熒光信號采集系統(tǒng)設(shè)計與分析

1、第17卷 V01.17 第10期No.10電子設(shè)計工程Electronic Design Engineering2009年lO月 Oct.20D9熒光信號采集系統(tǒng)設(shè)計與分析朱文澄,李翰山。雷鳴(西安.Y-業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院.陜西西安710032摘要:為有效檢測與采集牙齒牙髓熒光信號,將激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)引入牙齒牙髓活力檢測中,設(shè)計熒光信號采集與 顯示電路,采用ADS7804高速轉(zhuǎn)換器與AT89C51單片機(jī)為信號采集系統(tǒng)的核心,以TFr.LCD作為顯示終端,設(shè)計 基于單片機(jī)的熒光信號采集程序.利用采樣數(shù)據(jù)映射坐標(biāo)的算法思想處理牙髓熒光信號,通過單片機(jī)通訊接口控制顯示終端顯示熒光信號。系統(tǒng)實現(xiàn)對

2、牙髓熒光信號的采集與顯示。關(guān)鍵詞:熒光信號;單片機(jī):采集;m.LCD中圖分類號:TN249;R781.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文件編號: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熒光信號檢測原理某些物質(zhì)受光照射激發(fā)能發(fā)射比激發(fā)光波長更長的光. 此物質(zhì)能從外界吸收并儲存能量(如光能、化學(xué)能等,并進(jìn) 人激發(fā)態(tài):當(dāng)其從激發(fā)態(tài)再回到基態(tài)時.過剩的能

6、量以電磁 輻射的形式放射(即發(fā)光,稱為熒光131。產(chǎn)生熒光必須具備兩 收稿日期:20090520稿件編號:2001905045基金項目:西安工業(yè)大學(xué)校長基金(XGYXJJ0522 個條件:物質(zhì)的分子必須具有與照射光相同的頻率;吸收與 本身特征頻率相同能量的分子,必須具有高熒光效率。單片機(jī)采集與處理TFT-LCD顯示圖l 牙髓活力熒光檢測系統(tǒng)總體設(shè)計框圖3采集與顯示電路設(shè)計采集系統(tǒng)采用12bit ADS7804轉(zhuǎn)換器.其內(nèi)部采用逐次 逼近式工作原理。單通道輸入,模擬輸入電壓范圍為3=10V,采 樣速率為100kHz.采樣精度達(dá)2mV。信號采集電路如圖2所示.AT89C51單片機(jī)為控制處理器,其通

7、信接I=l通過 MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。直接與,I'F下LCD連接。作者簡介:朱文澄(1982一,男,陜西西安人。碩士研究生。研究方向:檢測技術(shù)與自動化裝置。-79-電子設(shè)計工程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耐爿卜麗VIN

8、 VDIG AGNDI VANA 332k含齲磺REF麗殲CAP 蕊 AGND2R廳D11BYTE D10DZ D9DZ D8DZ D7DZ D6DO D5DJ D4D2DGND D3CIl0.1Ij FADS7804圖2信號采集接口電路根據(jù)ADS7804器件的采集時序要求41.首先將彤丁引腳變?yōu)榈碗娖?然后在酉引腳輸人一個脈沖.并在其下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換,此脈沖的寬度要求在40DS6p,s之間:這時百U麗引腳電平拉低表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換;經(jīng)過約8“s后,轉(zhuǎn)換完成.BUSY引腳電平相應(yīng)變高;再把彤e引腳電平拉高. 這樣,CS引腳脈沖的下降沿即把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線。AT89C5l單片機(jī)利用4個I

9、,0端口為ADS7804器件提供下作時序,該時序由單片機(jī)軟件完成。ADS7804的石、BUSY、BYTE、R/C分別與單片機(jī)的P1.0、PI.1、P1.2、P1.3相 連,將示波器連接P1.O、P1.1、P1.2、P1.3引腳檢測ADS7804一次采集,單片機(jī)提供工作時序,圖3為A/D轉(zhuǎn)換啟動時序。 圖3A/D轉(zhuǎn)換啟動時序選用TFTr.LCD DMT48270S型7英寸液晶顯示器作為顯示終端,由顯示器與M600人機(jī)界面驅(qū)動模塊組成TFr組合 模塊,界面支持觸摸屏操作。TFr組合模塊的特點(diǎn)是:具有串 行口,可直接與AT89C5l通訊,數(shù)據(jù)通訊只需3根線:具有統(tǒng) 一指令集和硬件接口:完整的7rFr

