一般直接与处理器芯片的引脚相连，而rs232串口的rxd、txd等一般需要经过电平转换（通常由max232等芯片进行电平转换）才能接到处理器芯片的引脚上，否则这么高的电压很可能会把芯片烧坏。

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。

4 采集与显示程序的设计 4．1 A／D 采集程序设计 首先，单片机的 P1．0、P1．1、P1．2、P1．3 引脚为 ADS7804 器件提供启动转换时序 信号。然后等待 A／D 转换完成，即等待 BUSY 引脚电平变高，完成后，ADS781M 器件的 转换结果是 12 位，需 2 次读取 8 位单片机，最后处理采样数据，AT89C51 的 P0 口读取采 集数据，P0．0~P0．7 引脚分别连接 ADS7804 的 13～6 引脚，根据其使用说明，当 BYTE 脚为低电平时，数据总线上输出高字节；反之，输出低字节。所以将采集数据有移 4 位得 到真正转换结果。图 4 是 A/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。系统上电后，单片机与 TFT-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 2．5 s。 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 A／D 采集子程序，完成荧 光信号数据的采样与读取。

一，正确估计原信号中最高频率成分的频率，对于采用电涡流传感器测振的系统来说，一般确定为最高分析频率为12.5x，采样模式为同步整周期采集荧光检测器原理，若选择频谱分辨率为400线，需采集1024点数据，若每周期采集32点，采样长度为32周期。而且间期细胞核所显示出的扩增dna荧光信号其数量多少及荧光强度常与dna扩增的水平有关。具体地说，下位机根据采样定理及控制算法的要求，按一定采样周期将转换、整形、放大后的传感器信号经数据采集与处理接口层采集到 amt ecu 中的综合信息库（位于 ram中），该层兼完成传感器故障诊断功能，而执行机构的故障诊断则在驱动控制层实现，故障代码存入综合信息库[1 ]，这些信息除供实时控制使用之外，还由通信接口层通过单片机 txd 引脚发送至串行通信数据总线上。

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。 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 TFT-LCD 相结合，设计基于单片机的荧光信号采集程序。 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荧光检测器原理，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。