X9241总线数字电位器在荧光检测中的应用

X9241总线数字电位器在荧光检测中的应用 魏德仙 ()广州市光机电工程研究开发中心 , 广州 510630 摘要 : X9241 总线数字电位器 , 应用于荧光检测系统 , 取得满意的效果 。 关键词 : 数字电位器 ; 寄存器 ; 指令 ; 程序模块 () 中图分类号 : TP399 文献标识码 : B 文章编号 : 1001 - 3881 20042 - 107 - 3 组成 。每个电阻阵列的物理终端等效于机械电位器的 0 概述 () 固定端 V和 V输入端。每个阵列的 V和 V以, 将光电倍增管用于检 在我们研制的荧光检测中 H L H L ( ) 及每个电阻段之间的接点 即抽头通过 FET 开关连 测微弱的荧光信号 , 如图 1 , 需要用一个精确的数字 2 接滑动输出端 V; 而滑动端 V在电阻阵列中的位置 电位器来控制参考电压的输出 。而随着 IC 总线应用 W W 2 由可擦计数寄存器 WCR 控制 。 的日益广泛 , 兼容 IC 总线的接口芯片及存储器的品 种也越来越多 , 其中数字电位器以其调节方便 、使用 如果将四个电阻阵列中的两个 、三个或四个串联 寿命长 、受物理环境的影响小 、性能稳定等特点 , 已 起来可构成 127 、190 或 253 个抽头的数字电位器 。 被广大电子工程技术人员所认识 ; 尤其是在控制领域 X9241 电位器电阻阵列的阻值种类根据后缀的不 等的应用越来越受到人们的重视 。X9241 总线数字电 同而不同 。当分别为 Y、W、U 时 , 则电阻阵列分别 2 位器是把几个 EPOT 非易失性数字电位器集成在一起 ΩΩΩ 为四个 2k、四 个 10k、四 个 50k的 数 字 电 位 器 ; 而2 的单片 CMOS 微 电 路 , 具 有 二 线 串 行 IC 总 线 接 口 , 当 为 M 时 , 其 内 部 四 个 数 字 电 位 器 阻 值 分 别 为 易于软件控制 , 可直接读出 、写入滑动端位置 , 可级 ΩΩΩΩ2k、10k、10k、50k。本系统选用的是 W。 联使用等先进特性 。X9241 应用于荧光检测系统中得 112 可擦计数寄存器 WCR 到满意的效果 。 可擦计数寄存器 WCR 实际上是一个 6 位带有译 码输出的计数器 , 用来实现选择六十四选一的位置 , 取值范围为 : 0,63 , 即控制中间抽头端在电阻阵列 中的位置 。WCR 是一种易失性存贮器 , 其内容可通 ) 意 : 此值可能与断电时的值不同。 ( 过指令改写 , 上电时装入数据寄存器 R0 的内容 注 Ω 本系统使用 10k系列 , 取不同的值测得结果如 : 下 ( ) ΩW = 0 , min R, R= 01048k L W ( ) Ω W = 63 , max R, R= 1013k与理论值有些 L W 误差. 113 数据寄存器 R 图 1 2 数据寄存器的内容可由用户读出或写入 , 其内容 X9241 内部包括一个 IC 接口和四个数字电位器 。 可传输到可擦计数寄存器 WCR 以设置中间抽头端的 每个数字电位器由电阻阵列及与之对应的可擦计数 位置 。每个数字电位器有四个 8 位非易失性数据寄存 寄存器 WCR 、四个 8 位数据寄存器 R0,R3 等部分构 器 R0,R3 , 正因为有四个 8 位非易失性数据寄存器 , 成 。如图 2 所示 。 所以 , 假如系统中有些参数是固定的 , 就可以利用这 些数据寄存器来保存 , 起到 EPROM 的作用 。 114 串行接口 2 X9241 支持 IC 串行双向总线的定向规约 : 实际 应用时 X9241 为从器件 , 由主机启动数据的传输 , 并 为发送和接收操作提供时钟 。数据线 SDA 和时钟线 2 SCL 的信号间关系按一定时序进行 , 与 IC 类似 。 211 器件寻址 2 器件寻址及指令结构 图 2 在起始后 , 主器件输 出 它 所 要 访 问 的 从 器 件 地 1 X9241 结构原理 址 , 该地址的 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 如下 : 0101 , 低 4 位由物理的器件地址 A0,A3 输入端状态 , 送到 X9241 的下一个字节包括指令及 作出应答之后 决定 。这样 , X9241 把串行数据流与地址输入端的状 寄存器指针的信息 。其格式如下 : 态进行比较 , 若所有位都比较成功 , 则该器件在总线 I3I2I1I0P1P0R1R0上作出一个应答响应 。 ( ) 其中低 4 位中前两位 R0 和 R1指出四个寄存器中 212 指令结构 ( ) 的一个 , 后两位 P0 和 P1选择四个电位器中的哪 , 主器件在发送完起始条件及器件地址 且从器件 一个 ; 高 4 位决定指令 , X9241 共有 9 条指令见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 。 