小型质谱仪人机交互系统研究

论文摘要

目前质谱仪的小型化已经成为质谱技术一种发展趋势。本课题目的就在于为小型质谱仪研制基于嵌入式平台的“质谱仪人机交互系统”。本文研制了质谱仪人机交互系统的硬件电路板四块,包括ARM底板、DSP板、设备控制板和接口板。设计了硬件系统的接口方案,在DSP板中设计了串口保护电路,并设计了一种看门狗电路,在接口板的串口设计中采用了三级电路保护方案。在硬件平台基础上根据质谱仪人机交互系统要求定制了Windows CE系统,对系统的组件进行了裁剪,并导出了用于应用程序开发的SDK,最后修改了BootLoader程序,经测试系统运行良好。在Windows CE系统之上对质谱仪人机交互系统进行了设计实现。首先,设计并实现了质谱仪人机交互系统的通信协议,根据通信协议提出并实现了一种使用状态机实现质谱图数据无缝接收的通信方案,并对接收到的质谱图数据进行了去噪处理和分析。其次,系统可以对质谱图数据进行本地存储和管理,而且系统可以使用TCP/IP协议把保存的质谱图数据进行网络传输。然后,研制了真空测试人机交互系统。此系统采用多线程实现,经实际测试系统运行良好。设计并实现了质谱仪人机交互系统的另外四个子系统,它们包括参数设置系统、设备控制系统、射频包络系统和状态监测系统。最后,对质谱仪人机交互系统的后续工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外现状及分析
• 1.3.1 国内现状及其分析
• 1.3.2 国外现状及其分析
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 硬件系统设计
• 2.1 硬件系统框架
• 2.2 硬件系统接口设计
• 2.3 ARM 底板设计
• 2.3.1 电源模块
• 2.3.2 串口模块
• 2.3.3 USB 模块
• 2.3.4 网络模块
• 2.4 DSP 板设计
• 2.4.1 串口模块
• 2.4.2 看门狗模块
• 2.5 设备控制板设计
• 2.6 接口板设计
• 2.7 本章小结
• 第3章 Windows CE 系统定制
• 3.1 Windows CE 系统简介
• 3.1.1 Windows CE 的优点
• 3.1.2 Windows CE 的缺点
• 3.2 移植BSP
• 3.2.1 导入BSP
• 3.2.2 修改BSP 支持的屏幕
• 3.2.3 制作开机画面StartLogo
• 3.3 定制Windows CE 系统
• 3.3.1 新建系统平台
• 3.3.2 修改平台设置
• 3.3.3 裁剪组件
• 3.3.4 修改配置文件
• 3.3.5 编译定制的系统
• 3.4 导出定制系统的SDK
• 3.5 BootLoader 的修改和编译
• 3.6 本章小结
• 第4章 真空测试人机交互系统
• 4.1 系统概述及框架
• 4.2 通信协议更正
• 4.2.1 开冷规指令
• 4.2.2 关冷规指令
• 4.2.3 冷规状态指令
• 4.2.4 压力显示指令
• 4.3 系统实现
• 4.3.1 主线程
• 4.3.2 发送线程
• 4.3.3 接收线程
• 4.4 系统实际测试
• 4.5 本章小结
• 第5章 质谱仪人机交互系统
• 5.1 人机交互系统简介
• 5.1.1 系统主界面
• 5.1.2 系统框架
• 5.2 通信协议设计
• 5.2.1 通信指令分类
• 5.2.2 串口设置与指令格式
• 5.2.3 指令示例
• 5.3 质谱仪人机交互主系统
• 5.3.1 CCeButtonST 类
• 5.3.2 CGraphView 类
• 5.3.3 质谱图数据处理及分析
• 5.3.4 质谱图数据存储
• 5.3.5 网络传输
• 5.4 质谱仪人机交互子系统
• 5.4.1 参数设置系统
• 5.4.2 设备控制系统
• 5.4.3 射频包络系统
• 5.4.4 状态监测系统
• 5.5 后续工作展望
• 5.5.1 硬件系统升级
• 5.5.2 Windows CE 系统升级
• 5.5.3 质谱仪人际交互系统升级
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