专利名称：基于fpga的液相色谱数据处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及液相色谱数据处理系统，尤其涉及一种基于FPGA的液相色谱数据处 理系统。
背景技术：
传统中药的功效是中华民族几千年医疗实践的总结。但一段时期以来，部分国产 中成药的疗效在医疗界受到了质疑，尤其在以西医为主的综合性医院，中成药未能得到应 有的信任，从而使其销售和使用受到影响，在一定程度上影响了中药的声誉，阻碍了中药行 业的快速发展。究其原因，主要是中药成品质量的稳定性、均一性不够，导致疗效不稳定、不 一致，个别药品甚至无法确定疗效；而根源上在于缺乏对中药产品的有效的质量控制方法。 中药药效的物质基础是其所含的复杂的化学成分，中药指纹图谱技术是一种综合评价体现 中药药效的中药所含物质群的方法，自中国药典委员会2002年发布《中药注射剂色谱指纹 图谱实验研究技术指南》以来，该领域研究的不断拓宽和深入，但我们发现目前技术的实现 仅为算法软件包，没有相应的硬件部分，需要在液相色谱仪的配套工作站上运行，很难在中 药炮制现场使用，因而无法为重要的炮制过程提供任何有价值的比对信息。
发明内容
为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种基于FPGA的液相色谱数据 处理系统。 本发明是通过以下技术方案实现的 本发明所涉及的一种基于FPGA的液相色谱数据处理系统，包括 模/数转换模块、FPGA模块、信号协议转转模块及显示模块，所述 模/数转换模块，接收液相色谱仪输出的模拟电压信号，并将其模拟电压信号转
换为数字信号； FPGA模块，对接收到的数字信号进行预处理，并生成数字化的指纹图谱，然后对生 成的指纹图谱信号进行智能化运算，得到药物质量的评估数据，同时将运算处理后的数值 以数字信号的形式传输到信号协议转换模块； 信号协议转换模块，将FPGA模块所传输的数字信号进行相应的转换，并将其转换 后的信号传输到一显示模块中； 显示模块，将接收到的数字信号进行曲线和量值的显示并同时存储到主机存储 器。 所述系统还包括供电装置，且该供电装置将外介交流市电压转换为2安培以内的 直流工作电流，并将其电流输送给整个系统。所述FPGA模块对数字信号进行预处理运算 时，还包括一滤波处理装置及编码装置。所述FPGA模块对数字信号进行预处理主要是根据 信号的串行方式，通过采取时间递推滤波处理装置实现信号的低通滤波处理后，进入编码 装置根据混合编码的遗传算法实现标准图谱和待测图谱的保留时间校正，消除外界对信号的干扰。将编码装置混合编码遗传算法中的选择、交叉和变异改为并行运算的算法。模/ 数转换模块将电压信号转换为分辨率是8 16位的数字信号，遵循TTL到CMOS的电平转 换协议。所述信号协议转换模块将TTL电平转换为CMOS电平，可用于串行通讯接口或并行 通讯接口 。
本发明提供的技术方案的有益效果是 由于采用了能够自我控制、多路并行操作和多路输入、输出引脚的FPGA模块作为 系统的核心，整个药检的数据预处理和药物质量评估过程能够独立、在线、流畅而快速地进 行。
图1是基于FPGA的液相色谱数据处理系统结构图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述 本实施例提供了一种基于FPGA的液相色谱数据处理系统结构。
参见图l，该系统结构主要包括供电装置10、模/数转换模块20、FPGA模块30、信 号协议转换模块40及显示模块50，所述供电装置10中，通过电源向整个系统供电，该电源 的功率范围是1 10瓦，外接220伏交流市电压，且工作电流为2安培以内，并将其摆动幅 度保持在±0. 5%以内。所述模/数转换模块20将持续时间范围为1 80分钟、幅值在 0 3伏特范围内的电压信号转换成分辨率为8 16位，信号协议为TTL(Time To Live，生 存时间)/CMOS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)的 数字信号；然后由FPGA模块30接收TTL/CMOS数字信号，并将其信号进行预处理生成数字 化的指纹图谱，然后对生成的指纹图谱信号进行智能化运算，得到药物质量的评估数据，同 时将运算处理后的数值以数字信号的形式输送到信号协议转换模块40 ;所述FPGA模块30 对数字信号进行预处理运算时，所述FPGA模块30在数字信号预处理过程中还包括一滤波 处理装置301及编码装置302，所述FPGA模块30对数字信号进行预处理主要是根据信号的 串行方式，通过采取时间递推滤波处理装置301实现信号的低通滤波处理后，进入编码装 置302根据混合编码的遗传算法实现标准图谱和待测图谱的保留时间校正，消除外界对信 号的干扰。