合成生物学细胞培养系统温度控制研究
| 中文摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第1章 绪论 | 第11-20页 |
| 1.1 本文课题来源、背景及意义 | 第11-12页 |
| 1.1.1 课题来源 | 第11页 |
| 1.1.2 课题背景 | 第11-12页 |
| 1.1.3 课题研究意义 | 第12页 |
| 1.2 温控系统国内外研究现状 | 第12-18页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第13-15页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第15-17页 |
| 1.2.3 现有温控系统存在的问题 | 第17页 |
| 1.2.4 温控系统未来发展趋势 | 第17-18页 |
| 1.3 本文研究的主要内容和拟解决的关键问题 | 第18-20页 |
| 1.3.1 研究的主要内容 | 第18-19页 |
| 1.3.2 拟解决的关键问题 | 第19-20页 |
| 第2章 温控模型的建立与方案设计 | 第20-35页 |
| 2.1 温控模型的建立 | 第20-27页 |
| 2.1.1 细胞培养皿模型简化 | 第20-21页 |
| 2.1.2 温控模型分析 | 第21-22页 |
| 2.1.3 能量载体的选定 | 第22-23页 |
| 2.1.4 控制方法的建立 | 第23-27页 |
| 2.1.4.1 模糊PID控制技术 | 第23页 |
| 2.1.4.2 温控参量的模糊化处理 | 第23-24页 |
| 2.1.4.3 温控阶段划分 | 第24页 |
| 2.1.4.4 快速变温阶段 | 第24页 |
| 2.1.4.5 恒温保持阶段 | 第24-27页 |
| 2.2 温控系统结构设计 | 第27-32页 |
| 2.2.1 双源液路温控系统概述 | 第27-28页 |
| 2.2.2 工作原理 | 第28页 |
| 2.2.3 低温冷源设计 | 第28-30页 |
| 2.2.3.1 半导体制冷原理 | 第28-29页 |
| 2.2.3.2 低温冷源设计 | 第29-30页 |
| 2.2.4 高温热源设计 | 第30-31页 |
| 2.2.4.1 焦耳定律 | 第30页 |
| 2.2.4.2 高温热源设计 | 第30-31页 |
| 2.2.5 水浴循环液路设计 | 第31-32页 |
| 2.3 温度传感器最佳安装位置分析 | 第32-34页 |
| 2.3.1 模型简化 | 第33页 |
| 2.3.2 网格划分 | 第33-34页 |
| 2.3.3 边界条件设定 | 第34页 |
| 2.3.4 运行仿真及后处理 | 第34页 |
| 2.4 本章小结 | 第34-35页 |
| 第3章 温控系统硬件电路设计 | 第35-46页 |
| 3.1 系统硬件总体架构 | 第35-36页 |
| 3.2 系统级主机模块设计 | 第36-38页 |
| 3.2.1 主机模块最小系统设计 | 第36-37页 |
| 3.2.2 双向通信电路设计 | 第37页 |
| 3.2.3 硬件地址编码电路设计 | 第37-38页 |
| 3.2.4 存储器电路设计 | 第38页 |
| 3.3 功能级从机模块设计 | 第38-45页 |
| 3.3.1 模拟量输入模块设计 | 第38-42页 |
| 3.3.1.1 温度传感器的选型 | 第38-40页 |
| 3.3.1.2 信号处理电路设计 | 第40页 |
| 3.3.1.3 信号处理电路分析 | 第40-42页 |
| 3.3.2 步进电机驱动模块设计 | 第42-44页 |
| 3.3.2.1 步进电机驱动电路设计 | 第43-44页 |
| 3.3.2.2 光耦隔离电路设计 | 第44页 |
| 3.3.3 数字/模拟量输出模块设计 | 第44-45页 |
| 3.4 本章小结 | 第45-46页 |
| 第4章 温控系统控制软件设计 | 第46-66页 |
| 4.1 系统软件总体架构设计 | 第46-47页 |
| 4.2 系统双向通信协议设计 | 第47-53页 |
| 4.2.1 通信模式设计 | 第47-48页 |
| 4.2.2 通信协议的数据结构设计 | 第48-52页 |
| 4.2.2.1 通信协议架构 | 第48-49页 |
| 4.2.2.2 通信帧类型划分 | 第49页 |
| 4.2.2.3 协议内容详解 | 第49-52页 |
| 4.2.3 校验优先级设计 | 第52-53页 |
| 4.3 系统任务设计 | 第53-58页 |
| 4.3.1 状态读取任务设计 | 第53页 |
| 4.3.2 主系统指令接收与应答任务设计 | 第53-54页 |
| 4.3.3 从机指令派发任务设计 | 第54页 |
| 4.3.4 从机应答处理任务设计 | 第54-55页 |
| 4.3.5 培养皿制热温度控制任务设计 | 第55-56页 |
| 4.3.6 培养皿制冷温度控制任务设计 | 第56-57页 |
| 4.3.7 数据实时上传任务设计 | 第57-58页 |
| 4.3.8 状态存储任务设计 | 第58页 |
| 4.4 从机模块软件设计 | 第58-64页 |
| 4.4.1 模拟量输入模块二次平滑滤波算法设计 | 第58-63页 |
| 4.4.1.1 二次平滑滤波算法的数学证明 | 第59-61页 |
| 4.4.1.2 二次平滑滤波算法的仿真验证 | 第61-63页 |
| 4.4.2 模拟量输出模块程序设计 | 第63页 |
| 4.4.3 步进电机驱动程序设计 | 第63-64页 |
| 4.5 本章小结 | 第64-66页 |
| 第5章 实验与结果分析 | 第66-79页 |
| 5.1 PT100温度传感器标定实验 | 第66-71页 |
| 5.1.1 标定实验平台 | 第66-67页 |
| 5.1.2 标定结果与数据处理 | 第67-68页 |
| 5.1.3 标定结果的不确定度评定 | 第68-71页 |
| 5.1.3.1 不确定度来源分析 | 第69页 |
| 5.1.3.2 不确定度评定 | 第69-71页 |
| 5.2 冷/热源降/升温实验 | 第71-72页 |
| 5.2.1 实验平台的搭建 | 第71-72页 |
| 5.2.2 实验结果 | 第72页 |
| 5.2.3 实验结果分析 | 第72页 |
| 5.3 培养皿温度控制实验 | 第72-77页 |
| 5.3.1 实验平台 | 第73页 |
| 5.3.2 实验结果与数据处理 | 第73-74页 |
| 5.3.3 实验结果的不确定度评定 | 第74-76页 |
| 5.3.3.1 不确定度来源分析 | 第74页 |
| 5.3.3.2 不确定度评定 | 第74-76页 |
| 5.3.4 温控系统扩展实验 | 第76-77页 |
| 5.4 本文温控系统与几种主流仪器的对比 | 第77-78页 |
| 5.5 本章小结 | 第78-79页 |
| 第6章 总结与展望 | 第79-81页 |
| 6.1 全文总结 | 第79-80页 |
| 6.2 研究展望 | 第80-81页 |
| 参考文献 | 第81-84页 |
| 致谢 | 第84-85页 |
| 攻读硕士期间成果 | 第85页 |
