论文摘要
随着社会生产力的发展,人们对生产生活环境的要求在不断提高。但全球环境污染的形势越来越严峻,各种大范围传染性疾病频频出现,此外还有一些突发性事件引起的生化污染,使得我们对空气微生物的采集技术要求越来越高。本文针对空气微生物采样的需求和现有采样器的不足,研制了一种智能空气微生物采样系统。该系统功能全面,运行稳定,环境适应性强,具有安全监控,全自动控制,可与工作人员通过GSM网络智能交互,能满足无人值守情况下长时间连续工作的要求,尤其适用于恶劣环境下的空气微生物采样。本文主要研究工作包括:（1）设计并实现采样系统的所有硬件电路,具体包括:气流控制单元、主机械手三维运动控制单元、手爪控制单元、刻字控制单元、电源管理模块、GSM通信模块、安全监控模块、信息存储模块、副机械手及冰箱门控制组、系统时钟模块、触摸液晶屏模块、轻型车载冰箱的电源控制等,完成各个单元和模块的实现方案论证、硬件设计、电路板焊接;（2）使用C语言对主控制器、气流控制单元、主机械手三维运动控制单元、手爪控制单元、刻字控制单元等进行嵌入式软件编程,并完成调试;（3）使用C++对室内远程控制单元进行计算机应用软件的编程,并完成采样系统和远程控制单元之间的联调;（4）对采样系统进行单机使用功能测试以及远程控制功能测试,并分析了系统的应用领域与应用前景。本论文的主要创新点有:（1）抓取平皿的主机械手采用三指式手爪,通过混合式直线步进电机控制手指的伸缩,并在每个手指上安装了力敏传感器,用于获取手掌下压平皿的力度大小以及手指抓取平皿的力度大小,实现系统柔性;（2）主机械手的位置控制采用针对本系统特别提出的三维坐标控制法,通过三维坐标实现定位足够精确的要求;（3）针对本系统特别设计的安全监控模块包括振动信号监测电路、设备姿态监测电路以及GPS定位系统,实现安全三保险,实时监测设备的振动、姿态倾斜等状况,必要时产生报警,并能够通过GPS精确确定设备的当前位置,以防止意外情况的发生;（4）为了给每个采样平皿标记采样时间、采样结果等数据,特别研制了刻字单元,通过精确控制探头的三维移动,实现刻字,该装置设计精巧、温度适用范围广,能彻底解决诸如喷墨打印等体积大、结构复杂、温度严重受限等问题;（5）为方便技术人员随时维护设备,本系统采用5.7寸触摸屏实现方便的人机交互。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 研究背景1.2 研究历史与现状1.3 课题的提出及其研究意义1.3.1 课题的提出1.3.2 研究意义1.4 论文主要内容和章节安排第2章 总体设计方案与系统结构2.1 系统总体设计概述与功能需求2.1.1 系统总体设计概述2.1.2 系统功能需求2.2 系统设计任务和指标2.2.1 系统设计任务2.2.2 系统性能指标2.3 系统设计方案及可行性论证2.4 系统结构及采样过程介绍2.4.1 系统结构2.4.2 采样过程介绍2.5 本章小结第3章 系统硬件设计3.1 硬件设计总体原则3.1.1 系统工作稳定性3.1.2 系统低功耗3.1.3 系统环境适应性3.1.4 减小系统体积3.2 系统硬件总体设计3.3 系统各单元、模块硬件设计3.3.1 室内远程控制单元3.3.2 气流控制单元3.3.3 主机械手三维运动控制单元3.3.4 手爪控制单元3.3.5 刻字控制单元3.3.6 安全监控模块3.3.7 GSM 通信模块3.3.8 信息存储模块3.3.9 电源管理模块3.3.10 副机械手及冰箱门控制组3.3.11 系统时钟模块3.3.12 触摸液晶屏模块3.3.13 轻型车载冰箱3.4 硬件抗干扰的实现3.5 本章小结第4章 系统软件设计4.1 软件总体设计4.2 下位机嵌入式软件设计4.2.1 主控制器嵌入式软件设计4.2.2 气流控制单元嵌入式软件设计4.2.3 主机械手三维运动控制单元嵌入式软件设计4.2.4 手爪控制单元嵌入式软件设计4.2.5 刻字控制单元嵌入式软件设计4.3 计算机应用软件设计4.3.1 应用软件介绍4.3.2 串口通信4.3.3 AT 指令4.4 UART 通信协议4.4.1 远程数据通信协议4.4.2 UART 数据通信协议4.5 本章小结第5章 系统功能测试与应用研究5.1 系统功能测试5.1.1 单机使用功能测试5.1.2 远程控制功能测试5.2 应用研究5.2.1 采样系统的应用5.2.2 部分单元的扩展性应用5.3 本章小结第6章 总结与展望6.1 本文工作总结6.2 本文创新点6.3 研究展望参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果
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标签：空气微生物采样论文; 三维运动控制论文; 手爪控制论文; 刻字控制论文; 远程通信论文; 安全监控论文;
