船載近海赤潮藻自動(dòng)化生化分析工作站電氣控制系統(tǒng)研制.pdf

1、近年來，隨著海洋開發(fā)的深化，海洋生態(tài)環(huán)境日益惡化，赤潮等海洋災(zāi)害頻繁發(fā)生。加快海水水質(zhì)檢測(cè)與治理成為關(guān)系海洋可持續(xù)發(fā)展的大事。但傳統(tǒng)的海水水質(zhì)檢測(cè)手段耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，達(dá)不到海水水質(zhì)檢測(cè)實(shí)時(shí)快速的要求。因此，研制船載快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)成為海水水質(zhì)檢測(cè)的迫切需要。本課題就是在這樣的背景情況下提出來的。 本課題屬于國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資源環(huán)境領(lǐng)域的海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)課題。核心任務(wù)是研制船載快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，使我國(guó)具備海洋生態(tài)

2、環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)能力。 本課題研制的船載近海赤潮藻自動(dòng)化生化分析工作站是集機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、通訊技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)于一體的船載型機(jī)電一體化設(shè)備。工作站采用三自由度機(jī)械手作為傳輸機(jī)構(gòu)，集成了海水采樣預(yù)處理系統(tǒng)及生化分析所需的基因擴(kuò)增儀、酶標(biāo)盤儲(chǔ)庫、電子移液器、搖床、洗板機(jī)、酶標(biāo)儀等儀器模塊，在主控制器的控制下，實(shí)現(xiàn)了赤潮藻采樣、處理、分析的全自動(dòng)化。 本論文介紹了船載近海赤潮藻自動(dòng)化生化分析工作站電氣

3、控制系統(tǒng)的研制。船載近海赤潮藻自動(dòng)化生化分析工作站電氣控制系統(tǒng)包括上位PC機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位主控制器系統(tǒng)。上位PC機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用VisualBasic軟件開發(fā)，負(fù)責(zé)與船載海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器、下位主控制器系統(tǒng)的通訊。下位主控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)無源底板板卡擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)模式，設(shè)計(jì)了無源底板、主機(jī)板和擴(kuò)展板，主機(jī)板采用“單片機(jī)+CPLD”的設(shè)計(jì)模式，擴(kuò)展板采用“CPLD+功能電路”的設(shè)計(jì)模式；下位主控制器系統(tǒng)軟件采用C語言開發(fā)，

4、按照分層模塊化設(shè)計(jì)模式，設(shè)計(jì)了通訊程序、頂層管理程序、儀器模塊程序、接口驅(qū)動(dòng)子程序、中斷服務(wù)程序等。 主機(jī)板單片機(jī)采用ATMEL公司的高性能、低功耗、RISC結(jié)構(gòu)的高檔AVR單片機(jī)ATmega128。該單片機(jī)具有4KB的片內(nèi)SRAM、4KB的片內(nèi)EEPROM、128KB的在系統(tǒng)可編程FLASH及64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，為主控制器系統(tǒng)的開發(fā)提供了充分的系統(tǒng)資源。 CPLD芯片采用ALTERA公司的MAX7000S系