基于嵌入式系統(tǒng)的卟啉傳感器控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、揮發(fā)性有機(jī)化合物是一類環(huán)境有機(jī)污染物，如醛類、酯類和有機(jī)酸類有機(jī)物。VOCs主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、食品加工、機(jī)動(dòng)車輛尾氣。長期暴露會(huì)對(duì)人體具有致畸、致突變和致癌等作用。目前常規(guī)的檢測揮發(fā)性有機(jī)化合物的手段是氣相色譜與靈敏的檢測器，但由于該設(shè)備操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴、檢測周期長，且無法實(shí)現(xiàn)在線測量，其應(yīng)用受到很大限制。某些卟啉及其衍生物有強(qiáng)大的吸光特性，遇到揮發(fā)性有機(jī)氣體會(huì)發(fā)生明顯的顏色變化，成為傳感器研究的理想模型化合物。卟啉傳感器的專一性很

2、強(qiáng)，通過構(gòu)建卟啉敏感陣列，利用同一敏感陣列對(duì)多種目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行同時(shí)檢測，是卟啉傳感器發(fā)展方向。
　　 傳感器在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有著廣泛的應(yīng)用。傳感器和檢測儀器生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)研究中重要的組成部分。將卟啉傳感器研制成為微型化，便攜式，操作簡便的傳感器系統(tǒng)能夠克服上述缺點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和前景。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，被廣泛的應(yīng)用于便攜式和智能控制領(lǐng)域。本研究基于嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)卟啉傳感器

3、系統(tǒng)，研究內(nèi)容主要涉及以下幾個(gè)方面：
　　 ①光源：為了避免外界外界光源的影響，將微系統(tǒng)制作成暗室，并設(shè)計(jì)內(nèi)部光源。由嵌入式微處理器的通用I/O口輸出高低電平作為光源電路開關(guān)。在氣體與微陣列反應(yīng)之前將微系統(tǒng)內(nèi)部的光源打開，以便后續(xù)步驟中氣體與卟啉陣列反應(yīng)過程中觀察腔室內(nèi)情況和圖像采集。
　　 ②微泵：由于系統(tǒng)比較小，氣道比較窄，氣體不容易流通，需要使用蠕動(dòng)崩將待測氣體鼓進(jìn)，使其與敏感物質(zhì)充分反應(yīng)。采用脈寬調(diào)制(PWM)實(shí)

4、現(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制。脈寬調(diào)制從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。
　　 ③圖像采集與處理：為了獲取卟啉陣列的顏色變化，采用高分辨率(130萬)的CMOS圖像傳感器對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行定時(shí)拍攝;計(jì)算出卟啉陣列反應(yīng)之前和反應(yīng)之后的顏色變化后，通過與已經(jīng)建立好的標(biāo)準(zhǔn)顏色庫進(jìn)行比較最終計(jì)算出氣體的濃度。
　　 ④無線交互和數(shù)據(jù)無線傳輸：利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和數(shù)

5、據(jù)的無線傳輸。嵌入式微處理器能夠?qū)⑾到y(tǒng)運(yùn)行過程所有重要的信息發(fā)送到遠(yuǎn)程終端。
　　 ⑤人機(jī)交互界面：使用觸摸屏作為人機(jī)交互界面，只需點(diǎn)擊觸摸屏的相關(guān)菜單項(xiàng)即可實(shí)現(xiàn)上述功能要求。
　　 本文的創(chuàng)造性如下：基于卟啉及其衍生物的上述性質(zhì)以及嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過研究和開發(fā)微陣列傳感器，使用嵌入式微處理器控制CMOS圖像傳感器將卟啉及其衍生物對(duì)氣液敏感的特征信息轉(zhuǎn)換成圖像的形式進(jìn)行分析處理，并通過GPRS無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端。在檢