生物芯片检测仪控制系统的研制

发布时间：2022-07-16 15:38

　　生物芯片技术的快速发展给生命科学、医学、微生物学、化学等众多领域带来了巨大的技术革新,具有十分广阔的应用前景。生物芯片技术是将核酸片段等生物大分子样品有序地固化在硅片等固相支持物上,然后与待测样品中的靶分子进行杂交,通过特定设备对杂交后的样品进行快速、精确、高效的检测分析,进而判断生物样品中靶分子的数量。国内外厂家以生物芯片技术为基础,研发出多种型号的生物芯片检测仪,其主要包括PCR扩增温控系统和荧光检测系统,但是大部分厂家的生物芯片检测仪在PCR扩增阶段花费大量的时间,导致整个检测过程时间长、效率低。因此,研发出一套快速PCR扩增温控系统是提高生物芯片检测仪检测效率的关键,同时为了对PCR扩增效果进行检测,本文设计并搭建一套荧光检测实验平台。本文以研发一套快速温控系统为基础,提出了最大升降温速度、风场温度均匀性、控温稳定性等技术参数。为了满足这些技术参数,本文以STM32单片机为下位机,以智能LCD触摸屏为上位机进行控制系统总体设计。在软件方面,以JavaScript语言为基础设计人机交互界面、通讯协议等模块;以改进型PID算法为基础,采用软件模拟PID控制器的方法进行控温,同时为了... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题国内外研究现状
    1.3 课题研究目的和意义
    1.4 课题主要研究内容
    1.5 本章小结
第二章 系统总体方案设计
    2.1 系统总体功能设计
        2.1.1 生物芯片检测仪的工作流程
        2.1.2 系统总体方案设计
    2.2 PCR扩增温控系统方案设计
        2.2.1 控温方式的选择
        2.2.2 加热模块的设计
        2.2.3 运动控制模块方案设计
    2.3 荧光检测平台方案设计
    2.4 本章小结
第三章 控制系统硬件平台设计
    3.1 主控制板模块的设计
        3.1.1 主控制板模块的需求分析
        3.1.2 控制系统微处理器选型
        3.1.3 系统电源模块的设计
        3.1.4 通信模块设计
        3.1.5 信号输入输出模块设计
    3.2 运动控制模块设计
        3.2.1 电机的选择
        3.2.2 电机驱动器设计
    3.3 加热模块硬件设计
        3.3.1 温度控制模块硬件设计
        3.3.2 温度采集模块硬件设计
    3.4 系统电磁兼容(EMC)设计
        3.4.1 EMC检测简介
        3.4.2 系统EMC设计
    3.5 荧光检测平台设计
    3.6 本章小结
第四章 系统算法和软件
    4.1 系统软件总体设计
    4.2 温控系统的PID控制器设计
        4.2.1 PID算法理论分析
        4.2.2 PID控制器软件设计
        4.2.3 PID控制器参数整定
        4.2.4 PID控制器参数自整定的实现
    4.3 温控系统软件设计
        4.3.1 上位机人机交互软件设计
        4.3.2 上、下位机通讯协议设计
        4.3.3 下位机底层驱动软件设计
    4.4 本章小结
第五章 系统的实验与优化
    5.1 温度传感器误差标定实验
    5.2 风场内温度均匀性检测与优化实验
        5.2.1 风场内温度均匀性检测实验
        5.2.2 风场内温度均匀性优化实验
        5.2.3 本次实验小结
    5.3 系统控温效果检测
        5.3.1 风速检测实验
        5.3.2 升、降温速度测量实验
        5.3.3 控温稳定性检测实验
    5.4 PID参数整定和自整定实验
        5.4.1 PID参数整定过程实验
        5.4.2 PID参数自整定实验
        5.4.3 本次实验小结
    5.5 荧光检测实验
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 课题总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢



本文编号：3662783