X9241 指令 指 令 字节数 功能 I3 - - I0 P1 P0 R1 R0 读 P1 , P0 指定的可擦计数寄存器内 3 9 1/ 0 1/ 0 x x 读 WCR 容 写新值到 P1 、P0 指定的可擦计数寄 3 A 1/ 0 1/ 0 写 WCR × × 存器中 3 B 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 读 R 读 P1 、P0 和 R1 、R0 指定的寄存容 写 R 3 C 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 写新值到 P1 、P0 和 R1 、R0 指定的寄 存器 传输 R 至 WCR 2 D 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 传输由 P1 、P0 和 R1 、R0 指定的寄存 器内到与它相关的 WCR 中 传输 WCR 至 R 2 E 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 传输由 P1 、P0 指定的 WCR 的内容到 R1 、R0 指定的寄存器中 1/ 0 1/ 0 2 1 所有 R 至 WCR × × 传输由 R1 、R0 指定的所有四个寄存 器的内容到与它们相应的 WCR 中 传输所有 WCR 中的内容到与它们相 所有 WCR 至 R × × 2 8 1/ 0 1/ 0 应的由 R1 、R0 指定的数据寄存器中 增加/ 减少由 P1 、P0 指定的可擦计数 增减 × × 2 1/ 0 1/ 0 ( 寄存器的内容 增加/ 减少一个电阻 )段 9 条指令中包括四条两字节指令 , 四条三字节指 一个阵列的六十三个电阻元件与一个相邻阵列的电阻 令和一条增加/ 减少指令 。 元件串联起来 , 其控制位在三字节的指令中 。对于三 21211 两 字 节 指 令 : 这 四 条 两 字 节 指 令 用 作 在 字节的指令 , 其数据字节包括用来定义滑动端位置的 WCR 与数据寄存器中的一个之间交换数据 ; 这种传 ( ) ( 6 位 LSB 加 上 高 2 位 : CM 串 联 方 式 Caseade ) ( ) Mode和 DW 禁止滑动端 Disable Wipe。CM 位的状 输可以发生在四个电位器之一与它们的一个辅助寄 存器之间 , 或全局性地发生在所有四个电位器与它们 态用来使能或禁止串联方式 ; 当 WCR 的 CM 位被置 的一个辅助寄存 。 为 “0”时 , 则电位器是正常工作方式 ; 当 CM 位置 “1”, 21212 三 字 节 指 令 : 这 四 条 指 令 是 在 主 机 和 则与它相邻的高序号的电位器串联连接 。例如 电位X9241 之间传输数据 , 无论是主机与一个数据寄存器 器 WCR1 的位 7 被置为 “1”, 则 POT1 与 POT2 被 串联使或是主机直接与 WCR 间都可以 ; 这些指令是读 、写 用 。DW 位的状态用于使能或禁止滑动端 , 当 WCR 的 ( WCR 即读出 、写入选定电位器 的 当 前 滑 动 端 的 位 ( ) ( DW 位被置为 “0” 或 “1”时 , 则滑动端被 使能 或被禁) ( 置或读 、写数据寄存器 即读出 、写入选定的非易 ) 止, 禁止时该滑动端是电气上隔离并 且是浮空的 , ) 失性寄存器的内容。 当工作于串联方式 时 , 被 串 联 阵 列 的 V、V及滑动H L 21213 增 加/ 减 少 指 令 : 这 条 指 令 与 其 它 的 指 令 端 V这三个输出端必须在电气上与外 部连接 , 除了W 不同 , 一旦这条指令发出且 X9241 已用一个应答来响 一个滑动端被使能以外 , 其余的滑动端 必须被禁止 。应后 , 主机才能够以时钟来触发选定的滑动端升或降 用户可以通过改变 WCR 的内容来改变 滑动端的位一个电阻段 。 X9241 提供一个把阵列串联起来的机构 , 可以把 置 。 3 电位器的串联方式及控制 块有 : 起 、停 、写 一 字 节 、读 一 字 节 , 增/ 减 组 成 。 { r64 + + ; 这些模块的组合可以实现电阻的调节及参数的存储 , } 本文提供的 C51 程序模块可以为其他技术人员编程调 用 , 无须再去考虑烦琐的时序配合 , 应用于荧光检测 ( ) delay1us ; } 系统的电阻调节 , 得到满意结果 。 SCL = LOW ; 起 : ( ) delay4us ; ( )void startsub void SDA = LOW ; { ( ) delay2us ; SDA = HIGH ; SCL = HIGH ; ( ) delay1us ; ( ) delay5us ; SCL = HIGH ; SCL = LOW ; ( ) delay5us ; } SDA = LOW ; 写一字节 : ( ) delay4us ; ( )void writebyte void SCL = LOW ; { } unsigned char i , temp ; 停 : ( )void stopsub void temp = 0x80 ; { ()for i = 0 ; i < 8 ; i + + SDA = LOW ; { ( ) delay1us ; ( ) ( ) SDA = bitr64 &temp; SCL = LOW ; r64 = r64 < < 1 ; ( ) delay5us ; SCL = HIGH ; SCL = HIGH ; ( ) delay5us ; ( ) delay5us ; SCL = LOW ; SDA = HIGH ; } ( ) ( ) / / delay10ms delay2us ; ; SDA = HIGH ; } ( ) delay2us ; 读一字节 : ( ) SCL = HIGH ; ; ( )delay2us void readbyte void ( )SDA = = LOW if { { unsigned char i ; F0 = 0 ; SDA = HIGH ; } / / temp = 0x80 ; ()for i < 8 ; i = 0 ; i + + else r64 = 0x00 ; { { ( ) F0 = 1 ; delay1us ; SCL = LOW ; } ( ) delay5us ; ( ) delay1us ; SCL = HIGH ; SCL = LOW ; ( ) delay4us ; } 3 r64 = 2 ; 增一 : ( )if SDA = = LOW ( )void incre void { { } SDA = HIGH ; else ()下转第 123 页 ( )设在一点 此处为 0 的左右侧各取两个相邻的 , 当此输入频率较高时 , 输出曲线可 跟踪和反应能力 数据点 , 其中自变量 x = - 2 , - 1 , 0 , 1 , 2 。设 定 能会引入干扰因素 , 即输出信号在输入信号的频率上 函数对自变量 x 的一阶导数为常数 , 可取拟合函数 y 叠加了其他频率的信号 。为了保证测试精度 , 常采用 2 2 ] 上的近 = a + bx + cx作为被测参数 y 在 [ - 2 , 傅立叶级数的方法来剔除干扰信号的影响 。下面简单 似 。根据最小二乘法则 , 误差平方和为 : 介绍其原理 : 2 2 2 ( ( ) ( )+ a - b E = ? y - y= a - 2 b + 4 c -y k - 2 ω 输入一频率为 的正弦信号 , 输出信号的傅立 k = - 2 2 2 2 ) ( ) ( ) ( + c - y + a - y+ a + b + c - y+ a + 2 b 叶级数为 : - 10 1 ( ) ? ( ω( ω) ) 2f t= ?[ Acos kt+ B sin kt] kk ) k = 0 + 4 c - y 2 ω当 k = 1 时的频率 , 即频率 是我们需要的输出 E 9 E 9 E 9 由 + + = 0 可得 :9 a 9 b 9 c 信号的频率 。上式中 , - 3 y + 12 y + 17 y+ 12 y- 3 y - 2 - 1 0 1 2π a = ω ω 35 ( ) ( ω) A = f tcos ktd tk ππ? - ω - 2 y - y + y+ 2 y - 2 - 1 1 2 b = π 10 ω ω ( ω( ) ) f tsin ktd t = B kπ π? - 2 y - y - 2 y- y- 2 y - 2 - 1 0 1 2ω c = π 14 ω ω ω) ( ) (= 当 k = 1 时 : Af t cos t d t 从而求出五点三次平滑公式 : 1π π? - ω 2 ( 69 y = + 4 y - 6 y + y = a + bx + cx| x = - 2 - 2 - 1 0 - 2 π ω ω (ω( ) ) ( )f tsin td t B 1 = ) 4 y- y/ 70 11 2π π? - ω 2( 2 y = y = a + bx + cx| + 27 y + 12 y - x = - 1 - 2 - 1 0 - 1 ) ) ( ( ( ) ( ) 设 f t、f t??f t 为 f t 在 t 、 1 n 1 2 ) ( )8 y+ 2 y/ 35 2 1 2 Δt??t 时刻的采样值 , t 为采样时间间隔 , 则 可 2 n 2 ( - 3 y = y= a + bx + cx| + 12 y + 17 y + 0 x = 0 - 2 - 1 0 将上两式转化为求和的形式 : N ( )3 ) 12 y- 3 y/ 35 1 2 ω) (ω) ( Δ A= ?[ ? f t?tc?os t] i i 1 2i = 1 π ( = 2 y y= a + bx + cx| - 8 y + 12 y + 27 y 1 x = 1 - 2 - 1 0 1 N ω( )4 ) ) (ωΔ) ( + 2 y/ 35 f t?ts?in t ]?B = ?[ 2 1 i i i = 1 π2 y= a + bx + cx| ( y - 6 y + 4 y + 4 = - y 2 x = 2 - 2 - 1 0 1 上面两式中 , N 表示一个周期的采样次数 。则 : ( )) 5 + 69 y/ 70 22 2 幅值 A = A+ B 1 1其中 ?y 表示 y的改进值 , i = - 2 , - 1 ,0 ,1 ,2 。 i i 相位滞后角 当点数多于五点时 , 为对称起见 , 除靠端点的四 ( ) ( ) arctgA/ B, 0?ΦarctgA/ B< 90? 1111φ( ) = ( ) 靠近端点的四点分别用式 1、 3, 个点外都用式 ( ) ( ) 180?+ arctgA/ B, - 90