本文選題：核酸檢測 + 實(shí)驗(yàn)板管理��； 參考：《湖南工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本課題組研制的基于磁分離的高通量全自動核酸檢測工作站可以實(shí)現(xiàn)從臨床樣本到核酸產(chǎn)物高通量檢測,其使用到的實(shí)驗(yàn)板種類繁雜。僅依靠人工對工作站中實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行管理,浪費(fèi)了寶貴的人力資源,降低了科研效率。為了實(shí)現(xiàn)對全自動核酸檢測工作站中微孔板等耗材的智能集約化管理,提高核酸檢測的自動化效率,本文以C8051F120為主控制器并結(jié)合傳感器技術(shù)和自動化控制技術(shù),設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種基于CAN總線通信的實(shí)驗(yàn)板操縱器。該裝置主要由四軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、CAN通信模塊、光電傳感器模塊、主控模塊和其他模塊組成。具體研究內(nèi)容包括:(1)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種基于THB6128的高精度微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器,該驅(qū)動器支持多細(xì)分、多種工作電流設(shè)置;為了提高步進(jìn)電機(jī)的控制精度,根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的特性,改進(jìn)了基于脈沖法的等頻率S型加減速算法。結(jié)合改良后的算法,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的重復(fù)定位精度可達(dá)到±0.1 mm;最大啟動頻率比不加算法時提高約4倍;最大啟動頻率下的負(fù)載能力由不加算法時的400 g提升至500 g,使步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有定位準(zhǔn)確、負(fù)載能力強(qiáng)、易于控制的優(yōu)點(diǎn)。(2)由于C8051F120單片機(jī)本身無CAN總線接口,而全自動核酸檢測工作站的通信方式為CAN總線,為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)板操縱器與上位機(jī)的耦合,設(shè)計了基于MCP2515的CAN總線通信模塊;本文還設(shè)計了能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)板操縱器中實(shí)驗(yàn)板出棧、入棧、鎖定、解鎖等功能的通信協(xié)議。該模塊是基于51單片機(jī)的CAN通信模塊,具有可拓展性強(qiáng)、錯誤自檢、通信距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。(3)通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)對本文所設(shè)計的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、CAN總線通信模塊的功能以及實(shí)驗(yàn)板操縱器的整體性能進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明,本裝置作為全自動核酸檢測系統(tǒng)的一部分,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)板的智能管理與調(diào)用,大大降低了實(shí)驗(yàn)管理的繁瑣程度,不但為核酸檢測系統(tǒng)節(jié)約了實(shí)驗(yàn)空間,提高了空間利用率,還具備方便拓展的功能,具備較廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:The high throughput automatic nucleic acid detection workstation based on magnetic separation developed by our team can realize high throughput detection from clinical samples to nucleic acid products. It wastes valuable human resources and reduces the efficiency of scientific research by only relying on manual management of the experimental board in the workstation. In order to realize the intelligent intensive management of consumables such as microporous plates in the automatic nucleic acid detection workstation and improve the automatic efficiency of nucleic acid detection, this paper takes C8051F120 as the main controller and combines the sensor technology and automatic control technology. An experimental board controller based on can bus communication is designed and implemented. The device is mainly composed of can communication module, photoelectric sensor module, main control module and other modules. The main contents are as follows: (1) A high-precision micro-stepping motor driver based on THB6128 is designed and implemented, which supports multi-subdivision and multi-working current settings, and in order to improve the control accuracy of stepping motor, according to the characteristics of stepping motor, An equal frequency S-type acceleration and deceleration algorithm based on pulse method is improved. Combined with the improved algorithm, the repetitive positioning accuracy of the stepper motor drive system can reach 鹵0.1 mm, and the maximum starting frequency is about 4 times higher than that without the algorithm. The load capacity at the maximum starting frequency is increased from 400g without algorithm to 500g, which makes the stepping motor drive system have the advantages of accurate positioning, strong load capacity and easy control. (2) because C8051F120 single chip microcomputer has no can bus interface, The communication mode of the automatic nucleic acid detection workstation is can bus. In order to realize the coupling between the experiment board manipulator and the upper computer, the can bus communication module based on MCP2515 is designed. Stack, lock, unlock and other functions of the communication protocol. This module is a can communication module based on 51 single chip microcomputer. The communication distance is long. (3) the function of the can bus communication module designed in this paper and the overall performance of the experimental board controller are verified by the related experiments. The results show that as a part of the automatic nucleic acid detection system, the device realizes the intelligent management and transfer of the experimental board, greatly reduces the tedious degree of the experimental management, and saves the experimental space for the nucleic acid detection system. The utility ratio of space is improved, and it has the function of convenient expansion, and has a broad application prospect.
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH789;Q52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2070204