气相色谱仪关键电路的研究

论文摘要

气相色谱法是一种高效的分离、分析技术。气相色谱仪作为一种现代化分析仪器,已在化学、医学、生化、环境、工农业生产等各个领域发挥着越来越重要的作用。本论文研制的是气相色谱仪的关键电路部分,主要包括电源系统、温度控制系统、微弱信号检测放大电路、CPU外围电路等部分的设计。关键电路部分性能的好坏直接关系着气相色谱仪定性定量分析结果的可靠性和准确性。论文简述了气相色谱分析仪的发展和研究现状,指出了我国国产色谱分析仪器现存的主要问题,从分析检测器的性能入手,提出了具体的技术指标；对ARM技术的特点作了简要总结；分析了TCD和FID的性能特点,给出了相应的信号检测放大电路。对基于ARM7系列LPC2210的系统的软硬件设计作了详细的论述。硬件部分介绍了温度控制系统电路设计、ARM主板的存储器接口电路设计、通讯接口设计、人机接口设计等；软件部分分析了uC/OS-Ⅱ操作系统的特点,并完成了系统的修改、配置和移植,实现了实时多任务的调度和管理,根据温度控制系统的的特点和设计要求,给出了模糊自整定PID控制算法,使温度控制达到了预期的精度。经测试,关键电路的各项指标基本达到了预期的设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 色谱分析和气相色谱法简介
• 1.2 气相色谱仪原理
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本课题的主要工作
• 第2章 气相色谱检测器
• 2.1 气相色谱检测器相关知识介绍
• 2.1.1 检测器的组成
• 2.1.2 检测器的性能指标
• 2.2 热导检测器
• 2.2.1 工作原理
• 2.2.2 热导检测器的性能特征
• 2.2.3 检测条件的选择
• 2.3 火焰电离检测器
• 2.3.1 FID工作原理
• 2.3.2 FID的性能特征
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 温控系统硬件设计
• 3.1.1 测温电路
• 3.1.2 A/D转换接口电路
• 3.2 LPC2210外围电路设计
• 3.2.1 电源设计
• 3.2.2 复位电路
• 3.2.3 LPC2210和JTAG接口的连接
• 3.2.4 存储器接口设计
• 3.2.5 串行接口
• 3.2.6 人机接口设计
• 3.3 FID和TCD放大电路设计
• 3.3.1 FID检测器信号放大电路
• 3.3.2 TCD系统放大器
• 第4章 软件设计
• 4.1 嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ移植
• 4.1.1 uC/OS-Ⅱ的介绍
• 4.1.2 uC/OS-Ⅱ内核分析
• 4.1.3 uC/OS-Ⅱ的移植
• 4.2 多任务的调度和管理
• 4.2.1 任务调度概述
• 4.2.2 多任务调度算法
• 4.3 PWM控制部分
• 4.3.1 PWM控制原理
• 4.3.2 PWM控制信号的产生
• 第5章 温度控制系统的模糊PID控制
• 5.1 模糊控制原理
• 5.2 模糊控制规则的设计
• 5.2.1 模糊化方法
• 5.2.2 去模糊化方法
• 5.3 温控系统的模糊PID控制
• 第6章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