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
3 U2 _; {& v8 X* F% p1 h% q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
精度电阻检测。
关键词:单片机阻抗检测MSC1210 C8051F020 比例法
5 i$ x7 o5 V4 y8 a1 d1 引言：
! S+ n3 E1 Q: a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
# Q0 r! m3 ~/ E9 e1 B( I# L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
两点间施加高压所产生的电场强度相当。
2系统硬件设计
# L2 f" Q7 e& E* F4 Y) j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
- g' [( T" s( p& J# W/ \8 pC8051F020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
7 c0 B# C& \+ T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
7 t$ U8 v8 l" M, m9 n- m9 U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。
2．1芯片介绍
$ |% a7 ?+ V( v) M3 S& l& n+ u2 P. KCygnal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
" I+ \) ]5 N7 I. uMCS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／
" N' `9 ~- ]% k5 W, E/ dO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
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。
8 N! J* ]3 u" L* E8 K1 q: T2．2系统硬件模块

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Monika

c8051F020单片机是一种高度集成的通用SOC系统