本文關鍵詞：量子蛋白檢測的控制系統(tǒng)研究及設計

  更多相關文章： 量子點 蛋白質(zhì)芯片測試 控制系統(tǒng) 高精度電機控制

【摘要】：量子點(Quantum Dots,QDs)是一類尺寸小于或者接近激子波兒半徑的半導體納米晶體材料,是主要的生物熒光標記納米材料,其具有明顯的量子效應,目前量子點已成為優(yōu)良的生物熒光標記材料,被廣泛用于生物研究領域。在研究量子點生物探針技術以及量子點陣列的偏振熒光光譜特性時,需要用到電機精度能達到0.36°每步進和0.0072°每步進的測試平臺,操作這類高精度測試平臺時,若采用傳統(tǒng)的手動操作方式,將添加待測物至觀測臺并手動調(diào)整觀測臺的位置方便用顯微鏡觀測,手動調(diào)整控制裝置以及調(diào)整激光源,并人工實時檢測光譜儀數(shù)據(jù),其效率、數(shù)據(jù)準確性、操作便捷性遠不能達到理想狀態(tài),使得研究進度大幅度減慢。根據(jù)量子蛋白質(zhì)芯片測試時的設備方便操作以及提高數(shù)據(jù)準確率,考慮到測試系統(tǒng)中含有高精度的X/Y方向滑動平臺、高精度諧波減速電機等,本論文提出利用單片機Arduino Mega2560作核心控制器,具有使用簡單、豐富引腳、操作簡易等優(yōu)點,可以精確控制高精度設備,并實時讀取到電機的狀態(tài)。上位機在PC機上采用Lab VIEW開發(fā)軟件,實現(xiàn)圖形化控制交互界面,可以達到對檢測系統(tǒng)操作的數(shù)據(jù)進行實時觀測、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)查看、限位告警等功能。需控制的實驗操作設備中包括了高精度滑動平臺、高精度諧波減速電機等精密儀器。利用下位機與上位機的串口通信進行實時控制,很好地解決了高精度測試儀器操作問題,大大增加了實驗數(shù)據(jù)的可靠性以及有效性,避免大量手動重復操作導致的實驗數(shù)據(jù)偏差。該系統(tǒng)檢測平臺具有實用性強、通用性好、系統(tǒng)搭建靈活及編程簡單易學等優(yōu)點,可以根據(jù)控制需要進行快速修改,可應用于集成光學生物芯片檢測,為量子點蛋白質(zhì)芯片配套,形成一套完整的檢測系統(tǒng)。在國內(nèi)解決量子點測試方案中,此設計處于領先地位,很好的輔助了蛋白質(zhì)生物芯片的測試與研發(fā)。
【關鍵詞】：量子點 蛋白質(zhì)芯片測試 控制系統(tǒng) 高精度電機控制
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN407
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 緒論7-12
• 1.1 課題研究背景及意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢8-9
• 1.3 課題來源、論文主要研究內(nèi)容9-10
• 1.4 組織架構(gòu)10-12
• 第二章 量子蛋白測試系統(tǒng)分析及設計12-21
• 2.1 量子點檢測需求分析12-14
• 2.2 架構(gòu)設計及操控方案14-15
• 2.2.1 整體系統(tǒng)架構(gòu)14
• 2.2.2 操控方案設計14-15
• 2.3 機電系統(tǒng)模塊15-20
• 2.3.1 步進電機工作原理15-17
• 2.3.2 滑動平臺模塊17-18
• 2.3.3 注射泵控制模塊18-19
• 2.3.4 激光源伺服模塊19
• 2.3.5 其他控制模塊19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 系統(tǒng)硬件部分設計21-29
• 3.1 硬件電路介紹21-24
• 3.1.1 控制器21
• 3.1.2 電路設計21-24
• 3.2 機械電機實物圖24-25
• 3.3 IO擴展方案25-28
• 3.4 本章小結(jié)28-29
• 第四章 系統(tǒng)軟件部分設計29-53
• 4.1 上位機軟件開發(fā)29-43
• 4.1.1 LabVIEW通信接口30
• 4.1.2 上位機程序流程30-32
• 4.1.3 主程序設計與人機界面32-40
• 4.1.4 關鍵技術40-43
• 4.2 下位機軟件開發(fā)43-52
• 4.2.1 Arduino單片機43
• 4.2.2 下位機軟件程序流程43-45
• 4.2.3 下位機程序45-50
• 4.2.4 步進電機精度控制50-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 系統(tǒng)可靠性設計53-57
• 5.1 機械可靠性設計理論53-55
• 5.2 可靠性設計55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 自動測試系統(tǒng)57-63
• 6.1 自動測試流程57-59
• 6.2 檢測成果展示59-63
• 第七章 總結(jié)與展望63-66
• 7.1 論文總結(jié)63-64
• 7.2 論文展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70

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