微孔計數器信號采集及溫度控制系統設計.pdf

1、由于庫爾特原理能夠對固體微粒和生物細胞的尺寸及數目進行精確測量，因而被廣泛應用于科學研究和工業(yè)生產中。目前采用該原理進行DNA序列快速和精確測量的研究已經成為DNA測序領域的研究熱點。
　　本文根據庫爾特原理，對搭建微孔計數器做初步探索。其中信號采集系統是構建庫爾特計數器的關鍵部分，本文以Altera公司的Cyclone IV系列FPGA作為信號采集系統的控制核心，前端配合信號調理電路和 A/D轉換電路實現對信號的采集，并通過對

2、USB2.0控制芯片的操作實現了與上位機的USB通信，從而構成了一套完整的信號采集和傳輸系統。之后利用自行設計加工的腔體和微孔來進行基準信號實驗，并利用信號發(fā)生器產生1MHz方波信號模擬實際脈沖信號。最后的實驗結果表明信號采集系統誤差小于1％，能夠實現1MHz方波信號的采集，符合設計要求。
　　同時，為了研究溫度對微孔計數器的檢測精度的影響規(guī)律，設計了一種基于ARM和LabVIEW的高精度溫度控制系統。溫控系統以意法半導體公司的S

3、TM32系列ARM為核心，前后端分別設計基于Pt100溫度傳感器的溫度信號采集模塊和基于MAX1968控制器的溫度控制執(zhí)行模塊，系統內執(zhí)行增量式PID控制算法，并通過串口實現與上位機的通信。上位機通過LabVIEW實現溫度曲線的實時顯示以及PID參數的在線整定等。最后對裝置進行了實驗測試，包括穩(wěn)定性測試，溫控范圍測試以及動態(tài)響應測試等。測試結果表明裝置在15℃到45℃范圍內溫度控制精度可達到±0.3℃，且具有魯棒性強、響應時間短和超調小