基于usb2.0技术的全自动膜片钳数据采集系统的研制

《基于usb2.0技术的全自动膜片钳数据采集系统的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中科技大学硕士学位论文基于USB2.0技术的全自动膜片钳数据采集系统的研制姓名：潘文申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：瞿安连20050506华中科技大学硕士学位论文摘要*膜片钳技术已成为分子和细胞学研究的重要手段。作为膜片钳系统中电子学部件之一，数据采集控制接口连接着膜片钳前端系统和计算机系统，实现了数据和控制命令的交互。根据全自动膜片钳系统的需求，提出了一种全新的基于USB2.0(UniversalSerialBus2.0)总线技术和大规模可编程逻辑器件的数据采集系统，它不但替代了传统的ISA和PCI总线接口，实现高达17.8

2、MByte/s的传输速率；而且在大规模可编程逻辑器件内实现了控制逻辑电路和FIFO存储器，提高了系统的集成性和工作稳定性，是比较理想的新一代膜片钳系统数据采集系统。从系统的方案论证和关键器件选择开始，详尽介绍了基于USB2.0总线技术的全自动膜片钳数据采集系统的系统结构设计、具体的电路实现方案、设计思想以及实现方法。在描述各个部分的组成和设计思路之后，着重对USB2.0接口电路、复杂控制逻辑以及混合电路低噪声设计和技术细节进行了讨论。最后，对系统电路在调试过程中遇到的问题和困难以及相应的解决方法做了简要描述，并在结尾部分给出了课题的最终结论和

3、对课题全部工作的总结与展望。关键字：膜片钳，控制逻辑，通用串行总线，现场可编程逻辑器件，先入先出存储器*本论文由国家自然科学基金资助（单细胞离子光电联合测量系统，批准号：30327001）I华中科技大学硕士学位论文Abstract*Thepatchclamptechniquehasbecomethemainmethodforthemoleculeandcellresearch.Thedataacquisitionandcontrolinterfaceintheelectroniccomponents,whichisoneofthepartso

4、fthepatch-clampsystem,realizesthecommunicationbetweenthedataandthecontrolcommandsbyconnectingthefrontofthepatch-clampsystemandthecomputersystem.NewtypeofdataacquisitionandcontrolinterfacebasedontheUSB2.0(UniversalSerialBus2.0)andFPGAtechnologyarediscussedinthisthesis.Itcans

5、ubstitutethetraditionalISAcardandPCIcardwithalotofadvantages.Thedatatransmissionspeedofthisinterfacecardcanachieve17.8MByte/s.Furthermore,thecontrollogiccircuitandFIFOmemoryareintegratedintotheFPGA,improvingthestabilityandintegrationofthesystem.Itisanadvanceddataacquisition

6、andcontrolinterfaceforthenewgenerationpatchclampsystem.Thesystemarchitectureofthedataacquisition,thechoiceofthekeyIC,andthecircuitdesign,arediscussedinthisthesisindetails.Then,moreattentionisfocusedonthedesignmethodsandonthetechniquedetailsofthehardware,thesoftwareandthearc

7、hitecture.Muchworkhasbeendonetooptimizethehardwareandthesoftwaredesigntorealizethehigh-speedtransmissionandautomation.Keywords:Patch-Clamp,ControlLogic,USB,FPGA,FIFO*ThisworkwassupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChinaGrantsNo.30327001toA.Qu.II独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人

8、在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个