pcr仪温度检测与控制系统的研究与设计

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2、Ｉ遞１亂論ｉ论文题目Ｐ抓仪温度检测与控制系统的研究与设计论文作者签名；夕奔指导教师签名：论文评阅人１：陈明义，教授，硕导，中南大学评阅人２；曾品昭，教授，硕导，长沙理工大学评阁人３：答辩委员会主席：李兰君，教授，硕导，南华大学电气工程学院委Ｓ１：盛义发，教授，硕导南华大学电气工程学院，委员２：肖金凤，教授，硕导，南华大学电气工程学院委员３：赵宇红，教授，硕导，南华大挙电气工程学院委员４谢宫强，副教授，硕导，南坐大学电气工程学院委员５：６委

3、员：答辩日期：２０１６年５月２４日南华大学学位论文原创性声明尽我本所人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。过知＞除了论文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研巧成果，也不包含为获得南华大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研巧所作的贡献巧己在论文中作了明满的说明。本人完全意识到本声明的．法律结果由本人承担。作者签名：州心少月少日寺索南华大学学位论文版权使用授权书本论文本学位论文是本人在南华大学

4、攻读（博学位期间在导师指导下完成的学位论义。的研巧成果归南华大学所有Ｉ本论文的研究内容不得其它单位的名义发表。本人同意査南华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被阅和借阅；学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容，可Ｗ采用复印、缩印或其它手段保留学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部口规定送交学位论文。同意学校将论文加入《中规国优秀博硕±学位论文全文数据库》Ｉ并按《中国优秀巧硕±学位论文全文数据库出版章程》全文定享数受据相关权益。同意授权中国科学信息技术研巧所将本学位论文

5、收录到《中国学位论文授权库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。对于涉密的学位论文，解密后适用该。兴作者签名：／作尸月六曰古少殊导师签名；月日＾PCR仪温度检测与控制系统的研究与设计摘要：PCR(PolymeraseChainReaction)仪作为一种能够实现对体外DNA片段进行快速大量扩增的生物仪器，已经被广泛应用在生物基因研究、医院临床检测等领域。PCR技术促进了人类基因分析技术的进步，对相关学科的深入发展和实际应用都具有很重要的意义。作为PCR仪的核心部件之一，温度控制系统直接关系到PCR仪整体品质

6、。对PCR仪温控部分进行深入研究，即对温度检测及其控制算法的研究是十分必要的。本文通过分析PCR工作原理，认识到温度决定TaqDNA(TaqDNAPolymerase)酶的活性而影响扩增效率，因此温度控制对PCR反应非常重要。围绕PCR仪温度控制的核心问题，开展了下列研究工作：（1）完成了硬件电路的设计，对其中主要电路模块—诸如Mega16控制器最小系统、温度采集模块、半导体制冷片驱动模块、通信模块、强迫风冷风扇驱动模块和电源供给模块等器件进行选型，计算确定其参数指标和性能，以确保达到设计要求。（2）提出了一种新的对于非线性温

7、度传感器的校正方法。由于温度的检测精度影响着最终的PCR反应温度精度，本文使用的热敏电阻温度传感器的工作特性是非线性的，需要对其进行校正。本文提出的校正方法是利用上位机中LABVIEW软件提供的MATLABScript节点技术，调用MATLAB中根据已知数据训练好的BP(BackPropagation)神经网络实现温度的在线校正。实验结果表明新提出的校正方法准确可行。I（3）通过传热学原理分析建立了半导体变温系统的数学模型，在MATLAB中对系统模型进行了普通PID控制算法和自整定模糊PID控制算法的仿真研究。（4）提出了一种

8、实用的分段式时间最优PID控制算法。在对经典模糊控制算法、时间最优PID控制算法进行了理论研究和实验研究之后，发现这两种算法取得实验结果都不是很理想。本文在此基础上做出了改进得到分段式时间最优PID控制算法，实验结果证明此算法不仅具有算法简单、易于实现的特点，并且在超调量、稳