所述编码装置302混合编码遗传算法中的选择、交叉和变异将改为可并行运算 的算法。所述FPGA模块30容量为40万们以上，接收TTL/CMOS数字信号，所需供电电压为 1 5伏直流范围，功率范围为0. 3 5瓦。 所述信号协议转换模块40将FPGA模块30所传输的数字信号进行相应的转换，并
将其转换后的信号传输到一显示模块50中并同时由PC存储器60进行储存；所述信号协议
转换模块40主要采用RS232信号协议转换器，由RS232信号协议转换器将上一级的TTL/
CMOS协议信号转换成RS232协议信号，并将信号输送到PC主机经LCD显示器进行显示，该
显示器工作电压为3 IO伏直流电，并显示接收到的数字信号的曲线和量值。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
权利要求
基于FPGA的液相色谱数据处理系统，其特征在于，包括模/数转换模块、FPGA模块、信号协议转转模块及显示模块，所述模/数转换模块，接收液相色谱仪输出的模拟电压信号，并将其模拟电压信号转换为数字信号；FPGA模块，对接收到的数字信号进行预处理，并生成数字化的指纹图谱，然后对生成的指纹图谱信号进行智能化运算，得到药物质量的评估数据，同时将运算处理后的数值以数字信号的形式传输到信号协议转换模块；信号协议转换模块，将FPGA模块所传输的数字信号进行相应的转换，并将其转换后的信号传输到一显示模块中；显示模块，将接收到的数字信号进行曲线和量值的显示并同时存储到主机存储器。
2. 根据权利要求1所述基于FPGA的液相色谱数据处理系统，其特征在于，所述系统还 包括供电装置，且该供电装置将外介交流市电压转换为2安培以内的直流工作电流，并将 其电流输送给整个系统。
3. 根据权利要求1所述的基于FPGA的液相色谱数据处理系统，其特征在于，所述FPGA 模块对数字信号进行预处理运算时，还包括一滤波处理装置及编码装置。
4. 根据权利要求1或3所述基于FPGA的液相色谱数据处理系统，其特征在于，所述 FPGA模块对数字信号进行预处理主要是根据信号的串行方式，通过采取时间递推滤波处理 装置实现信号的低通滤波处理后，进入编码装置根据混合编码的遗传算法实现标准图谱和 待测图谱的保留时间校正，消除外界对信号的干扰。
5. 根据权利要求4所述的基于FPGA的液相色谱数据处理系统，其特征在于，将编码装 置混合编码遗传算法中的选择、交叉和变异改为并行运算的算法。
6. 根据权利要求1所述的基于FPGA的液相色谱数据处理系统，其特征在于，模/数转 换模块将电压信号转换为分辨率是8 16位的数字信号，遵循TTL到CMOS的电平转换协 议。
7. 根据权利要求1所述的基于FPGA的液相色谱数据处理系统，其特征在于，所述信号 协议转换模块将TTL电平转换为CMOS电平，可用于串行通讯接口或并行通讯接口。
全文摘要
本发明公开了一种基于FPGA的液相色谱数据处理系统，该系统包括模/数转换模块，接收液相色谱仪输出的模拟电压信号，并将其模拟电压信号转换为数字信号；FPGA模块，对接收到的数字信号进行预处理，并生成数字化的指纹图谱，然后对生成的指纹图谱信号进行智能化运算，得到药物质量的评估数据，同时将运算处理后的数值以数字信号的形式输送到信号协议转换模块；信号协议转换模块，将FPGA模块所传输的数字信号进行相应的转换，并将其转换后的信号传输到一显示模块中；显示模块，将接收到的数字信号进行曲线和量值的显示。通过FPGA模块作为系统的核心，使整个液相色谱指纹图谱的数据预处理和中药质量评估过程能够独立、在线、流畅而快速地进行。
文档编号G01N33/15GK101769901SQ200810187960
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者曹辉, 沈晋慧, 马栋萍 申请人:北京联合大学生物化学工程学院