基于嵌入式系統(tǒng)的卟啉傳感器控制系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、揮發(fā)性有機化合物是一類環(huán)境有機污染物，如醛類、酯類和有機酸類有機物。VOCs主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、食品加工、機動車輛尾氣。長期暴露會對人體具有致畸、致突變和致癌等作用。目前常規(guī)的檢測揮發(fā)性有機化合物的手段是氣相色譜與靈敏的檢測器，但由于該設備操作復雜、價格昂貴、檢測周期長，且無法實現(xiàn)在線測量，其應用受到很大限制。某些卟啉及其衍生物有強大的吸光特性，遇到揮發(fā)性有機氣體會發(fā)生明顯的顏色變化，成為傳感器研究的理想模型化合物。卟啉傳感器的專一性很

2、強，通過構建卟啉敏感陣列，利用同一敏感陣列對多種目標物質(zhì)進行同時檢測，是卟啉傳感器發(fā)展方向。
　　 傳感器在工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中有著廣泛的應用。傳感器和檢測儀器生物醫(yī)學工程科學研究中重要的組成部分。將卟啉傳感器研制成為微型化，便攜式，操作簡便的傳感器系統(tǒng)能夠克服上述缺點，具有廣泛的應用價值和前景。嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術結合的產(chǎn)物，被廣泛的應用于便攜式和智能控制領域。本研究基于嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)卟啉傳感器

3、系統(tǒng)，研究內(nèi)容主要涉及以下幾個方面：
　　 ①光源：為了避免外界外界光源的影響，將微系統(tǒng)制作成暗室，并設計內(nèi)部光源。由嵌入式微處理器的通用I/O口輸出高低電平作為光源電路開關。在氣體與微陣列反應之前將微系統(tǒng)內(nèi)部的光源打開，以便后續(xù)步驟中氣體與卟啉陣列反應過程中觀察腔室內(nèi)情況和圖像采集。
　　 ②微泵：由于系統(tǒng)比較小，氣道比較窄，氣體不容易流通，需要使用蠕動崩將待測氣體鼓進，使其與敏感物質(zhì)充分反應。采用脈寬調(diào)制(PWM)實

4、現(xiàn)對電機的精確控制。脈寬調(diào)制從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。
　　 ③圖像采集與處理：為了獲取卟啉陣列的顏色變化，采用高分辨率(130萬)的CMOS圖像傳感器對反應過程進行定時拍攝;計算出卟啉陣列反應之前和反應之后的顏色變化后，通過與已經(jīng)建立好的標準顏色庫進行比較最終計算出氣體的濃度。
　　 ④無線交互和數(shù)據(jù)無線傳輸：利用GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制和數(shù)

5、據(jù)的無線傳輸。嵌入式微處理器能夠?qū)⑾到y(tǒng)運行過程所有重要的信息發(fā)送到遠程終端。
　　 ⑤人機交互界面：使用觸摸屏作為人機交互界面，只需點擊觸摸屏的相關菜單項即可實現(xiàn)上述功能要求。
　　 本文的創(chuàng)造性如下：基于卟啉及其衍生物的上述性質(zhì)以及嵌入式系統(tǒng)的特點，通過研究和開發(fā)微陣列傳感器，使用嵌入式微處理器控制CMOS圖像傳感器將卟啉及其衍生物對氣液敏感的特征信息轉(zhuǎn)換成圖像的形式進行分析處理，并通過GPRS無線傳輸?shù)竭h程終端。在檢