專利名稱：一種通用生化指標測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動化檢測領(lǐng)域，涉及一種通用生化指標測量系統(tǒng)，具有地址識別和數(shù)據(jù)校正功能，可以單通道單獨使用也可多通道同時使用，隨插隨用，結(jié)果精確。
背景技術(shù)：
隨著國民素質(zhì)的提升以及法制的健全，在生產(chǎn)、生活、監(jiān)察執(zhí)法等方面特別需要一種通用生化測量系統(tǒng)，例如工商部門在執(zhí)法現(xiàn)場需要當機立斷的給出科學準確的檢測結(jié)果，以判斷食品，藥物，化妝品等物品是否添加物超標，是否感染致病菌等；環(huán) 保部門也有同樣的問題，如不當場給出準確的結(jié)果，可能失去制裁違法者的機會；同時，隨著科學研究的深入以及“造假”技術(shù)的發(fā)展，該系統(tǒng)應(yīng)能隨時更新其校正程序，進行校正計算。生物和化學量檢測在許多領(lǐng)域都有用到，可是，通常針對每一固定測量對象都有一固定測量設(shè)備與其對應(yīng)，這樣造成設(shè)備復(fù)雜，通用性差，系統(tǒng)集成度低等問題；有些設(shè)備能同時測量多種生化量，但是整體來看也只能測量確定的幾種量，更換傳感器則不能使用，沒有真正實現(xiàn)通用的功能。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種通用生化指標測量系統(tǒng)，通過硬件識別接口的地址識別作用和信號處理單元的數(shù)據(jù)校正功能，該系統(tǒng)通用性強，原理科學，接插任意接口均可得出準確的測量結(jié)果。技術(shù)方案—種通用生化指標測量系統(tǒng)，其特征在于包括信息檢測單元、硬件識別接口單元、信號處理單元和串行通訊接口 ；所述信息檢測單元包括多個傳感器和與傳感器相連接的多個信號調(diào)理電路，傳感器將外界生物或化學量濃度轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出至信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將電壓信號調(diào)理到A/D轉(zhuǎn)換器適用電壓范圍后輸出至硬件識別接口單元；所述硬件識別接口單元包括一對公母頭配套的連接器，其中公頭與信息檢測單元的多個信號調(diào)理電路鏈接，為每一個生化量測量通道分配一個地址，母頭連接信號處理單元；所述的信號處理單元包括A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、ROM單元和I/O接口 ；A/D轉(zhuǎn)換器和I/O接口與硬件識別接口單元的母頭連接，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號輸出至處理器，處理器對傳感器采集到的信號進行校正處理，然后送到數(shù)據(jù)存儲器中存儲和通過串行通訊接口輸出至上位機。所述公母頭配套的連接器的針數(shù)包括一路與信號處理單元連接的高電平信號線，多路與多個傳感器連接的地址線和兩路模擬信號線。所述對傳感器采集到的信號進行校正處理采用校正方程為y ' m =f (Xl，x2. . . xn, ym)，采用逆波蘭式方法進行結(jié)算；其中n代表不需要校正的生化量測量通道地址，為正整數(shù)；m代表需要校正的生化量測量通道地址，為正整數(shù)；xn為不需要校正的生化量測量通道檢測量；ym為需要校正的生化量測量通道檢測量'I' ffl為經(jīng)校正的生化量。
所述傳感器為生物探針、物理探頭或化學電極。有益效果本發(fā)明提出的一種通用生化指標測量系統(tǒng)，多個測量通道同時使用時，硬件識別接口能準確識別不同通道，將不同測量通道輸出電壓信號送入信號處理單元進行校正計算，接口順序可以任意選擇；通過地址來識別生化量測量通道，摒棄傳統(tǒng)的硬線連接，使生化量測量通道種類數(shù)沒有限制，因此可以實現(xiàn)真正的通用功能(種類多樣)。所述信息檢測單元中的傳感器可置于同一被測對象中，也可根據(jù)需要分開使用。地址線的根數(shù)根據(jù)需要測量的生化量種類數(shù)確定。具有無紙化數(shù)據(jù)記錄功能，可將實時測量結(jié)果記錄在處理器擴 展數(shù)據(jù)存儲器或者U盤中，用于數(shù)據(jù)分析。串行通訊接口與上位機監(jiān)控界面相連接，可以實現(xiàn)在線記錄、處理、分析數(shù)據(jù)等功能。每一個需要校正的生化量都有與其對應(yīng)的校正方程，經(jīng)校正處理的結(jié)果，在原有檢測量的基礎(chǔ)上加入了外界環(huán)境的影響，使測量結(jié)果更科學，可信度更高。所述系統(tǒng)中的校正方程解算時采用已有的“逆波蘭式”思想，進行解算，優(yōu)點在于解算表達式時，各個運算是按運算符出現(xiàn)的順序進行的，無須使用括號來指示運算順序，所以更新校正方程時，避免軟件進行全局性的改變，使隨時更新校正方程更為可行。


