基于STC單片機的PCR溫控系統(tǒng)的設計.pdf

1、PCR儀是在醫(yī)學工程方面應用非常廣泛的一種儀器，它的關鍵技術是溫度控制系統(tǒng)，即能實現(xiàn)快速、精確的溫度控制從而完成多次熱循環(huán)，來達到基因擴增的目的。一個熱循環(huán)一般包括三個階段，即變性、退火、延伸。本設計的目的就制作一種結構不復雜、價格較低、體積較小、性能精確度、溫度均勻度能夠滿足要求的PCR擴增儀。
　　論文首先介紹了當前PCR儀的原理和國內外發(fā)展現(xiàn)狀，提出了PCR儀目前存在的一些問題，并對著問題進行了討論，提出了論文的研究的意義和

2、內容以及設計的特點。主要研究的內容包括(1)測溫模塊和變溫模塊，這是硬件電路中的重點內容，關系到溫控系統(tǒng)的精確度和可靠性。本設計中采用的AD590作為熱傳感器組成測溫電路，既提高了精確度，又減少了硬件的復雜程度。變溫模塊就是對溫度的控制部分，主要采用的熱電制冷片進行控制，既能減少設計的體積還能提高精確度。另外為了提高降溫速率，還增加了一個散熱風扇。
　　(2) STC單片機主控電路的搭建，包括人機通信模塊、AD和DA轉換模塊、串口

3、通信模塊、復位單元等。這部分主要是硬件電路的搭建內容，是溫控系統(tǒng)正常工作的基礎。其中AD轉換是測溫精確度的保障，所以硬件要保證其電壓穩(wěn)定，軟件中多次采樣對比來降低誤差。DA轉換則是通過連接差分放大電路來控制制冷片達到升降溫的目的。
　　(3)溫控算法的設計。在軟件算法上，設計主要采取了自適應模糊控制的原理。也就是將PID控制和模糊控制結合，當實際溫度和設定溫度相差較大的時候采取比例控制，當偏差在范圍之內時候采取自適應模糊PID控制

4、來進行準確的溫度調節(jié)。并通過MATLAB對算法進行了仿真和對比。
　　(4)溫度均勻度的仿真和改進。反應槽是溫度變化載體，其溫度均勻度直接影響了反應試管的受熱和最終實驗結果。本論文對反應槽的受熱進行了有限元的分析，得到其溫度的分布情況，并且提出了相應的改進方法。通過有限元的分析和實際測量進行了對改進效果的驗證。
　　(5)軟件的設計。系統(tǒng)的編程是采用C語言進行編程，主要程序有PID的算法程序、溫度采集程序、數(shù)字濾波程序等。<