设计和开发基于单片机的自动流程图的生物传感器应用程序组装外文翻译资料

设计和开发基于单片机的自动流程图的生物传感

器应用程序组装

文摘

生物传感器的自动流组装了。近年来已经被越来越多的兴趣在体内生物传感器领域的连续监测。连续监测生物交互,需要流量自动装配出现的发展。自动化流程组装固有耦合的生物传感器,形成一个流注入分析(FIA)系统。设计流量自动装配包括三个micro-fluidic电磁阀通过单片机AT89C51单片机驱动。一个可编程的开机时间为每个阀可以通过4 x3键盘和输入开关可以由单片机控制。此外,温度传感装置在线监测的缓冲区生物传感器的温度一直在界面上的微控制器。自动化流程组装提供了更快的响应的优势。温度传感器的工作包括接口、键盘(选择),显示装置(液晶显示器)和电磁阀的单片机开发软件一样。

一般条款：Microcotrollers、自动化流程组装

关键字：单片机、生物传感器、电磁阀、流程装配流程注入分析

1.介绍

生物传感器是一种装置,包括一个生物传感元素紧密相连或集成在一个传感器。

通常的目标是产生一个数字电子信号,这是成正比的浓度一套特定的化学或化学物质。近年来大量的工作发生在生物传感器领域提供了巨大的机会在医学、环境和国防。

流组装是一个分析物实验装置允许气体或液体形式流过流细胞到生物传感器(探测器)。由于大多数生物传感器检测的生物相互作用需要被分析物在液态或气态的形式,通过设置一个流所需的泵分析物/样品。的框图表示流过设置如图1所示。

越早流组件利用手动系统如图2所示。本手册流程安排由泵机制,多位阀门、反应堆/混合室,显示器和一个探测器。结合泵换向阀和试剂和样本顺序注射通过手动阀多位置的选择。样品和试剂形成可检测的形式,然后生成一个可量化的探测器能被探测到的信号。

手动安排送样品和试剂通过流动细胞[1]和[2]的报告。系统使用一个取样器,允许插入合适的时间间隔由多位阀后的样品。小型光纤生物传感器操作的原则FIA Scheper报道,巴克曼[3]。它利用两个独立样本循环注入样品和一个计时器系统来控制电磁阀。Simonian[4],提出了色氨酸测定一个安培计的生物传感器,它由一个流动注射系统耦合到一个安培计的生物传感器。它利用一个温度可控材料列注入衬底生物催化剂。使用计算机处理信号。流经系统的直接控制阀门和监测的数据通过一个电脑已报告[4],[5],[6],[7],[8]。

目前的工作的主要目的是开发一个自动流大会代替手动流组装。自动化是一个单片机的帮助下进行的。

对于大多数immunobiosensor应用,三个不同的缓冲区,洗涤缓冲,一个绑定缓冲和一个洗脱缓冲是必需的。洗脱缓冲平衡流动细胞,绑定缓冲结合生物分子在探测器和洗涤缓冲洗流细胞清除缓冲区使用的痕迹。每个这些缓冲区需要一个单独的阀,泵通过流缓冲单元。

这个自动流大会的目的是通过流动池泵这些缓冲区包含探测器按顺序/生物传感器。缓冲区的数量是通过流装置可以控制通过选择一个特定的时间阀保持开启。这个动作是由单片机AT89C51单片机控制。每个阀门保持开启的精确时间通过4 x3键盘输入。一个温度传感器AD590界面上的单片机通过一个模拟数字转换器(ADC)ICL7109监控每个缓冲区的温度的目的。16 x2字符字母数字液晶显示器(LCD)单元是用于显示,每个阀延时和分析物的温度。

2.材料和方法

流组装需要以下基本组件

2.1单片机

单片机微处理器的设计包含了所有的微处理器的功能是一个算术逻辑单元(ALU)、电脑(程序计数器),SP(堆栈指针),除了功能寄存器和内存,罗,并行输入/输出,串行输入/输出,柜台和时钟电路。像微处理器、微控制器是一种通用设备,但它是用来读取数据,执行有限的计算数据和控制其环境根据这些计算。主要使用单片机来控制机器的操作使用一个固定的程序存储在ROM不会改变一生的一个系统。自动化装配流动的目的,一个爱特梅尔公司使用AT89C51单片机。这是一个低功耗、高性能CMOS,8位,40-pin单片机4 k字节的flash编程和可擦只读存储器(EPROM)。在芯片flash允许程序内存使用非易失性内存迅速重新编程的程序员。

2.2蠕动泵

液体泵保持液体通过阀的流量。蠕动泵是用于这个流组装,因为它提供了使用硅/聚四氟乙烯的优势油管压力室。因此,流体不会污染泵;清理只需要改变油管。除了泵提供了优秀的可重复性低容量分配和计量应用中。阀门少设计消除阻塞和抽取液体在大多数情况下。此外,可逆性流有一个额外的优势。蠕动泵的流量从1.5毫升/ 156.5 ml /人力资源和人力资源操作方便的压力100 psi。它的优点非常低功耗是泵的额定电流100毫安。

