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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

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