微孔計(jì)數(shù)器信號(hào)采集及溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、由于庫(kù)爾特原理能夠?qū)腆w微粒和生物細(xì)胞的尺寸及數(shù)目進(jìn)行精確測(cè)量，因而被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中。目前采用該原理進(jìn)行DNA序列快速和精確測(cè)量的研究已經(jīng)成為DNA測(cè)序領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文根據(jù)庫(kù)爾特原理，對(duì)搭建微孔計(jì)數(shù)器做初步探索。其中信號(hào)采集系統(tǒng)是構(gòu)建庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器的關(guān)鍵部分，本文以Altera公司的Cyclone IV系列FPGA作為信號(hào)采集系統(tǒng)的控制核心，前端配合信號(hào)調(diào)理電路和 A/D轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集，并通過(guò)對(duì)

2、USB2.0控制芯片的操作實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的USB通信，從而構(gòu)成了一套完整的信號(hào)采集和傳輸系統(tǒng)。之后利用自行設(shè)計(jì)加工的腔體和微孔來(lái)進(jìn)行基準(zhǔn)信號(hào)實(shí)驗(yàn)，并利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生1MHz方波信號(hào)模擬實(shí)際脈沖信號(hào)。最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明信號(hào)采集系統(tǒng)誤差小于1％，能夠?qū)崿F(xiàn)1MHz方波信號(hào)的采集，符合設(shè)計(jì)要求。
　　同時(shí)，為了研究溫度對(duì)微孔計(jì)數(shù)器的檢測(cè)精度的影響規(guī)律，設(shè)計(jì)了一種基于ARM和LabVIEW的高精度溫度控制系統(tǒng)。溫控系統(tǒng)以意法半導(dǎo)體公司的S

3、TM32系列ARM為核心，前后端分別設(shè)計(jì)基于Pt100溫度傳感器的溫度信號(hào)采集模塊和基于MAX1968控制器的溫度控制執(zhí)行模塊，系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行增量式PID控制算法，并通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。上位機(jī)通過(guò)LabVIEW實(shí)現(xiàn)溫度曲線的實(shí)時(shí)顯示以及PID參數(shù)的在線整定等。最后對(duì)裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，包括穩(wěn)定性測(cè)試，溫控范圍測(cè)試以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試等。測(cè)試結(jié)果表明裝置在15℃到45℃范圍內(nèi)溫度控制精度可達(dá)到±0.3℃，且具有魯棒性強(qiáng)、響應(yīng)時(shí)間短和超調(diào)小