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半自动化学发光免疫分析仪设计

作　者: 刘石磊
导　师: 朱蕴璞
学　校: 南京理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 化学发光单光子计数免疫分析仪嵌入式
分类号: TH776
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

化学发光免疫分析技术结合了化学发光的高灵敏性和免疫分析的高选择性,在临床检验、药物分析、环境监测等领域得到了广泛的应用,它也是继放射性免疫分析、酶免疫分析和荧光免疫分析之后最具有发展前景的免疫分析技术。近年来,我国化学发光免疫分析仪正处研制发展阶段,本文针对国内情况,参考国外的相关产品和技术进行了半自动化学发光免疫分析仪的研制。本仪器采用基于Cortex-M3内核的STM32F103微处理器作为核心,并扩展SRAM和各种Flash,保证系统内存及大容量存储的需要；再辅以薄膜按键以及液晶显示屏作为输入输出设备,满足人机交互需要；外扩USB主／从接口、以太网接口等,满足与PC机通信需要。传感器选用单光子计数器,它直接将采集到的光子数转换成脉冲个数,再由CPLD采集后传给处理器。软件部分采用RT-Thread作为其操作系统,并应用了其内置组件嵌入式文件系统FATFS和轻型网络协议栈LwIP,分别满足文件操作及以太网通信需要；移植了嵌入式图形系统μC/GUI为用户提供了友好的界面；移植了USB固件库,可以进行USB主／从两种模式通信；在RT-Thread操作系统的基础上编写了各模块的驱动程序以及项目检测的应用程序,并内置了多种曲线拟合插值算法,以满足不同项目的检测要求。最后对仪器进行调试和测试,根据测试结果分析,仪器达到设计要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 免疫分析技术发展现状  8-9
  1.2 化学发光免疫分析技术的研究现状  9-12
    1.2.1 化学发光免疫分析的原理和分类  9-11
    1.2.2 化学发光免疫分析的关键技术  11-12
  1.3 化学发光免疫分析仪的研究现状与发展前景  12-15
  1.4 课题研究的背景及意义  15
  1.5 本文的主要内容及章节安排  15-17
2 化学发光免疫分析仪基本原理与整体设计  17-23
  2.1 仪器的设计原理  17-18
  2.2 仪器的设计参数及基本功能  18-19
    2.2.1 仪器设计指标及基本参数  18
    2.2.2 仪器基本功能  18-19
  2.3 仪器总体设计  19-22
    2.3.1 机械系统  20-21
    2.3.2 硬件系统  21
    2.3.3 软件系统  21-22
  2.4 本章小结  22-23
3 化学发光免疫分析仪硬件设计  23-42
  3.1 单光子计数器及其接口  23-24
  3.2 MCU系统及其扩展  24-29
    3.2.1 MCU模块及其最小系统  24-27
    3.2.2 FSMC控制器  27-28
    3.2.3 SRAM模块  28-29
  3.3 存储模块  29-31
  3.4 实时时钟模块  31-32
  3.5 CPLD模块电路设计  32-33
  3.6 以太网模块  33-34
  3.7 USB主/从接口  34-37
  3.8 其他接口  37-39
    3.8.1 TFTLCD接口  37
    3.8.2 打印机接口  37-38
    3.8.3 按键接口  38
    3.8.4 RS232接口  38-39
  3.9 电源模块设计  39
  3.10 PCB设计  39-41
  3.11 本章小结  41-42
4 化学发光免疫分析仪软件设计  42-74
  4.1 嵌入式实时操作系统RT-Thread  43-51
    4.1.1 RT-Thread内核对象  44-46
    4.1.2 RT-Thread线程管理与调度  46-47
    4.1.3 RT-Thread设备管理  47-49
    4.1.4 RT-Thread在Cortex-M3上的移植  49-51
  4.2 嵌入式图形系统μC/GUI  51-57
    4.2.1 μC/GUI的体系结构  52-53
    4.2.2 μC/GUI的移植  53-55
    4.2.3 μC/GUI应用程序开发  55-57
  4.3 FATFS文件系统  57-59
    4.3.1 RT-Thread文件系统组件  57
    4.3.2 FATFS文件系统及其配置  57-58
    4.3.3 FATFS文件系统接口  58-59
  4.4 USB设计与实现  59-64
    4.4.1 STM32 USB固件库  60-61
    4.4.2 HID设备的实现  61-63
    4.4.3 USB设备通信设计  63
    4.4.4 CH374主机模式设计  63-64
  4.5 以太网通信设计与实现  64-68
    4.5.1 LwIP协议栈  64-65
    4.5.2 LwIP协议分析  65-67
    4.5.3 以太网通信设计  67-68
  4.6 CPLD程序设计  68-72
  4.7 本章小结  72-74
5 化学发光免疫分析数据处理  74-84
  5.1 三次样条插值  75-78
  5.2 双对数回归拟合  78-79
  5.3 数据处理与误差分析  79-83
  5.4 本章小结  83-84
6 总结与展望  84-86
  6.1 全文总结  84
  6.2 改进与展望  84-86
致谢  86-87
参考文献  87-90
附录一硕士期间论文发表情况  90-91
附录二仪器实物图  91

半自动化学发光免疫分析仪设计

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