[发明专利]一种基于FPGA的微粒检测统计系统及方法

说明书

技术领域

本发明及一种微粒统计系统及方法，尤其是涉及一种基于FPGA的微粒检测统计系统及方法。

背景技术

电阻抗法(coulter法)和光阻法测电阻用于检测及统计微粒已有50多年的历史。Coulter原理最早是由美国科学家Coulter在1947年发明，并且在血细胞分析应用上获得了成功。目前，国内外大部分血细胞分析仪都还在使用Coulter法。光阻法仪器最早由美国HIAC公司生产，20世纪80年代引进到我国，主要应用于航天汽油、医药等领域，在微粒检测中有着重要的地位。

无论是电阻抗法还是光阻法检测微粒，都需要对这两种方法产生的微粒信号脉冲进行检测。电阻法和光阻法传感器都会受到干扰，如电源波动和外界电磁干扰，会产生信号的干扰脉冲(不是正常的微粒脉冲信号)；或者是由于两个微粒信号几乎同时通过传感器而产生叠加信号(我们可以称之为M信号)，对信号的检测及统计会带来一定的误差。

传统的模拟信号检测微粒方法其中一个缺点是无法识别复杂信号(干扰信号和M信号)。另一个缺点就是模拟方法检测信号时其电路复杂，实际使用时调试困难，且容易受到环境的影响产生电路参数的变化导致检测统计不准确。

近些年来，视觉图像法、人工神经网络等方法在微粒检测方法进程中涌现出来，在实际的使用中也取得了一定的效果，但这些方法硬件资源开销大，使得该类方法中很少能实际移植到FPGA等可编程器件中，对这些方法的推广起到了一定的阻碍作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、且统计准确度高的基于FPGA的微粒检测统计系统及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于FPGA的微粒检测统计系统，包括多个微粒分析模块和SPI接口电路，所述的多个微粒分析模块通过所述的SPI接口电路与主控制器连接，微粒信号通过A/D转换器与微粒分析模块连接，其特征在于所述的微粒分析模块包括滤波电路、微粒识别电路、译码电路和统计电路，所述的A/D转换器与所述的滤波电路连接，所述的滤波电路与所述的微粒识别电路连接，所述的微粒识别电路与所述的译码电路连接，所述的微粒识别电路与所述的统计电路连接，所述的译码电路与所述的统计电路连接，所述的统计电路通过所述的SPI接口电路与所述的主控制器连接，所述的译码电路通过所述的SPI接口电路与所述的主控制器连接。

所述的微粒识别电路包括微分器、幅度比较器、宽度比较器、状态机和峰值保持模块；

所述的统计电路包括模式控制模块、地址发生器、SRAM操作控制器和SRAM存储器；

滤波电路分别与所述的微分器、幅度比较器和宽度比较器连接，所述的微分器、所述的幅度比较器和所述的宽度比较器分别与所述的状态机连接，所述的状态机与所述的峰值保持模块连接，所述的微分器、所述的幅度比较器和所述的宽度比较器分别与所述的峰值保持模块连接，所述的峰值保持模块与所述的地址发生器连接，所述的状态机与所述的SPI接口电路连接；

所述的译码电路与所述的模式控制模块连接，所述的峰值保持模块与地址发生器连接，所述的地址发生器通过SRAM操作控制器与SRAM存储器连接，所述的模式控制模块与地址发生器连接，所述的模式控制模块与所述的SRAM操作控制器连接，所述的SRAM存储器与所述的SPI接口电路连接。

一种基于FPGA的微粒检测统计方法，具体包括如下步骤，步骤一：被测微粒通过Coulter传感器或光阻传感器得到微粒脉冲信号，微粒脉冲信号通过低噪声放大器放大，并通过带通滤波器进行滤波；

步骤二：将通过带通滤波器的微粒脉冲信号进行A/D转换变成微粒数字信号；

步骤三：定义正常信号峰值幅度范围为800mV～5V，单个微粒信号宽度范围为15us～30us，AD采样率为1MHz，AD参考电压为5V，AD采样数据为8位，微粒数字信号经过微粒识别模块；具体步骤如下：

(1)、微粒数字信号经过微分器，微分器能反映微粒数字信号的趋势，如果微粒数字信号的微分值大于0，则微粒数字信号处于上升过程中；如果微粒数字信号的微分值小于0，则微粒数字信号处于下降过程中；