1 系統(tǒng)的組成和工作原理
本系統(tǒng)由基本PCR部分先進的解決方案、熒光檢測部分和上位計算機部分等組成全面闡釋。
基本PCR部分是該儀器的基礎(chǔ)讓人糾結，包括加熱絲相互配合、溫度采集與處理等部分節點，它必須具有控溫穩定性、快速升降溫習慣、溫度場均一等PCR儀的基本要求使用，保證PCR過程的順利完成規劃。
熒光檢測部分包括激勵光源防控、光電倍增管、信號采集與處理等部分著力提升。
上位計算機部分包括數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)分析軟件深刻內涵，主要負(fù)責(zé)從下位機采集數(shù)據(jù)，形成實時圖形融合，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形分析深入闡釋，得到目標(biāo)DNA片段的含量和其它檢測報告信息等。
工作時完成的事情，主計算機首先投入運行物聯與互聯，同時工作人員把所測樣品放入PCR反映腔體的樣品架上，工作人員根據(jù)所測樣品的PCR反應(yīng)條件設(shè)置相應(yīng)的溫度參數(shù)改造層面、控溫時間以及循環(huán)次數(shù)等供給，接著工作人員點擊相應(yīng)的按鈕控件，系統(tǒng)就進(jìn)入快速升溫、恒溫解決方案、快速降溫趨勢、恒溫等PCR循環(huán)過程，直至所有的循環(huán)結(jié)柬上高質量，同時在每一循環(huán)的低溫段恒溫結(jié)柬前系統(tǒng)進(jìn)行樣品的熒光信號實時采集一站式服務，主計算機根據(jù)采集到的信號形成實時圖形，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形分析深入交流，得到目標(biāo)DNA片段的含量和其它檢測報告信息等引領作用。
2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
系統(tǒng)的硬件主要由溫度信號采集處理部分、熒光信號采集處理部分臺上與臺下、單片微機控制系統(tǒng)部分用的舒心、驅(qū)動電路部分以及計算機系統(tǒng)等組成。
2.1 溫度信號采集處理部分
這一部分包括溫度傳感器集聚效應、傳感器接口電路以及信號放大電路集成，在這里溫度傳感器采用熱電偶，由于熱電偶通過微小電壓進(jìn)行溫度測量等形式，容易受干擾技術的開發，在具體的設(shè)計中，干擾問題往往很難一下拿出明確的解決方案飛躍，要根據(jù)干擾的種類找原因更高效，對癥下藥。在本設(shè)計中自動化方案，主要采取了以下的抗干擾措施緊密協作，Roche_Light Cycler 480II熒光定量PCR儀保證溫度采集的準(zhǔn)確性:(1)在熱電偶的輸出端追加濾波電容;(2)加變送器，利用熱電偶的接口芯片線上線下，把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成電壓信號發揮重要作用，這個信號不易受干擾。
2.2 熒光信號采集處理部分
熒光信號采集處理部分主要包括光檢測系統(tǒng)和信號采樣處理系統(tǒng)兩部分數據顯示。
2.2.1 光檢測系統(tǒng)
光檢測系統(tǒng)主要包括光源(待測樣品)高質量、濾光片、光電倍增管以及敏感度選擇電路等記得牢。微處理器在檢測過程中註入了新的力量，按光檢測值大小動態(tài)調(diào)整電位器輸出，改變光電倍增管控制電壓板的電壓輸入更多可能性，自動調(diào)整光電倍增管測量靈敏度去創新。
光電倍增管采用H5783型倍增管，它具有如下特性:
(1)結(jié)構(gòu)上將倍增管緊迫性、電磁屏蔽筒結構、高低壓供電單元更適合、電壓控制單元全部集成在一起，使用方便;(2)光譜靈敏度高溝通協調，暗電流小;(3)可根據(jù)測量光信號強度的不同要素配置改革，通過程序調(diào)節(jié)控制電壓，自動調(diào)整測量系統(tǒng)的靈敏度帶動擴大。
2.2.2 信號采樣處理電路
光電倍增管輸出的電流信號可作為恒流源核心技術體系，將運算放大器作為負(fù)載電阻實現(xiàn)電流電壓的轉(zhuǎn)換開拓創新， 信號處理電路,其輸出電壓U0=一gf~xf持續發展，式中g(shù)f為運算放大器的反饋電阻，反饋電阻Rf值的選擇要按光電倍增管陽極的大輸出電流促進善治、A/D采樣輸入滿量程值擴大、運算放大器的開環(huán)增益等來確定，同時還要考慮保證系統(tǒng)的高頻特性發揮效力。
輸出電路的小可測量電流受到運算放大器的偏置電流新格局、溫飄、反饋電阻特性以及電路板的絕緣性能的影響安全鏈。
2.3 單片微機控制系統(tǒng)
這一部分主要負(fù)責(zé)溫度的采集顯示、溫度的控制、熒光信號的采集以及對光電倍增管控制極電壓的調(diào)整進一步完善、外圍執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動控制以及與上位計算機的實時通訊等集聚。主要由微處理器、A/D轉(zhuǎn)換芯片調整推進、通信接口芯片等組成狀況。在該系統(tǒng)中，微處理器采用P89C51微處理器機製。該芯片具有并行可編程的非易失性FLASH程序存儲器全過程。是80C51的派生器件，指令系統(tǒng)與80C51*相同探討，其主要特性為:
(1)速度可達(dá)32M;(2)片內(nèi)FLASH程序存儲器不負眾望，可在線編程;(3)RAM 可擴展到65K字節(jié);(4)全雙工增強型UART~(5)4個8位I/O 口;(6)6個中斷源。上述特性可實現(xiàn)本系統(tǒng)所要求的實時檢測處理調解製度、控制精準調控、通訊等功能。
A/D轉(zhuǎn)換芯片采用AD674創新內容，該芯片是美國模擬器件公司(Analog Devices)生產(chǎn)的12位逐次逼近快速A/D轉(zhuǎn)換器機遇與挑戰。
片內(nèi)配有三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種典型的8位或16位微處理器相連善於監督，而無須附加邏輯接口電路集成技術，且能與CMOS及1vrL電平兼容就能壓製，并且片內(nèi)含有高精度的參考電壓源和時鐘電路，這使它在不需要任何外部電路和時鐘信號的情況下完成一切A/D轉(zhuǎn)換功能適應能力，應(yīng)用非常方便更優美。為了保證A/D采樣的準(zhǔn)確性模擬信號輸入端可加采保器LF398。要注意的一點是與P89C51單片機接口電路設(shè)計時防控。單片機的時鐘一定要接12M及以上成效與經驗，防止因AD674數(shù)據(jù)總線傳輸速度快而造成時序不匹配。
2.4 驅(qū)動電路部分
考慮到風(fēng)門電機堅實基礎、磁吸開關(guān)稍有不慎、轉(zhuǎn)盤電機、加熱風(fēng)扇等外圍執(zhí)行設(shè)施較多等地，而且要分別單獨供電最為顯著，同時，為了克服上述外設(shè)對微計算機系統(tǒng)可能造成的干擾規定，就把這一部分單獨做成一塊驅(qū)動板自行開發，Roche_Light Cycler 480II熒光定量PCR儀由單片機系統(tǒng)I/O擴展口直接驅(qū)動光電耦合器件，經(jīng)光電耦合器件的輸出端再加電流放大驅(qū)動責任。
