基于uC/OS-Ⅱ的多路信号采集及控制系统

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伴随着工业化的发展和自动化程度的提高,电子领域对信号采集技术的要求也日益提高。近年来信号采集技术取得了长足的发展,信号采集的精度以及效率都更高了。并在智能终端、医疗科技、工业控制等方面,应用普遍。作为各种嵌入式系统的前端部分,信号采集的稳定性与信号采集的可靠性,对嵌入式系统及电子产品的性能,有着直接的影响。本课题以医学中病理组织处理为研究背景,将多路信号采集应用于病理组织处理系统,通过反馈环节,完成对系统各节点温度的闭环控制,并与上位机控制系统实时进行通信,接受指令、传送数据、控制外设,从而实现整个系统有条不紊的工作。病理组织切片的镜检是目前临床检查、疾病确诊和组织病理研究的“金标准”。快速组织处理的流程是将组织细胞依次浸入各种溶剂进行固定、脱水、透明、浸蜡、包埋等过程。利用不同化学试剂密度梯度不同,逐渐将组织中的水分置换出来。并用石蜡代替组织内的水分,保留原有的组织结构和信息,从而可以完成组织切片,对病理组织进行观察,以确定患者的病理信息。而传统病理组织切片的制作周期长,制作效率低。因此,设计一种自动控制、方便、高效的病理组织处理系统,来替代传统病理组织切片的制作过程,是尤为重要的。在详细查阅了相关文献及参照国内外病理组织处理系统后,本文以STM32F103作为主控芯片,详细介绍了病理组织处理中多路温度采集系统、通信系统、及控制系统。并设计了切实可行的硬件系统及基于uC/OS-Ⅱ的软件系统。现对本文介绍如下:第一,本章主要介绍了多路信号采集及控制系统的研究背景、国内外发展现状及本课题中具体的工作。第二,对整个信号采集系统架构做了介绍。采用STM32F103作为系统控制的主芯片,由意法公司推出。整个系统包括测温模块、电压监测模块、通信模块、照明模块、开关量采集等部分组成。测温模块主要由10路PT100与信号调理电路组成、电压监测模块主要通过电阻串联分压,与设置的阈值电压相比较、通信模块由工控机发送指令,控制下位机(即本硬件系统)完成温度反馈、数据传输、指令响应等操作。上位机与下位机通过总线相连接,通过移植Modbus通信协议,自动完成数据校验,确保数据传输的安全性和可靠性。第三,硬件电路设计。这部分详细介绍了各模块,包括测温电路原理、测温电路、选通及滤波电路、电压监测电路等部分的设计。第四,软件系统设计。详细介绍了实时嵌入式操作系统。系统的移植、Modbus通信协议以及温度采集算法。通过在keil中搭建嵌入式软件平台,完成系统的温度采集任务,环境测温任务,通信任务,串口任务等。并运用相关的软件算法,优化任务结构。第五,多路信号采集在病理组织中的应用。本章主要介绍了多路温度信号采集在病理组织中的应用,详细介绍了工控机与下位机直接的控制与响应。第六,工程测试及应用。通过电路设计及软件测试,完成了硬件电路板的制作和程序设计。借助电子仪器与人际交互界面,完成程序的调试。在测试过程中,寻找实际值与理论值的差距,不断改进。最后,总结自己已经完成的工作,对实际测试与理论分析中存在的偏差进行反复推敲,努力寻找不足。
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