本文關(guān)鍵詞：三電極血液酒精測試儀設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：交警部門廣泛采用血液中酒精濃度(Blood Alcohol Concentration, BAC)作為酒后駕駛和醉酒駕駛的判斷依據(jù)。檢測BAC的主要設(shè)備為氣相色譜儀,該設(shè)備存在價格昂貴、檢測時間長、體積大的缺點(diǎn),不適用于現(xiàn)場測試。目前常用的現(xiàn)場酒精檢測儀器是呼氣式酒精測試儀,其測試精度低、受環(huán)境因素影響大。設(shè)計(jì)一種快速、高精度的可用于現(xiàn)場測試的血酒精濃度測試儀具有實(shí)際意義。基于三電極血酒精傳感器,論文設(shè)計(jì)了一種便攜式酒精濃度測試儀。 酒精測試儀的工作原理是基于電流值和酒精濃度在一定范圍內(nèi)存在著線性關(guān)系,通過測量電流的值,計(jì)算出對應(yīng)的血酒精濃度。酒精濃度的測量采用的是三電極生物酶傳感器。三電極包括對電極(counter electrode)、工作電極(work electrode)、參比電極(reference el ectrode)。測試過程是通過外部電路使參比電極和工作電極之間保持一個恒定電壓,在工作電極和對電極之間則會產(chǎn)生對應(yīng)的微電流。因此在硬件電路實(shí)現(xiàn)方面需要設(shè)計(jì)一個保持電位恒定的恒電位電路和測量微電流的電路。恒電位電路以高精密儀器運(yùn)放為核心器件,用深度電壓負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)對電壓的穩(wěn)定控制。微電流測量的方法是先將其轉(zhuǎn)換為電壓,然后進(jìn)行濾波放大,最后測量出對應(yīng)的電壓,計(jì)算出相應(yīng)的電流。整個測試儀以STM32微控制器作為主芯片,具有低功耗、可靠性高等特點(diǎn)。 在軟件設(shè)計(jì)方面,論文以μc/OS-Ⅱ?yàn)槠脚_進(jìn)行開發(fā)。首先在STM32上移植μc/OS-Ⅱ操作系統(tǒng),然后基于μc/OS-Ⅱ設(shè)計(jì)多任務(wù)軟件。軟件包含控制測試電壓的產(chǎn)生、AD采樣、控制顯示等功能。測試電壓可根據(jù)不同的測試要求進(jìn)行更改,電壓是通過控制DA器件產(chǎn)生的。AD采樣主要處理工作電極中產(chǎn)生的電流信號,通過單片機(jī)處理后將其轉(zhuǎn)換成酒精濃度并進(jìn)行顯示,顯示任務(wù)驅(qū)動屏幕進(jìn)行濃度的顯示。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明恒電位儀電路可以控制電位的穩(wěn)定,誤差小于1mv,電壓輸出范圍在-3.3V到3.3V之間。’微電流測試電路測量電流的下限達(dá)到0.01μA。測試儀可以準(zhǔn)確檢測出0～10.00mmol/L的血酒精濃度。
【關(guān)鍵詞】：生物酶傳感器 恒電位儀 差分放大電路 μc/OS-Ⅱ
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：D631.5;O657.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題的研究背景9
• 1.2 酒精濃度常見的測試方法9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 論文的主要研究工作12-13
• 第2章 測試原理及系統(tǒng)構(gòu)成13-17
• 2.1 測試儀工作原理13-15
• 2.1.1 血酒精傳感器的響應(yīng)機(jī)理13-14
• 2.1.2 測試儀的測試原理14-15
• 2.2 測試儀的組成15-17
• 第3章 硬件電路的實(shí)現(xiàn)17-38
• 3.1 測試儀電路的總體結(jié)構(gòu)17-18
• 3.2 測試儀核心控制電路18-21
• 3.2.1 Cortex-M3內(nèi)核的微處理器STM32F103VCT618-19
• 3.2.2 核心控制電路19-21
• 3.3 恒電位電路21-24
• 3.3.1 恒電位電路的工作原理21
• 3.3.2 恒電位電路的結(jié)構(gòu)21-24
• 3.4 雙極性電壓掃描電路的實(shí)現(xiàn)24-26
• 3.5 Ⅰ-Ⅴ轉(zhuǎn)換電路26-29
• 3.6 濾波電路29-32
• 3.7 差分放大電路32-34
• 3.8 采樣電路34-35
• 3.9 輔助電路及PCB的抗干擾設(shè)計(jì)35-37
• 3.9.1 輔助電路35
• 3.9.2 抗干擾的設(shè)計(jì)35-37
• 3.10 本章小結(jié)37-38
• 第4章 測試儀軟件實(shí)現(xiàn)38-59
• 4.1 μc/OS-Ⅱ系統(tǒng)的移值38-44
• 4.1.1 μc/OS-Ⅱ系統(tǒng)簡介38-39
• 4.1.2 μc/OS-Ⅱ在STM32上的移植39-44
• 4.2 軟件設(shè)計(jì)方案的選擇44-48
• 4.2.1 開發(fā)環(huán)境的選擇44
• 4.2.2 基于固件庫的開發(fā)44-48
• 4.3 基于μc/OS-Ⅱ的軟件實(shí)現(xiàn)48-59
• 4.3.1 任務(wù)模塊概述48-49
• 4.3.2 任務(wù)模塊間的同步49-50
• 4.3.3 任務(wù)模塊的軟件實(shí)現(xiàn)50-56
• 4.3.4 測試方法的流程56-59
• 第5章 測試結(jié)果分析59-63
• 5.1 電路性能測試59-60
• 5.1.1 恒電位儀電路性能測試59
• 5.1.2 微電流檢測電路性能測試59-60
• 5.2 濃度測試60-62
• 5.3 誤差分析62-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 論文總結(jié)63
• 6.2 工作展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄169

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 袁志昌;宋強(qiáng);劉文華;;規(guī)則采樣對載波移相SPWM輸出基波相位滯后的影響[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年11期

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本文編號：328969