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全自动核酸蛋白质分析仪控制系统设计研究

作　者: 胡威伟
导　师: 孙建京
学　校: 北京化工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 自动化 S3C44B0X 步进电机闭环控制高电压极性切换 Labview MD5 曲线拟合
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在仪器仪表向着微型化智能化发展的过程中,控制系统的研究处于重要的地位,它直接决定仪器仪表能否实现以及实现的效率。论文结合国内外核酸蛋白质分析的研究现状,根据委托方的研制要求,提出了基于S3C44B0X的全自动核酸蛋白质分析仪控制系统的总体设计方案,方案以基于S3C44B0X的嵌入式系统为主,以基于Labview的上位机为辅。本控制系统包括嵌入式最小系统模块、电源模块、步进电机控制模块、温度控制模块、电压控制模块、气压控制模块、上位机软件模块。嵌入式系统实现数据的采集和运行逻辑控制,结合Labview编写的上位机软件实现对实验各环节的参数设定,信息的存储、显示和报表等功能。嵌入式系统的硬件部分通过对S3C44B0X进行外扩,包括增加时钟、存储器、通讯接口,此外采用信号放大技术、信号衰减技术、传感器驱动技术等,满足控制系统的要求。嵌入式系统的软件部分主要是uboot、uclinux的移植和用户软件的编写。uboot和uclinux的移植主要是参考前人总结的方法,构建一个嵌入式系统运行的环境。用户软件采用通讯协议技术、通讯可靠性技术、模块化技术等,实现系统可靠稳定的控制。上位机系统是Labview编写的软件,采用数据库管理技术、MD5加密技术、曲线拟合技术,保证系统的安全、数据的准确以及管理的方便。本分析仪采用反馈控制的方法,实时控制分析仪的动作。操作人员只需要填写必要的信息,整个电泳过程全自动完成,不需要任何人为因素的干预。在执行过程中,各个模块相互配合,实现全自动分析仪控制系统所要求的功能。该控制系统实现了仪器的全自动化,避免了人为因素对实验的影响,提高了实验的准确性,具有广阔的应用前景。本文基于S3C44B0X的全自动核酸蛋白质分析控制系统,实现了数据采集、显示、存储、查询等基本功能,达到了设计目标。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-18
  1.1 课题来源及研究的目的与意义  14-15
    1.1.1 课题来源  14
    1.1.2 研究的目的和意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-16
    1.2.1 核酸蛋白质分析仪原理研究状况  15
    1.2.2 核酸蛋白质分析仪操作方式研究状况  15-16
  1.3 主要研究内容  16-18
第二章全自动核酸蛋白质分析仪控制系统总体方案设计  18-22
  2.1 全自动核酸蛋白质分析仪控制系统的执行过程  18
  2.2 全自动核酸蛋白质分析仪控制系统方案选择  18-20
    2.2.1 基于计算机的软件控制方法  18-19
    2.2.2 基于嵌入式系统的硬件控制方法  19
    2.2.3 方案确定  19-20
  2.3 结构设计  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章嵌入式系统硬件设计  22-40
  3.1 引言  22
  3.2 嵌入式最小系统模块  22-27
    3.2.1 微控制器  22-23
    3.2.2 时钟电路  23-24
    3.2.3 存储器  24-25
    3.2.4 通讯接口  25-27
  3.3 电源模块  27-28
  3.4 步进电机控制模块  28-31
    3.4.1 进样、出样、冲洗  28-29
    3.4.2 步进电机  29-30
    3.4.3 步进电机驱动模块  30
    3.4.4 步进电机红外定位模块  30-31
  3.5 温度控制模块  31-35
    3.5.1 传感器的选用原则  32-33
    3.5.2 热电效应  33-35
  3.6 电压控制模块  35-36
    3.6.1 高压电源选择  35-36
    3.6.2 数字电位器  36
  3.7 气压控制模块  36-39
    3.7.1 压阻效应  36-37
    3.7.2 压阻式传感器  37-39
  3.8 本章小结  39-40
第四章嵌入式系统软件设计  40-56
  4.1 软件及其运行步骤分析  40-41
    4.1.1 软件分析  40
    4.1.2 软件的运行分析  40-41
  4.2 u-boot移植  41-43
    4.2.1 u-boot介绍  41-42
    4.2.2 u-boot运行流程  42-43
    4.2.3 u-boot移植  43
  4.3 ucLinux移植  43-46
    4.3.1 Linux及ucLinux内核介绍  43-44
    4.3.2 uclinux移植  44-46
  4.4 全自动核酸蛋白质分析仪控制系统用户应用程序  46-55
    4.4.1 数据采集部分  46-48
    4.4.2 数据通讯部分  48-50
    4.4.3 运行控制函数  50-54
    4.4.4 程序主体  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章计算机软件系统  56-84
  5.1 引言  56
  5.2 Labview介绍  56-57
  5.3 数据库管理  57-63
  5.4 基于Labview的核酸蛋白质分析仪软件  63-83
    5.4.1 授权管理  64-65
    5.4.2 数据管理  65-68
    5.4.3 串口通讯  68-70
    5.4.4 核酸蛋白质分析控制系统运行界面  70-78
    5.4.5 核酸蛋白质分析控制系统菜单  78-83
  5.5 本章小结  83-84
第六章总结与展望  84-86
  6.1 全文总结  84
  6.2 今后工作展望  84-86
参考文献  86-88
致谢  88-90
研究成果及发表的学术论文  90-92
作者和导师简介  92-93
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  93-94

全自动核酸蛋白质分析仪控制系统设计研究

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