微流控光合功能微结构制备系统远程控制的研究与实现

发布时间：2017-09-05 18:05

  本文关键词：微流控光合功能微结构制备系统远程控制的研究与实现

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【摘要】：随着工业化进程的推进,人类的生产活动已经使全球变暖速度不断加快。除政策方面对温室气体排放进行限制之外,围绕如何利用或仿生利用二氧化碳已成为重要的研究方向。微纤维具有良好的生物相容性,利用微流控技术制备微纤维,然后利用微纤维包封植物细胞构成具有光合功能的微结构,并对环境变量进行控制来探索微纤维在光合作用方面的性能。微纤维的制备大多是利用注射泵将一定配比的反应物通过微流控芯片来生成的。本文对市场上现有的注射泵控制形式进行了大量调研,在此基础上提出基于前台应用和后台服务相分离的C/S架构,适用于微纤维制备的远程控制,该系统包含WiFi串口服务器、Android控制软件和云服务软件三大部分。除此之外,本文对系统的实时性能和稳定性进行了优化,在硬件设计和软件设计上都做了相应处理,在保证预期功能的前提下完成了实时稳定的远程控制系统的设计。首先,在前台应用中,WiFi串口服务器是实现注射泵远程控制的核心组件,Android控制软件实现用户指令的输入。WiFi串口服务器硬件设计主要包括电源、核心外围、WiFi电路、RS-485总线电路和隔离电路等嵌入式硬件设计相关内容。WiFi串口服务器软件设计主要包括多任务系统的原理、多任务程序的设计、WiFi和RS-485驱动的设计、以及仿真EEPROM算法设计等嵌入式软件设计相关内容。Android控制软件主要包括构建开发环境、应用程序框架的基础组件使用方法等内容,在此基础上构建控制软件总体模块框架,根据注射泵实际控制方式将界面操作逻辑进行细化处理,最后设计网络和数据存储模块。其次,在后台服务中,云服务软件为前台应用的数据交换提供通信链路。该部分主要涉及Linux系统下的进程技术,套接字技术,进程间通信机制等相关技术。针对两种不同客户端设计相对应的云服务软件,利用进程间通信机制实现数据共享,再利用套接字实现TCP/IP连接,测试结果证明该模式能够有效提高后台服务的响应速度。最后,作者将该远程控制系统应用于微纤维制备实验平台,初步探索了将远程控制技术应用到微纤维制备工艺中。通过在实际操作过程中对设计完成的整体系统进行的功能测试表明,整体系统运行可靠,达到了预定的研究目标。
【关键词】：微纤维 远程控制 嵌入式 Android应用 云服务器
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TP393.09
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 问题的提出及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 注射泵研究现状9-11
• 1.2.2 物联网研究现状11-12
• 1.2.3 云计算研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容13
• 1.4 论文主要结构13-16
• 2 远程控制系统总体设计16-26
• 2.1 系统总体方案16-17
• 2.2 远程控制理论与技术17-25
• 2.2.1 远程控制原理18-19
• 2.2.2 互联网通信技术19-22
• 2.2.3 移动通信技术22-24
• 2.2.4 无线局域网WiFi技术24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 WiFi串口服务器硬件和软件26-52
• 3.1 嵌入式硬件设计26-36
• 3.1.1 电源电路27-29
• 3.1.2 核心外围29-33
• 3.1.3 WiFi电路33-35
• 3.1.4 RS-485和RS-232电路35-36
• 3.2 嵌入式软件设计36-50
• 3.2.1 多任务设计41-42
• 3.2.2 WiFi驱动设计42-43
• 3.2.3 RS-485驱动设计43-44
• 3.2.4 仿真EEPROM设计44-50
• 3.3 本章小结50-52
• 4 Android控制软件和云服务软件52-64
• 4.1 Android控制软件52-58
• 4.1.1 开发环境配置52-54
• 4.1.2 控制软件设计54-58
• 4.2 云服务软件58-63
• 4.2.1 云服务器配置58-60
• 4.2.2 云服务软件设计60-63
• 4.3 本章小结63-64
• 5 结果验证64-70
• 5.1 搭建实验平台64-65
• 5.2 主要操作流程与结果65-68
• 5.3 本章小结68-70
• 6 结束语70-72
• 6.1 结论与论文创新点70-71
• 6.2 下一步研究工作建议71-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-77

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本文编号：799465