脱落细胞数字切片扫描仪控制系统开发

发布时间：2022-10-15 17:00

　　在癌症的筛查与诊断中,相比于传统的玻璃切片,采用数字切片进行脱落细胞检测具有突出优势,可弥补玻璃切片的缺点和局限性。本文开发了一套脱落细胞数字切片扫描仪控制系统,可实现对脱落细胞玻璃切片进行批量化、流程化和全视野的扫描并制作其数字切片。基于步进电机组成的扫描仪机械结构,设计了“PC机+运动控制器+总线式微型步进电机驱动器”的控制系统总体构架,开发了由8个动作流程组成的扫描仪数字切片制片流程以及各动作流程中的电机运动顺序。设计了扫描仪控制系统内部CAN总线和RS485总线的通讯应用层协议。设计了以STM32系列处理器为主控芯片的运动控制器和总线式微型步进电机驱动器的硬件电路图,其中主要包括最小系统电路、电源电路、传感器接收电路、步进电机控制信号电路、电机驱动电路和总线通讯电路等,并完成了其各自的PCB绘制与器件焊接。开发了运动控制器的软件程序,基于HAL库设计了电机运动函数的封装、CAN总线通讯配置和步进电机的S曲线加减速开环控制算法与数字式PID闭环运动控制算法,基于Free RTOS操作系统设计了各功能任务、单步运动任务和制片动作流程任务,实现了扫描仪的数字切片制片流程在底层的定义;... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 脱落细胞概述
        1.1.2 数字切片概述
    1.2 数字切片扫描仪国内外发展现状
    1.3 研究意义
    1.4 论文主要研究内容
第二章 脱落细胞数字切片扫描仪控制系统总体设计
    2.1 脱落细胞数字切片扫描仪机械结构与电机分类
    2.2 脱落细胞数字切片扫描仪控制系统架构设计
    2.3 脱落细胞数字切片扫描仪制片流程研究与开发
    2.4 扫描仪控制系统通信机制及协议
        2.4.1 运动控制器通讯机制的选择与介绍
        2.4.2 CAN总线应用层协议制定
        2.4.3 总线式微型步进电机驱动器通讯机制的选择与介绍
        2.4.4 RS485总线应用层协议制定
    2.5 本章小结
第三章 运动控制器设计
    3.1 运动控制器硬件总体设计方案
    3.2 最小系统电路设计
    3.3 电源模块电路设计
        3.3.1 24V转5V电路设计
        3.3.2 5V转3.3V电路设计
        3.3.3 电源抗干扰电路设计
    3.4 输入模块电路设计
        3.4.1 限位开关信号接收设计
        3.4.2 光栅尺信号接收电路设计
        3.4.3 模拟信号接收电路设计
    3.5 输出模块电路设计
        3.5.1 步进电机控制信号电路设计
        3.5.2 DO电路设计
    3.6 储存模块电路设计
    3.7 通讯模块电路设计
        3.7.1 CAN通讯电路设计
        3.7.2 RS485通讯电路设计
        3.7.3 RS232通讯电路设计
    3.8 运动控制器PCB设计
    3.9 运动控制器软件总体设计方案
        3.9.1 运动函数的封装
        3.9.2 运动控制器电机开环运动控制算法
        3.9.3 运动控制器电机闭环运动控制算法
        3.9.4 操作系统移植与配置
        3.9.5 运动控制器任务函数的开发与动作流程的实现
        3.9.6 CAN总线通讯程序
    3.10 本章小结
第四章 总线式微型步进电机驱动器设计
    4.1 总线式微型步进电机驱动器硬件总体设计方案
        4.1.1 最小系统电路设计
        4.1.2 24V转5V电路设计
        4.1.3 5V转3.3V电路设计
        4.1.4 步进电机驱动电路设计
        4.1.5 限位开关信号接收电路设计
        4.1.6 RS485通讯电路设计
    4.2 总线式微型步进电机驱动器PCB设计
    4.3 总线式微型步进电机驱动器软件总体设计方案
        4.3.1 驱动器运动模式
        4.3.2 驱动器电机开环运动控制算法
    4.4 本章小结
第五章 测试与结果分析
    5.1 扫描仪控制系统功能测试
        5.1.1 功能测试平台搭建
        5.1.2 通讯测试
        5.1.3 运动控制器性能测试
        5.1.4 电机s曲线加减速运动测试
        5.1.5 电机SPTA加减速运动测试
    5.2 扫描仪控制系统整机测试
        5.2.1 扫描仪控制系统搭建
        5.2.2 上位机调试软件开发
        5.2.3 扫描仪控制系统调试运行
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 论文主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
在校期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]宏微超声电机驱动系统辅助电源研制[J]. 龙涛元,张铁民,董义奎.  振动.测试与诊断. 2019(05)
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[3]一种基于步进电机的3D打印机全闭环运动控制研究[J]. 林进发.  科技视界. 2019(15)
[4]胸腔积液凝集物在组织脱落细胞学诊断中的应用[J]. 连国亮,陈东,商建峰,李彦玮,李倩.  医学研究杂志. 2019(05)
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[7]CAN总线分布式系统在医疗仪器中的设计与实现[J]. 束秋霞,王直,王益山.  信息技术. 2018(10)
[8]基于FPGA的SpTa自适应电机控制算法[J]. 王岩.  科技资讯. 2018(25)
[9]基于STM32和A4988的魔方控制系统[J]. 李俊安,赵春丽,黄泽林,陈昊文,陈芳.  科技创新与应用. 2018(20)
[10]基于CAN总线的分布式智能发控技术研究[J]. 敖亚娜.  宇航计测技术. 2018(03)

硕士论文
[1]病理切片数字化扫描设备图像处理技术研究[D]. 唐柳生.华南理工大学 2019
[2]电梯外呼系统设计[D]. 施晓磊.山东大学 2018
[3]一体化闸门的设计与控制[D]. 彭进.扬州大学 2018
[4]汽油机监控系统设计[D]. 周小龙.合肥工业大学 2017
[5]FreeRTOS和LwIP的移植与系统内存分配策略的比较[D]. 候海霞.华北电力大学 2017
[6]基于FreeRTOS实时系统的电火花线切割电源设计与实现[D]. 吕小川.山东大学 2017
[7]数字切片扫描仪中混合式步进电机的振动抑制方法研究[D]. 刘苏贤.厦门理工学院 2016
[8]基于STM32的单通道无缆存储式地震仪设计与实现[D]. 赵金龙.吉林大学 2016
[9]基于射线理论的微地震速度模型校正方法研究[D]. 王东鹤.吉林大学 2016
[10]面向电力风机监测系统设计与实现[D]. 党文超.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3691689