基于ARM的化学免疫分析仪温度控制系统.pdf

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1、二U10十·衣飘习骶丽第10期InstrumentTechniqueandSensorNo．10基于ARM的化学免疫分析仪温度控制系统蔡锦达，杨卫光，宋韫峥(上海理工大学机械工程学院，上海200093)摘要：以嵌入式微处理器为化学发光免疫分析仪温度控制系统的核心控制器，以半导体制冷片为执行元件，DS18B20智能型温度传感器为温度检测及信号反馈元件，保证温育反应箱内温度为试剂的最佳反应温度，采用Smith预估器与数字PID算法相结合的控制算法，确定控制参数，保证了控制精度，实现精确的温度控制。关键词：嵌入式微处理器；Smith预估器；半导体制冷片；温度传感器中图分类号：TH69文献标

2、识码：A文章编号：1002—1841(2013)10—0039—03DesignofChemiluminescenceImmunoassayAnalyzerTemperatureControlSystemBasedonARMCAIJin-da，rANGWei—guang，SONGrun-zheng(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Thecoreofthetemperaturecontrolsystemofchemiluminescenceimmunoassayanaly

3、zerwasembeddedsystems，semiconductorrefrigeratorwastheactuatorandtheDS18B20smarttemperaturesensorwasusedtotemperaturedetectionandsignalfeedback．Inordertoguaranteetheoptimalreactiontemperatureofreagentsinsidethereactionchambers，SmithpredictorcombinedwithdigitalPIDalgorithm．Thecontrolparameterswas

4、determined．Theprecisionisensured，andtheprecisetemperaturecontrolisachieved．Keywords：embeddedmicroprocessorunit；Smithpredictor；semiconductorrefrigerator；temperaturesensor0引言化学发光免疫分析(Chemiluminescenceimmunoassay，CLIA)是将高灵敏的化学发光检测与高特异性的免疫反应相结合，用于检测各种抗原、半抗原、抗体、激素、酶、脂肪酸、维生素和药物等的分析技术⋯。化学发光免疫分析仪工作流程主要

5、为：反应杯自动上下运动、试剂和样品条码读取、加样／试剂、温育反应、清洗、PMT检测、废弃物回收等。温育反应系统是保证PMT检测数据准确性的关键，为了保证试剂和样本的最适反图1系统结构图应温度和保存温度，要对反应区温育槽进行精确的温度控制，温度值要求控制在37cc，精度为±0．3℃。长距离并且有效的通讯，设计利用MAX485芯片，配置Po．151系统结构和P0．16分别为TXD1、RXD1引脚，与MAX485的TXD和RXD系统采用LPC1756为主控制器，DSI8B20智能型温度传感相连，P1．0控制使能位，由于计算机串口是RS232标准，必须进器为反馈元件，半导体制冷片为执行元件，

6、组成闭环的温控系行标准信号间的电平转换。统。LPC1756通过通用异步收发器接收上位机设置的目标温2．2温度检测模块度，再通过I／O口接收温度传感器采集的实际温度，目标温度温度传感器对温育反应箱内的温度进行实时检测，并及时与实际温度之差即为偏差信号，在控制器中经过PID运算控制发送给主控制器，因此采用单线数字化智能温度传感器PWM信号占空比，经过极性转换与功率放大控制半导体制冷DS18B20，其硬件接口简单，仅需利用系统的一条I／O线与数据片对温育箱进行温度调节。系统结构如图1所示。总线相连即可进行通讯；温度测量范围为一55一+125℃，分辨2系统硬件设计率为9—12位可调，测温分辨

7、率为9位时精度为0．1℃，12位2．1LPC1756与计算机通讯时精度为0．01oC_3；它可直接将温度转换值以16位二进制的LPC1756具有4个符合16C550工业标准的异步串行口方式输出，不需外接其他元件；系统对DS18B20的操作以ROMUART0、UART1、UART2、UART3，其中UART1支持RS485／EIA命令和存储器命令形式出现；因此在解决误差、可靠性和系一485的9位模式和输出使能；为了实现LPC1756与计算机间统优化等方面比传