圖I通用生化指標測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2硬件識別接口單元；圖3數(shù)據(jù)流圖；圖4方法流程圖
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述本實施例的結(jié)構(gòu)如附圖I所示，主要由信息檢測單元、硬件識別接口單元和信號處理單元和串行通訊接口，串行通訊接口將該發(fā)明與上位機聯(lián)系起來。其中信息檢測單元包括多個傳感器和與傳感器相連接的多個信號調(diào)理電路，傳感器將外界生物或化學量濃度轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出至信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將電壓信號調(diào)理到A/D轉(zhuǎn)換器適用電壓范圍后輸出至硬件識別接口單元；通過傳感器感知外界生物或化學量濃度的變化，將這種生化量濃度的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號的強弱變化，與之對應(yīng)的電壓信號經(jīng)過由低通濾波、幅值調(diào)理和阻抗匹配單元組成的信號調(diào)理電路，可以得到清晰的模擬電壓信號。信息檢測單元包括所述硬件識別接口單元包括一對公母頭配套的連接器，其中公頭與信息檢測單元的多個信號調(diào)理電路鏈接，為每一個生化量測量通道分配一個地址，母頭連接信號處理單元；硬件識別接口單元主要目的是為每一個生化量測量通道分配一個地址，使其具有可識別性。其詳細結(jié)構(gòu)如圖2所示，以生化量測量通道5為例，5號硬件識別接口上接5號生化量測量通道，下接信息處理單元，由公頭和母頭共同配套構(gòu)成。公頭包含兩根來自生化量測量通道的信號線SI和S0，3根生化量測量通道地址線A2、A1、A0(假設(shè)有8個生化量測量通道)，以及一根短接線A。生化量測量通道的地址，也可以說硬件識別接口的值，由A2A1A0組成的8個二進制量000，001，010，011，100，101，110，111來表示，每一個地址對應(yīng)一個生化量測量通道。短接線A短接對應(yīng)母頭的數(shù)字邏輯電源電壓Vdd。對于通道5，將其地址線A2和AO與短接線A相連接，地址由101表示。母頭222，包含A/D信號線INi (INi為A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號線)和模擬地Vss，3根與公頭地址線相對應(yīng)的I/O線I/O. a、I/O. b、I/O. c，以及數(shù)字邏輯電源電壓Vdd。3根I/O線與公頭中的地址信號線相對應(yīng)，識別不同的生化量測量通道。不同通道的差異在于公頭，所有通道的母頭都是一樣，所以只要在軟件中分配好與地址對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理程序，就可以實現(xiàn)任意接插，而顯示正確科學的測量結(jié)果。最多同時測量的生化量測量通道數(shù)目與A/D轉(zhuǎn)換通道數(shù)和I/O接口相關(guān)。硬件識別接口單元的公頭從信號處理單元引入數(shù)字邏輯高電平可以避免外接信號的干擾，特別是防止外部電源突變而引起的微控制器損壞。 本實施例中的信號處理單元主要包括處理器，數(shù)據(jù)存儲器，ROM擴展單元，仿真接口，I/O接口和A/D轉(zhuǎn)換單元，指示燈，按鈕，IXD顯示單元和電源；其中，數(shù)據(jù)存儲器可以是板上RAM擴展，也可以是U盤，將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)帶到實驗室進行分析；當同時顯示數(shù)據(jù)較多時，按鈕用于顯示器的翻頁。I/O接口和A/D轉(zhuǎn)換單元中，I/O單元可以是處理器自身的I/O引腳，也可以是I/O擴展芯片的引腳，上接5號硬件識別接口單元中的母頭；A/D轉(zhuǎn)換單元是多通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，其A/D通道數(shù)直接決定了信息檢測單元中的通道個數(shù)，每一個A/D轉(zhuǎn)換通道對應(yīng)一個生化量測量通道。A/D轉(zhuǎn)換器和I/O接口與硬件識別接口單元的母頭連接，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號輸出至處理器，處理器對傳感器采集到的信號進行校正處理，然后送到數(shù)據(jù)存儲器中存儲和通過串行通訊接口輸出至上位機。針對該系統(tǒng)開發(fā)的上位機分析監(jiān)測軟件，通過通訊單元，將該系統(tǒng)與上位機進行通訊。串口通訊單元由通訊接口芯片和串行總線組成，串行總線選擇CAN，當然根據(jù)情況也可選用RS-422, RS-485等。通過上位機可以完成數(shù)據(jù)分析、報表生成等功能。