DZ215單片機控制半自動酶標儀
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單片機控制半自動酶標儀,指導(dǎo)教師:李 巖學 生:郭一男 班 級:040301班,題目的來源,近二十年來,由于生物學,近代物理學,化學,電子技術(shù),生物材料學,機械學,計算機等多種科學的飛速發(fā)展,并愈來愈深入得對生物學和臨床醫(yī)學領(lǐng)域的廣泛滲透,促進了醫(yī)學檢驗理論急實驗室儀器和技術(shù)的發(fā)展.自動化的檢測儀器的涌現(xiàn),大大提高了醫(yī)學檢驗的測量精度,速度,準確度,從而使繁瑣的操作得以簡化,復(fù)雜的成分及微含量的測量得以實現(xiàn),酶標分析儀就是在這種形式下出現(xiàn)的臨床檢測儀器,酶標儀的檢測原理,酶是生物體內(nèi)細胞產(chǎn)生的具有高效特異催化作用的蛋白質(zhì),有趣的是,一種酶只對某一種化學反應(yīng)起催化作用,而對其他化學反應(yīng)不起作用。這就是酶的標記原理。酶聯(lián)免疫吸附測試正是利用了抗體與抗原反應(yīng)的特異性、酶的標記原理和高效催化作用,所以具有高度的特異性和靈敏性。,主要技術(shù)指標,檢測范圍: 0-3A(405nm);精度: 讀取范圍 0-4.0A;準確性 1%;液晶顯示,聲光報警;打印數(shù)據(jù),完成與上位機通信。,酶標儀硬件系統(tǒng),酶標儀系統(tǒng)主要包括一下幾個部分:濾波片機械操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集與傳輸單片機控制系統(tǒng)工作過程如下: 由光電檢測器檢測信號,經(jīng)過放大,A/D轉(zhuǎn)換,送入主機進行數(shù)據(jù)處理,判斷分析,另外由單片機控制電機來實現(xiàn)微面板的運動,系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),系統(tǒng)框圖:,電機控制,控制系統(tǒng)的選擇,控制芯片選擇單片機89C51: 89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中,ATMEL的89C51是一種高效微控制器,89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。,主要特征: 與MCS-51 兼容,4K字節(jié)可編程閃爍存儲器,壽命100寫/擦循環(huán),數(shù)據(jù)保留時間:10年,全靜態(tài)工作:0Hz-24Hz,三級程序存儲器鎖定 128*8位,內(nèi)部RAM,32可編程I/O線,兩個16位定時器/計數(shù)器,5個中斷源,可編程串行通道,低功耗的閑置和掉電模式,片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。,電機控制系統(tǒng),在控制系統(tǒng)中,選用TA8435H步進電機驅(qū)動芯片的執(zhí)行機構(gòu),通過步進電機的運動來完成微面板的直線往復(fù)運動。芯片特點: 工作電壓范圍寬(10V40V) 輸出電流可達平均為1.5A,峰值可以達到2.5A; 具有整步、半步、細分、細分運行方式可供選擇; 采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動方式; 具有正反轉(zhuǎn)控制功能; 帶有復(fù)位和使能引腳; 可選擇使用單時鐘輸入或雙時鐘輸入;,電路用一片TA8435H來驅(qū)動電機,輸入信號有使能控制、正反轉(zhuǎn)控制和時鐘輸入,通過光耦可將驅(qū)動器與輸入級進行電隔離,以起到邏輯電平隔離和保護作用;該電路工作在1/8細分模式(M1、M1接高電平),可減小低速時的振動. 另外采用外部定時計數(shù)器82C53來給TA8435H提供步進脈沖。 82C53的工作方式是一種方波速率發(fā)生器。