基于单片机的电泳微型化控制检测系统

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摘要:电泳芯片分离控制系统微型化及其片上检测是生化分析的发展方向。本文基于一种阵列电极低压电泳芯片,以Cygnal
公司的C8051F020单片机搭建了微型化电泳控制检测系统,通过继电器网络对芯片电极进行分离控制,利用比例法电阻检测
* h+ x5 F0 K& K& U- M+ a& p原理,采用了TI公司的24位AD芯片MSC1210进行分离结果检测。实验结果表明,该系统可以实现低压电泳分离及片，上高
: G7 k0 r0 [, r/ o8 I! m, z精度电阻检测。
0 C$ z( f8 Y, M. w0 L, U关键词:单片机阻抗检测MSC1210 C8051F020 比例法
1 引言：
+ u0 c' |  n- \9 h/ E: w. A* q普通电泳芯片在电泳过程中需在芯片两端施加几千伏至30千伏的高压以产生足够高的电场强度来驱
动分离溶液中的不同离子或者DNA片段等生物样品，因此通常的电泳控制系统都比较庞大。基于一种低压移动电场驱动电泳的概念¨L陈超[2]等设计了一款基于54根线性阵列电极的电泳芯片，其结构
如图1所示。如图1所示，任意两根电极x、Y问施加较低的电压产生的电场与传统的电泳芯片在A、B
0 v) u# B: Q$ _1 Q8 R两点间施加高压所产生的电场强度相当。
2系统硬件设计
# f- M9 b7 A# Y6 N* Z为灵活控制芯片的54根阵列电极，使之产生各种强度、行进方式的移动电场，设计了基于Cygnal的
$ x' D9 J2 D" ?% P. ^6 c& |C8051F020单片机的微型化控制系统。主要完成对生化样品的进样、分离等操作，并将分离结果、各种状态
0 K# d' V; K8 k参数进行采集处理，给出可识别的数据和图样。为了实时检测电泳分离结果，采用电化学检测法中最常用
" [5 V# f1 j: s# i: Y' ]的两电极或者四电极法进行检测的阻抗谱检测法，根据电泳芯片的结构特点和待测电泳溶液的电阻特性，
构建了以，11的MSCl210芯片为核心的检测模块。
& p& @: N8 D6 K- G4 m2．1芯片介绍
4 w+ q2 F( F: K* `; `9 \! v$ ZCygnal公司推出的c8051F020单片机是一种高度集成的通用SOC(system—on—chip)系统【3 J，内核与
+ d/ z( j  g/ H0 o3 X7 ~MCS一51指令集完全兼容，具有标准的8051的组织结构和外设。该型号单片机拥有8组可编程配置8位L／
O端口，并且内置64KB在系统可编程的Flash空间，4352B的内部数据RAM以及外部存储器接口，能完全
% i/ g1 p  Q  L0 h( T) M; O满足对电泳芯片的实时、智能、精确的控制。
MSCl210系列芯片是Ⅱ公司专门为智能传感器、工业过程控制、套色版和便携式设备等产品中的高精
度测量应用而设计制作的14 J。该系列芯片除具备高端模拟芯片的优点和数据处理能力外，还集成了很多高
性能的外围器件以帮助构成一个完整的系统解决方案。该芯片的核心为高性能的24位A／D转换模块。
4 D4 }2 S7 x4 |' u/ ]* y% M2．2系统硬件模块
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9 {2 G# o% V' ~1 g- L! h
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Monika

c8051F020单片机是一种高度集成的通用SOC系统