10、面板接121信號.支持所有 (TrUCMOSRGB接口面板,功耗低,是一種理想的終端顯示 組合模塊。TFl組合設(shè)有兩種數(shù)據(jù)傳輸速率模式:一種為固 定模式,其波特率為921600b/s,另一種為可設(shè)置波特率.其波特率在l 200b/s到115200b/s之間可調(diào)。該系統(tǒng)設(shè)計選 擇19200b/s波特率,輸出界面模式由單片機(jī)軟件完成。4采集與顯示程序的設(shè)計4.1D采集程序設(shè)計-80-Cl 20pF C220pFRl 10ko而1P0.3P04P0.5P06而-7VCC圖4A/D采集流程4.2基于TFT-LCD顯示的程序設(shè)計基于硬件電路的設(shè)計,通過編寫控制與處理程序完成數(shù) 據(jù)采集與數(shù)據(jù)顯示等功能,單

11、片機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)所有功能程序. 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如圖5所示。I墨絲J.:I 【 .一 TFTYJ始化界面等待觸模屏坐標(biāo)數(shù)據(jù)二二二二調(diào)用坐標(biāo)判斷子程序/是否收lP。自動或“單次 按鈕范圍內(nèi)數(shù)據(jù)j調(diào)用A/Dl墨墨堡壁l調(diào)用數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換子程片二二匕調(diào)用顯示王焦左_IL一 停止并復(fù)位TFT界面_=rI結(jié)束I圖5系統(tǒng)軟件設(shè)計流程P P PP P P P/P PP PP PP眥上叁圭蕉:篁夔查焦量塞苤墨絲叢鹽墨坌塹系統(tǒng)上電后。單片機(jī)與TFr.LCD液晶屏初始化,主要設(shè) 置單片機(jī)通信協(xié)議和顯示液晶屏初始化界面,該初始化界面 一幀顯示2.5s.初始化完成后,單片機(jī)處于等待接收觸摸屏狀態(tài),如果 接收到坐標(biāo)數(shù)據(jù)則調(diào)用坐

12、標(biāo)判斷子程序.如果收到“自動”或 。單次”按鍵范圍內(nèi)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。就執(zhí)行調(diào)用MD采集子程序, 完成熒光信號數(shù)據(jù)的采樣與讀取。為能夠在TFT-lED正確顯示,需對數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化轉(zhuǎn) 換,讀取采樣數(shù)據(jù)判斷其正負(fù),然后調(diào)用對應(yīng)子程序處理,該 子程序主要完成十六進(jìn)制數(shù)據(jù)與對應(yīng)電壓值的轉(zhuǎn)換,電壓值 與顯示屏的坐標(biāo)位置轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束后.調(diào)用顯示子程序,利用本次采樣值相對坐 標(biāo)點(diǎn)與前一次采樣值相對坐標(biāo)點(diǎn)連接的方法,進(jìn)行連續(xù)A/D 采集,通過,11叩.1ED顯示終端實時顯示,反映熒光信號強(qiáng)度 的動態(tài)變化。每次采集時間約為500ms,“自動”模式下進(jìn)行 多次采集?！皢未巍蹦Ｊ较逻M(jìn)行一次采集。為了便于顯示屏的 人機(jī)界面