在該發(fā)明中，數(shù)據(jù)流動圖如圖3所示，帶處理器的信號處理單元對傳感器采集到的信號進行處理、校正，然后送到數(shù)據(jù)存儲器中存儲，并直接由IXD顯示屏顯示；當然，如果系統(tǒng)連接于PC機，那么可以直接進行在線記錄分析。另外，該通用生化指標測量系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)校正功能，使得測量結(jié)果更科學，其形式為y' m = f (x1； X2. . . xn, ym)解算該方程可以對生化量進行校正，使結(jié)果更科學準確。在解算該方程時，采用“逆波蘭式”的思想，流程圖如圖4所示，優(yōu)點在于解算后綴表達式時，不用特別考慮其中由括號和運算符引起的運算優(yōu)先級問題，使運算按照運算符出現(xiàn)的順序進行，這就方便了更新最新的校正方程時，避免大規(guī)模的改動應(yīng)用軟件。該通用生化指標測量系統(tǒng)在上電后能自動檢測各個在線生化量測量通道地址，進行匹配判斷，如果校正方程中包含此地址，則將此地址對應(yīng)通道檢測量送校正方程進行校正計算；如不包含，則直接測量轉(zhuǎn)換，送存儲和顯示。
權(quán)利要求
1.一種通用生化指標測量系統(tǒng)，其特征在于包括信息檢測單元、硬件識別接口單元、信號處理單元和串行通訊接口 ；所述信息檢測單元包括多個傳感器和與傳感器相連接的多個信號調(diào)理電路，傳感器將外界生物或化學量濃度轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出至信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將電壓信號調(diào)理到A/D轉(zhuǎn)換器適用電壓范圍后輸出至硬件識別接口單元；所述硬件識別接口單元包括一對公母頭配套的連接器，其中公頭與信息檢測單元的多個信號調(diào)理電路鏈接，為每一個生化量測量通道分配一個地址，母頭連接信號處理單元；所述的信號處理單元包括A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、ROM單元和I/O接口 ；A/D轉(zhuǎn)換器和I/O接口與硬件識別接口單元的母頭連接，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號輸出至處理器，處理器對傳感器采集到的信號進行校正處理，然后送到數(shù)據(jù)存儲器中存儲和通 過串行通訊接口輸出至上位機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述通用生化指標測量系統(tǒng)，其特征在于所述公母頭配套的連接器的針數(shù)包括一路與信號處理單元連接的高電平信號線，多路與多個傳感器連接的地址線和兩路模擬信號線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述通用生化指標測量系統(tǒng)，其特征在于所述對傳感器采集到的信號進行校正處理采用校正方程為y' m = f(x1； x2. . . xn, yffl)，采用逆波蘭式方法進行結(jié)算；其中m代表不需要校正的生化量測量通道地址，為正整數(shù)；m代表需要校正的生化量測量通道地址，為正整數(shù)；xn為不需要校正的生化量測量通道檢測量；ym為需要校正的生化量測量通道檢測量'i' ffl為經(jīng)校正的生化量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述通用生化指標測量系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器為生物探針、物理探頭或化學電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通用生化指標測量系統(tǒng)，其特征在于包括信息檢測單元、硬件識別接口單元、信號處理單元和串行通訊接口；所述信息檢測單元包括傳感器和信號調(diào)理電路，傳感器將外界生物或化學量濃度轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出至信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將電壓信號調(diào)理到A/D轉(zhuǎn)換器適用電壓范圍后輸出至硬件識別接口單元，信號處理單元A/D轉(zhuǎn)換器和I/O接口與硬件識別接口單元連接，處理器對傳感器采集到的信號進行校正處理，然后送到數(shù)據(jù)存儲器中存儲和通過串行通訊接口輸出至上位機。本發(fā)明通用性強，原理科學，接插任意接口均可得出準確的測量結(jié)果。
文檔編號G01N27/00GK102749358SQ20121023914
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者何兵兵, 宋巖, 張永茂 申請人:西北工業(yè)大學