船載近海赤潮藻自動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，赤潮等海洋災害頻繁發(fā)生。加快海水水質(zhì)檢測與治理成為關(guān)系海洋可持續(xù)發(fā)展的大事。但傳統(tǒng)的海水水質(zhì)檢測手段耗時長、效率低，達不到海水水質(zhì)檢測實時快速的要求。因此，研制船載快速現(xiàn)場檢測系統(tǒng)成為海水水質(zhì)檢測的迫切需要。本課題就是在這樣的背景情況下提出來的。 本課題屬于國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)資源環(huán)境領(lǐng)域的海洋監(jiān)測技術(shù)課題。核心任務(wù)是研制船載快速現(xiàn)場檢測系統(tǒng)，使我國具備海洋生態(tài)

2、環(huán)境現(xiàn)場快速監(jiān)測能力。 本課題研制的船載近海赤潮藻自動化生化分析工作站是集機械設(shè)計、計算機控制技術(shù)、檢測技術(shù)、通訊技術(shù)、電機控制技術(shù)于一體的船載型機電一體化設(shè)備。工作站采用三自由度機械手作為傳輸機構(gòu)，集成了海水采樣預處理系統(tǒng)及生化分析所需的基因擴增儀、酶標盤儲庫、電子移液器、搖床、洗板機、酶標儀等儀器模塊，在主控制器的控制下，實現(xiàn)了赤潮藻采樣、處理、分析的全自動化。 本論文介紹了船載近海赤潮藻自動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化生化分析工作站電氣控制系統(tǒng)包括上位PC機監(jiān)控系統(tǒng)和下位主控制器系統(tǒng)。上位PC機監(jiān)控系統(tǒng)采用VisualBasic軟件開發(fā)，負責與船載海洋環(huán)境監(jiān)測系統(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)計采用工業(yè)控制計算機無源底板板卡擴展的結(jié)構(gòu)模式，設(shè)計了無源底板、主機板和擴展板，主機板采用“單片機+CPLD”的設(shè)計模式，擴展板采用“CPLD+功能電路”的設(shè)計模式；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)計模式，設(shè)計了通訊程序、頂層管理程序、儀器模塊程序、接口驅(qū)動子程序、中斷服務(wù)程序等。 主機板單片機采用ATMEL公司的高性能、低功耗、RISC結(jié)構(gòu)的高檔AVR單片機ATmega128。該單片機具有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