基于ARM技术的微流体驱动控制系统研究

摘要

驱动控制系统是微流体系统各项应用中的关键设备之一。本文针对现有基于压电陶瓷的驱动控制系统体积较大、功耗高和输出信号不稳定等缺点，引入嵌入式设计方法，设计了一种基于ARM技术的微流体驱动控制系统。该系统以SAMSUNG公司32位ARM920T芯片S3C2410作为处理器，放大电路部分采用高压运放器件取代分立器件，不仅克服了驱动控制系统体积大、功耗高的缺点;且有效的提高了系统的稳定性和可靠性;另外，系统植入嵌入式操作系统Linux平台，选用基于QT/Embedded的图形系统，方便系统应用软件开发的同时取得了更好的人机交互效果。
　　 本文简述了微流体驱动控制系统的应用背景及设计要求，并具体设计了系统的硬件模块和软件模块。系统硬件模块设计主要包括ARM控制电路模块的设计、数模转换电路模块的设计以及高压运放电路模块的设计;软件模块设计主要包括嵌入式操作系统Linux平台的设计、基于QT/Embedded的图形系统的设计和实现驱动控制功能的应用软件的设计。
　　 最后，本文从微流体驱动控制系统的性能指标、实际驱动效果和可靠性等方面对系统进行测试研究，并取得了良好的测试效果。通过测试研究，表明本文所设计的驱动控制系统具有输出精度高、响应速度快、驱动能力强、稳定性好和调试方便等优点。

目录

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摘要

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引言

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 驱动控制系统的分类

1.3 国内外研究现状

1.4 课题来源及主要研究内容

1.4.1 课题来源

1.4.2 主要研究内容

2 系统总体设计

2.1 系统总体结构及设计指标

2.2 系统硬件设计

2.3 系统软件设计

2.4 本章小结

3 微流体驱动控制系统硬件设计

3.1 ARM控制电路设计

3.1.1 ARM控制电路功能

3.1.2 ARM控制电路主要器件选择

3.1.3 S3C2410体系结构

3.1.4 ARM控制电路硬件电路

3.2 数模转换电路设计

3.2.1 数模转换电路功能

3.2.2 电路主要器件选择

3.2.3 数模转换电路硬件电路

3.3 高压运算放大电路设计

3.3.1 放大电路原理

3.3.2 放大电路设计指标

3.3.3 高压运放器件的选择

3.3.4 高压运放电路硬件电路

3.3.5 高压运放电路注意事项

3.4 本章小结

4 基于ARM的嵌入式Linux平台设计

4.1 嵌入式操作系统简介

4.2 嵌入式Linux开发环境的搭建

4.3 引导程序的移植

4.3.1 引导程序的选择

4.3.2 VIVI的移植

4.4 Linux内核的移植

4.4.1 内核的选择

4.4.2 内核的移植

4.5 Linux文件系统的移植

4.5.1 常见文件系统简介

4.5.2 文件系统的制作

4.6 本章小结

5 微流体驱动控制系统软件设计

5.1 基于Qt/Embedded的图形系统的设计

5.1.1 图形用户系统的选择

5.1.2 软件包的选择

5.1.3 宿主机开发环境的建立

5.1.4 目标机开发环境的建立

5.2 微流体驱动控制系统应用软件设计

5.2.1 开发流程介绍

5.2.2 软件需求分析

5.2.3 应用软件的设计

5.3 本章小结

6 系统测试

6.1 性能指标测试

6.2 实际驱动效果测试

6.3 可靠性测试

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 论文的主要创新点

7.3 工作展望

参考文献

附录

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果