2.3微射流电磁阀

阀门装置设计维护、限制或计材料的流动通过管道、水管、油管或整个系统。这个流装置,电磁阀被使用,因为它们都耐腐蚀塑料身体和氟橡胶密封。这使得它们非常适合使用腐蚀性和侵略性的化学物质。他们的工作温度是在环境温度范围内(4 - 65˚C)和压力要求也低(40 psi)。这些阀门可以连续运行周期和激活只需要几毫秒。他们的典型响应时间是15 - 30 ms从活动到活动阶段和5 - 10 ms活跃不活跃的舞台。他们在3 v直流操作,400毫安和他们的典型的能耗为1.2 w,非常低。

2.4显示装置

使用的显示器是一个16 x2(16字符,2行)字母数字液晶显示器(LCD),可以用4比特界面上的8位微处理器或微控制器。推荐使用液晶显示器,因为使用CMOS液晶控制器和驱动集成电路低功耗。

因为液晶显示器耗电更少,他们兼容低功率电子电路,可以长时间供电。此外液晶显示器是轻量级,寿命长、宽温度范围。

2.5温度传感器

温度传感器AD590是用来测量分析物的温度。这是一个两个终端集成温度传感器,产生一个输出电流与绝对温度成正比。供应电压 4 V 30 V,设备作为高阻抗,恒流调节器通过1micro;a / K。它有一个校准精度0.5˚C和线性的0.3˚C。激光修整芯片薄膜的电阻是用来校准设备298.2micro;A输出为298.2 k(25˚C)。AD590可以用在任何温度传感应用-55˚C 150˚C之间的传统电子温度传感器目前就业。线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和不需要冷端补偿应用AD590。AD590可在芯片的形式,使它适合混合电路和快在保护环境中温度测量。它在遥感应用中尤其有用,因为该设备对电压降在长长的队伍由于其高阻抗电流输出。

2.6模拟到数字转换器(ADC)

模拟到数字转换(A / D)转换需要温度传感器的模拟信号转换成数字信号的单片机来读。为目的的阅读流体的温度,微处理器兼容的12位a / D转换器ICL7109被使用,因为它是一个高性能、CMOS、低功耗的集成模拟到数字转换器。

ICL 7109经营以每秒30转换和为用户提供高精度、低噪声(15micro;vp-p)输出。一些功能包括真正的差分输入和参考,漂移小于1micro;v /˚C,最大输入偏置电流的10 pa,典型的20兆瓦的电力消耗。

2.7键盘

这个应用程序的键盘编码键盘最初用于电话的应用程序。这些键盘通常局限于16键或更少。单片机的键盘界面上的有4行3列。

3.硬件实现

所有硬件组件,键盘、阀门、温度传感器,显示器与单片机接口,如图3所示。汇编语言编程已经完成。

3.1接口4 x3键盘

每一个行和列的末端连接到5 v电源通过4.7 kΩ电阻。另一端连接到单片机端口P0针通过P0.7 P0.1。按键扫描,将每个X行低序列和检测Y列低识别矩阵中的每一个关键。键被按下或释放时的防反跳时间是20毫秒。关键的防反跳所需的延迟是由一个循环时间延迟。

3.2液晶显示接口

8个数据行显示装置连接到单片机端口P1针通过P1.7 P1.0。港口别针P3.2、P3.3 P3.4单片机提供的控制信号选择注册(RS),读/写(R / W),使(E)分别。信号应用于LCD的启用(E)输入时钟数据。E信号必须是一个正向的数码闪光灯,这是积极而数据和控制信息是正确的。启动信号的下降沿使控制器的数据/指令寄存器。E信号仅适用于当一个特定的模块事务是必需的。当液晶控制器执行内部操作忙碌标志设置,不会接受任何指令。繁忙的国旗因此之前检查每一个指令。

3.3接口温度传感单元

AD590温度传感器,这是一种半导体设备,提供了一个电流输出与绝对温度成正比。这个传感器的标称电流灵敏度1micro;a / k。当前的敏感性由电位器控制给输出298.2micro;a温度为298.2 k。温度传感器的输出发送到在HI和LO别针的A / D转换器。图4显示了温度传感单元的示意图。

3.4接口A / D转换器

只有8位的ADC用于模拟温度的值转换为相应的数字值。模拟输出的温度传感器应用于针在HI和LO ADC的参考电压的2 v ADC开始转换。芯片启动销CE /负载接地;位B1 B8提供数字输出低字节使销LBEN时启用。8位数据位的A / D转换器连接到端口P2别针P2.0通过P2.7单片机。模拟信号转换成数字数据,可用AT89C51单片机的端口2。然后存储在该数据的一个寄存器的单片机和液晶上显示。

