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病理组织处理控制系统设计

作　者: 陈冲
导　师: 杨济民
学　校: 山东师范大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 病理组织工作站 STM32F103 下位机 uCOS-II freeModBus
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

病理组织样本的准备是一个物理过程，其涉及与生物样本反应的化学溶液，包括对组织的固定、脱水、透明、浸蜡等过程。组织处理的原理是用石蜡取代组织内的水分，保留原有组织结构和信息。一旦组织包埋在石蜡中，它处于稳定状态，可在切片机上切片。病理组织处理的好坏及快慢对病情诊断和快速确诊具有非常重要的意义，因此设计一款能自动化控制的、方便快速的组织处理系统是非常有必要的。本课题来源于工程应用，是生物、医学、机械与电子交叉性课题，研究涉及嵌入式系统、病理组织学、传感技术、电子技术和计算机技术相互交叉融合的知识。在查阅大量资料，详细了解所需电路设计理论基础，构建了以STM32F103单片机为下位机核心的病理组织处理控制系统。本文详细的讲解了系统电路设计、软件编程和功能测试，并探索研究了系统设计中的许多关键技术。第一，本文的绪论部分明确分析了该课题研究的目的和意义，认真细致的了解了病理组织处理发展历史、发展现状、发展趋势，然后对病理组织处理的问题做了详细的介绍。本文分析了实际的应用需求，确定系统设计要进行的各项工作。第二，接下来文中介绍了病理组织处理的基本步骤，分析了病理组织处理系统的基本工作原理。另外还简要介绍了病理组织处理系统的电路结构和工作流程，以及病理组织处理系统相对于普通病理工作站所具有的优势。第三，此部分简要介绍了系统的各个组成部分。系统采用基于Cortex-M3的意法半导体公司(STMicroelectronics,ST)的32位高性能微控制器STM32F103RB为下位机主控制器。下位机与上位机组态软件通过RS485总线通信，实现一主多从的拓扑架构。系统所用温度传感器为铂热电阻PT100，液位传感器采用一体化红外接收头，电机采用直流电机。温度传感器、液位传感器、直流电机、主控芯片、外围电路共同完成通信、温度采集以及功能实现。第四，系统硬件电路的设计。这部分详细介绍了各个部分的硬件电路设计，包括温度采集调节电路的设计，试剂供给排放控制电路的设计，液位测量控制电路的设计。第五，介绍了系统软件模块化设计。此部分包括uCOS-II实时操作系统的移植,通信协议freeModBus的移植，温度采集调节子系统程序流程图，试剂供给排放子系统程序流程图，液位测量控制子系统程序流程图。第六，对整个病理组织处理控制系统的测试及结果的分析。包括模拟电路的测试，系统与组态软件的通信测试，A/D采集数字滤波算法的测试，各子系统功能实现的测试。最后，总结了已完成的工作，并对其中存在的问题提出了改进思路，为下一步改进方向提出自己的想法。

全文目录

目录  4-6
摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国内研究现状  10-11
    1.2.2 国外研究现状  11-13
  1.3 国内外发展趋势  13
  1.4 本课题的主要工作内容  13-14
  1.5 本章小结  14-16
第二章病理组织处理的概述  16-22
  2.1 病理的简介  16
  2.2 病理组织处理的过程  16-17
  2.3 病理组织处理控制系统的基本工作原理  17-20
  2.4 病理组织处理控制系统电路结构  20
  2.5 病理组织处理控制系统的研究意义  20
  2.6 本章小结  20-22
第三章病理组织处理控制系统的设计  22-28
  3.1 系统框图  22
  3.2 系统组成  22-26
    3.2.1 微处理器 MCU 的选型  22-24
    3.2.2 总线拓扑结构的选择  24-25
    3.2.3 温度传感器的选择  25-26
    3.2.4 液位传感器的选择  26
  3.3 本章小结  26-28
第四章系统硬件电路的设计  28-34
  4.1 温度采集、调节子系统电路的设计  28-31
    4.1.1 温度采集电路  28-29
    4.1.2 温度调节电路  29-31
  4.2 试剂供给、排放控制子系统电路的设计  31-32
  4.3 液位测量、控制子系统电路的设计  32-33
  4.4 本章小结  33-34
第五章系统软件的设计及算法的实现  34-42
  5.1 实时操作系统 uCOS-II 在 STM32F103 上的移植  34-36
  5.2 底层通信协议 freeModBus 在 STM32F103 上的移植  36-37
  5.3 温度采集、调节子系统程序流程图  37-40
    5.3.1 温度采集程序流程图  37-38
    5.3.2 温度调节程序流程图  38-40
  5.4 试剂供给、排放控制子系统程序流程图  40
  5.5 液位测量、控制子系统程序流程图  40-41
  5.6 本章小结  41-42
第六章病理组织处理控制系统的测试  42-50
  6.1 操作系统移植测试  42
  6.2 系统与组态软件通讯测试  42-43
  6.3 STM32 控制半导体制冷、加热实验测试  43-44
  6.4 A/D 采集数字滤波算法实验结果  44-45
  6.5 PCB 制作  45-48
  6.6 本章小结  48-50
第七章总结与展望  50-52
  7.1 本项目工作总结  50
  7.2 进一步的工作展望  50-52
参考文献  52-56
致谢  56

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