13、操作.通過觸摸屏可設(shè)置停止、采集與復(fù)位清屏等 功能。5試驗分析為了測試本系統(tǒng)對牙齒的監(jiān)測性能.對兩種牙齒進(jìn)行試 驗檢測,一種為蛀牙牙齒,另一種為無蛀牙齒,做5次實驗, 牙髓熒光信號采集結(jié)果如圖6所示圖6牙髓熒光信號采集結(jié)果從測量結(jié)果看,第1次熒光的相對強(qiáng)度很低,僅0.6mV, 而第25次熒光強(qiáng)度信號的幅值較高.同時看到信號并不是 一條水平線,說明探頭照射位置的改變等因素也會帶來一定 影響。無蛀牙齒的熒光強(qiáng)度相對有蛀牙齒的要高,變化較明 顯,說明牙齒的牙髓活力狀況與自身的反射熒光大小有直接 關(guān)系。同時,熒光相對強(qiáng)度與檢測放大電路有密切相關(guān),檢測 放大電路的放大倍數(shù)越大,熒光信號的相對強(qiáng)度也越高四

14、。 6結(jié)論基于系統(tǒng)熒光信號的采集與顯示電路。采用12位A/D轉(zhuǎn) 換器與真彩色、低功耗的;TI'.LCD相結(jié)合.設(shè)計基于單片機(jī) 的熒光信號采集程序161。初步驗證了該系統(tǒng)可完成對牙髓熒 光信號的采集與顯示。在試驗中檢測的對象數(shù)量較少.程序 的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。采集系統(tǒng)設(shè)計將為后來系統(tǒng)功能 的升級提供幫助。參考文獻(xiàn):【1】李翰山,雷志勇,王澤民.基于LCD的牙髓熒光信號采集 系統(tǒng)設(shè)計與分析【J】.應(yīng)用激光,2009.29(1:6365.【2】李翰山,雷志勇.基于激光技術(shù)的牙髓活力檢測研究【J】.激 光與紅外,2008。38(1:2224.【3】梁燕,黃力子.牙齒熒光檢測儀測定牙髓活力的

15、初步研究 【J】.牙體牙髓牙周病學(xué)志,1994,29(2:103104.41郝宏偉,潘潮.12位D轉(zhuǎn)換器ADS7804與51單片機(jī)的 接口及C程序設(shè)計【J】.電子設(shè)計工程,2001(4:4648. 【5】李雙喜.熒光微弱信號檢測電路設(shè)計【J】.電子工程師,2005, 3l(2:5254.【6】田立,田清,代方震.5l單片機(jī)C語言程序設(shè)計快速入門 fM】.北京:人民郵電出版社,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頁5結(jié)束語探討一種基于提升小波變換的圖像融合算法,提升小波

16、 的構(gòu)造不依賴于傅里葉變換,應(yīng)用它進(jìn)行圖像融合可提高處 理速度,節(jié)約內(nèi)存空間,提高實時性。試驗表明,使用提升小 波使融合圖像自然、邊緣清晰,同時保留了多輸入原圖像的 有用信息.適合任意尺寸的圖像融合。今后的工作將進(jìn)一步 研究融合規(guī)則和融合方法,使圖像融合算法能夠在模糊圖像 恢復(fù)、自動目標(biāo)識別與跟蹤、遙感、醫(yī)學(xué)圖像處理、智能機(jī)器 人、復(fù)雜智能制造系統(tǒng)等領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn):【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】.信號處理,2003,19(3:27-31.【4】Stephanemallat.信號處理的小波導(dǎo)論【M】.北京:機(jī)械工業(yè)出 版社.1999.【5】程正興.小波分析算法與應(yīng)用【MI.西安:西安交通大學(xué)出版 社.2003.6李衛(wèi)華,周軍,周連文,等.一種基于提升小波分解圖像融 合方法【J】.計算機(jī)應(yīng)用,2006,26(2:403-405.【7】李玲玲,丁明躍,周成平,等.一種基于提升小波變換的快速 圖像融合方法們.小型微型計算機(jī)系統(tǒng),2005,26(4:667-670. -81- 熒光信號采集系統(tǒng)設(shè)計與分析作者:朱文澄 , 李翰山 , 雷鳴 , ZHU Wen-cheng, LI Han-shan, LEI Ming作者單位:西安工業(yè)大學(xué),電子信息工程學(xué)院,陜西,西安,710032刊名:電子設(shè)計工程英文刊名:ELECTRONIC DESIGN ENGINEERING年