3.5连接电磁阀

微控制器的电磁阀需要驱动,使液体流过。这个组装使用的电磁阀需要3 v,400毫安直流供电。由于单片机的输出电流是只有少数micro;A,它不是驱动阀门的能力。因此一系列达灵顿的两个晶体管,SL100和功率晶体管2 n3055,用于提供所需的电流(图5),阀门动作时间是通过键盘设定。三个端口单片机P3.5别针,P3.6 P3.7,分别提供三种阀的驱动。高信号端口上销P3.5打开阀1,高信号P3.6打开阀2而高信号P3.6打开阀3。只有一个端口销一次提供了一个高信号开关阀连接到它。

4.软件实现

一个专用的汇编语言程序控制硬件写入单片机的闪存。这个项目是第一个写在命令提示符处使用汇编ASM51然后组装。汇编程序检查的程序逻辑和语法错误。一旦项目被检查错误,运行命令发出,将组装程序转换成十六进制代码。然后放在40-pin单片机芯片flash程序员和程序写入闪存形式的十六进制代码。

阀门的持续时间可以使用4 x3用户输入的键盘。单片机程序检查是否在键盘被按下任意键。一旦发现一个有效的键按下,阀门打开的用户输入的时间(以秒为单位)。时间延迟是使用生成的程序代码。一旦完成时间延迟,单片机端口提供了一个低信号,开关阀。这个动作时间显示在LCD的1号线。然后温度传感器感知温度和A / D转换器将模拟温度转换成数字数据,然后显示装置显示的温度缓冲解决方案的第2行液晶。时间延迟下一个阀可以进入。一旦第二阀被关闭,第三阀门动作时间可以进入。给出了软件实现的流程图如图6所示。

5.结果

温度传感器AD590的结果相比数字温度计。ADC四舍五入的温度传感器的模拟信号转化为一个8位数字输出显示在液晶显示器上。AD590在毫伏的输出(mV),是用数字来衡量的万用表。温度传感器校准给1 mv信号对应于1°C的温度。

流装置的性能研究,检查阀门的连接的功能单片机。蠕动泵泵特定的缓冲区对应阀门1、2和3在探测器的时间为每个阀指定通过键盘输入。缓冲流的体积可以通过改变泵的流量监测。

6.结论

基于单片机的流装配设计和制造。系统提供更快的响应比手动流组件。ADC的结果符合实际的环境温度范围内的温度。流装置可以使用在不同的流速从1.5毫升/小时到156.5毫升/人力资源和它的性能可以优化通过设置流量根据应用程序。这些自动流组件提供的优势快速样品处理量、小样本卷,简单性和最小的处理。由于固有的某些探测器的灵敏度,FIA过程蕴含着巨大的前景在生物学和生物技术的应用程序。

基于AT89C51单片机的步进电机

控制系统的设计

摘要

本文描述了一个单片机AT89C51单片机应用于步进电机的控制系统。这些包括键盘输入和LED显示电路、控制电路、放大和驱动电路和相应的程序流图。该系统可以应用在很多步进电机控制的地区。实验表明,该系统能够稳定可靠地使用,控制步进电机和完善符合项目的要求。

copy;2011爱思唯尔有限公司发布的开放存取在CC BY-NC-ND许可证。

选择和/或同行评审的责任下(2011年cei)

关键词:步进电机;控制系统;单片机;AT89C51单片机

1. 介绍

步进电机广泛应用于机电设备,可直接将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行机构。由步进电机驱动接收到的脉冲信号驱动步进电机转动一个固定的角度按照设定的方向,和控制角位移量通过控制脉冲的数量。步进电机的速度和加速度也可以通过控制脉冲频率控制的。和步进电机的角位移的输出和速度是成正比的输入脉冲和脉冲频率的数量。传统电路设计步进电机的控制和驱动电路不仅是复杂或昂贵的,但是也很难被修改或适应高智商的场合,和系统形成后可移植性较差。在本文中,AT89C51单片机作为控制器来控制步进电机。控制系统更简单、可靠和灵活。

2.系统设计

所有数据都应该编号用阿拉伯数字(1、2、hellip;n)。所有照片、模式、图表和图表被称为数据。线图应该质量好扫描或真正的电子输出。低质量的扫描是不能接受的。数据必须嵌入到文本,不单独提供。字母和符号应明确定义的标题或提供一个传奇的人物。数据应该被放置在页面的顶部或底部只要有可能,尽可能给他们第一个参考。

这种步进电机控制系统主要由ATMEL89C51单片机,电机驱动芯片,按钮,LED显示屏常见的阳极在串口模式中,权力和时钟电路,等等。框图如图1所示。与AT89C51单片机内置的监督可以确保系统的正常运行。系统的特点是简单、低成本、高可靠、多功能、等等。在实际应用中,为了降低成本,使用L298N驱动步进电机。

1. 硬件设计 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

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