基于STM32和uCOS-Ⅱ的加样示踪器的设计与实现

作     者：熊健 

作者单位：中南民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张莉

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：移液枪 STM32 uCOS-Ⅱ 

摘      要：实验室、药厂等生化分析领域,实验人员在进行细胞培养、ELISA检测、样本稀释等实验过程中,往往需要使用移液枪从存储液体的容器中将液体取出,并移液加样到微孔板中,以便对待测液体进行分析。由于微孔板透明且孔间距离小,实验人员在移液加样过程中,会出现错加和漏加的问题。基于上述背景,本文提出了一种加样示踪器的设计方案,它采用多传感器检测实验人员使用移液枪时的动作,可准确判断当前操作为吸液操作还是排液操作,从而在加样示踪台上清晰地显示已加样的板孔和提示待加样板孔,可极大地提高实验人员移液加样时的速度和准确度。根据国内外研究现状及设计需求,加样示踪器的开发基于STM32系列微控制器和uCOS-Ⅱ操作系统进行,开发内容包括采集器（下位机）和示踪台（上位机）的硬件系统和软件功能开发。本文主要完成了以下工作:1.针对加样示踪器的研发背景和意义、国内外发展现状以及市场需求,对加样示踪器的采集器（下位机）和示踪台（上位机）分别做需求分析,并给出系统的整体设计方案。2.对仪器的硬件控制系统中的电源电路,下载调试电路、传感器信号采集电路、信号处理电路、SPI接口和无线通信电路、LCD显示等电路的工作原理以及作用进行阐述。通过EDA软件进行硬件原理图和PCB电路板的绘制。3.在uCOS-Ⅱ操作系统基础上移植STemWIN图形界面,结合用户操作界面的总体功能需求,进行具体分析和方案设计。并详细介绍了引入实时操作系统从移植到多任务系统管理的过程。4.制定系统测试方案,对样机进行功能测试、稳定性测试等。经实际验证,基于STM32和uCOS-Ⅱ的加样示踪器可以满足科研场所和实验人员的需求,且仪器使用简单,准确率高,模式可定制,符合市场发展所需。5.针对加样示踪器研发过程中和研发完成后尚且存在的问题进行分析总结,为加样示踪器的更新升级提出方向。