多进样流水线系统的研究与应用

摘要

流水线，是为高效检验而生，可以实现检验样本分拣、传送、处理、分析和存储的全流程的完全自动化。多进样流水线主要服务于医院以及实验室，用于尿液、血液、生化试剂的全自动检测，可完成医院检验70%甚至更多的检验工作量。多进样流水线不仅检测速度快效率高，并且极大程度的减少了人工造成的差错和交叉感染，检测结果更加稳定可靠，不仅效率高且高质量。本文提出的多进样流水线系统，由嵌入式系统的多路步进电机控制系统、友好的多进样流水线上位机控制系统和条码识别系统组成。 本文以实际工程为背景，研制高效、高可靠性、功能更丰富的多进样流水线系统，具体工作如下： （1）基于STM32的硬件架构，提出了硬件设计的总体方案。设计了电机控制的硬件电路及主控制板，基于实时操作系统FreeRTOS搭建出了符合多进样流水线系统的控制平台。 （2）提出了多进样流水线系统软件设计的总体方案，基于TCP协议，设计了网络通讯协议，设计了动态链表，将上位机的操作命令，存储至主控端的预存区中，为实际操作提供了方便。采用C#高级语言设计出友好的多进样流水线系统的控制软件，主要负责显示多进样流水线的控制状态、参数定义及存储、控制模块的灵活组合以及系统的整体测试功能。 （3）主要分析了梯形电机加减速控制算法和S型电机加减速控制算法，对其加以公式推导和MATLAB仿真验证。研究了改进后的S型电机加减速控制算法，通过仿真对比可知，改进后的S型电机加减速控制算法具有更好的控制效果。 （4）最后，对多进样流水线系统样机进行了软、硬件测试以及整体样机测试，结果表明，本文设计开发的多进样流水线系统功能及性能良好，整体样机检测速率较希森美康HST系列产品提升了11%左右，模块的试管架检测位增加了40位，断点复位的时间减少1.5min。该多进样流水线已经投入实际应用当中，具备良好的应用前景。

目录

第1章 绪论

1.1 课题来源与研究意义

1.2多进样流水线的研究现状

1.3 主要研究工作

1.4 论文的组织结构

第2章 多进样流水线系统的总体设计及原理

2.1 系统总体架构

2.2 步进电机控制算法

2.2.1 梯形加减速控制算法

2.2.2 S型加减速算法

2.3 多进样流水线的开发工具及选型

2.3.1 MDK开发环境简介

2.3.2 上位机控制软件环境及语言选择

2.4 本章小结

第3章 多进样流水线系统的硬件电路设计与应用

3.1 硬件总体设计

3.2 主控电路设计

3.3 网络通信电路设计

3.4 电机驱动电路设计

3.5 硬件复位电路设计

3.6 CAN总线通信电路设计

3.7 RS232串口总线电路设计

3.8 本章小结

第4章 系统软件设计及应用

4.1 下位机软件设计与应用

4.1.1 嵌入式实时操作系统的选择与应用

4.1.2 网络通信软件设计

4.2 步进电机控制算法

4.3 上位机软件设计与应用

4.3.1 多进样流水线控制系统开发流程

4.3.2 控制系统的菜单

4.3.3 多控制台程序设计与实现

4.4 多进样流水线的断电复位机制

4.5 本章小结

第5章 多进样流水线样机功能测试

5.1系统硬件测试

5.1.1 电机控制电路测试

5.1.2 光电传感器灵敏度测试

5.1.3 网络通信电路测试

5.1.4 CAN通信测试

5.2上位机控制软件测试

5.2.1 登录界面及语言转换测试

5.2.2 网络通信测试

5.2.3 电机控制测试

5.2.4 试管架数据存储测试

5.3 整体样机测试

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

在研究生学习期间发表的学术论文与研究成果

致谢

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