在這種方式下,當CPU設(shè)置控制好后,輸出將為高電平,在寫完計數(shù)值后就自動開始計數(shù),輸出保持高電平;而當計到一半計數(shù)值時,輸出變低直到計數(shù)到0,此后輸出又變高以重新開始計數(shù)。,放大電路系統(tǒng)設(shè)計,系統(tǒng)設(shè)計要求的檢測范圍是0405nm,檢測到的電流應(yīng)在0100nA,通過一個5K電阻得到的電壓值在00.0005V,在經(jīng)過兩級放大之后,由于一級放大的倍數(shù)為100倍,那兩級放大之后,使其電壓值可以達到05V,剛好符合A/D轉(zhuǎn)換芯片AD976A輸入電壓的范圍,符合系統(tǒng)的設(shè)計要求。,A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計,在A/D轉(zhuǎn)換電路中,選用由AD公司生產(chǎn)的AD976A, AD976A是AD公司推出的l6位高速,高精度A/D轉(zhuǎn)換器,最大通過率為100kSPS,輸入信號范圍為-l0一+I0V,帶寬為1.5MHz,它可以與8位,16位單片機和DSP方便接口,使用十分方便靈活。它的主要特征如下:(1)AD976A是具有100kSPs200kSPs高通過率的并行輸出ADC;(2)需+5V單電源供電,且具有100mW的低功耗:(3)片上集成有ADC、參考電源和時鐘;(4)采用開關(guān)電容電荷重分布結(jié)構(gòu),其內(nèi)部的自動校正邏輯可以校正內(nèi)部的非線性,從而使其性能總體上得到了優(yōu)化。,A/D轉(zhuǎn)換電路硬件連接圖:,顯示與鍵盤系統(tǒng)設(shè)計,顯示系統(tǒng): 酶標儀具有顯示功能,本設(shè)計中,主要顯示的是各路采集的數(shù)據(jù),同時顯示時間日期等功能,所以用一般的LED顯示可能很難實現(xiàn),所以我采用LCD液晶顯示,并采用PCF2111CT字符液晶驅(qū)動模塊。,PCF2111CT模塊的主要特點有:(1)工作電壓要求范圍大,DC2.25V6.0V;低功耗,最大功耗100mW;(2)內(nèi)置振蕩電路,無需外接振蕩器,只要在振蕩器輸入端與電源跨接一個電容,與地跨接一個電阻即可,使用設(shè)計方便;(3)數(shù)據(jù)串行連續(xù)輸入,與外圍電路特別是單片機連接時,只需3根線,可以節(jié)約單片機的I/O口(4)具有加電自動復(fù)位功能;(5)具有液晶底板背光驅(qū)動功能。,液晶顯示電路連接圖: 39腳、40腳分別接單片機,37、38腳接發(fā)光二極管,用于液晶的背光顯示。單片機的P1.0、P1.1、P1.2三腳分別充當同步寫入時鐘CLB、數(shù)據(jù)輸入DATA、輸入控制DLEN的功能。初始化單片機時置P1.2為低電平,寫入數(shù)據(jù)時,置P1.2高電平。,鍵盤系統(tǒng): 系統(tǒng)的鍵盤輸入主要有0到8路數(shù)據(jù)采集的控制,復(fù)位等功能,需要的鍵盤數(shù)量較多,我采用82矩陣鍵盤,控制芯片則采用HD7279A。 HD7279A是一種管理鍵盤和LED顯示器的專用智能控制芯片,同時能對多達88的鍵盤矩陣的按鍵情況進行監(jiān)視,具有自動消除鍵抖動并識別按鍵代碼的功能,從而可以提高CPU工作的效率. HD7279A和微處理器之間采用串行接口,其接口電路和外圍電路簡單,占用口線少,加之它具有較高的性能價格比,因此,在微型控制器、智能儀表、控制面板和家用電器等領(lǐng)域中日益獲得廣泛的應(yīng)用。,軟件設(shè)計,在主程序中,首先對單片機80C51等功能芯片進行初始化,設(shè)定各項初值。然后檢測按鍵,進行按鍵處理。鍵盤處理結(jié)束后,通過電機運動,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。,因為需要采集8路數(shù)據(jù),所以用ch表示所采集的路段,其采集子程序流程圖如圖,謝謝各位老師指導(dǎo),
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