PCR基因擴(kuò)增儀溫度控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目:PCR基因擴(kuò)增儀溫度控制系統(tǒng)硬題目:PCR基因擴(kuò)增儀溫度控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系 別 電子信息系專業(yè)一 自動(dòng)化 班級 姓名 學(xué)號 導(dǎo)師 年月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系別電子信息系專業(yè)自動(dòng)化班姓名學(xué)號—.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： PCR基因擴(kuò)增儀溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).題目背景和意義：聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）,又稱無細(xì)胞克隆技術(shù)，是一種對特定的DNA片段在體外進(jìn)行快速擴(kuò)增的新方法。該方法具有產(chǎn)率高、快速、簡便、重其性好等突出優(yōu)點(diǎn),在分子生物學(xué)、疾病診斷、免疫學(xué)以及基因組工程等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。PCR儀性能好壞將直接影響PCR的效果。PCR儀的性能指標(biāo)主要存溫度控制指標(biāo)和熒光檢測系統(tǒng)指標(biāo)兩大類。溫度控制指標(biāo)包括控溫范I制、升降溫速度和控溫精度，這些指標(biāo)直接影響到基因擴(kuò)增的速度和效果。因此，對PCR儀溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，提高國產(chǎn)PCR儀的性能,對促進(jìn)我國生命科學(xué)儀器的發(fā)展和其他研究領(lǐng)域的應(yīng)用具存現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。.設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）：主要內(nèi)容：1.研究一種適合于PCR儀的溫度控制系統(tǒng)，根據(jù)PCR儀的工作原理確定溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案：2.設(shè)計(jì)并制作儀PCR溫度控制系統(tǒng)的硬件電路，包括溫度采樣電路、半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)系統(tǒng)等。技術(shù)指標(biāo)：溫度范闈：40?98C：升降溫速度：升溫速度3℃/s,降溫速度2℃/s；精度：±0.4℃.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）：基本要求：（1）分析、掌握該課題總體方案，廣泛閱讀相關(guān)技術(shù)資料?，并提出自己的見解。（2）了解了PCR儀的基本工作原理，并對?其溫度控制技術(shù)進(jìn)行了理論分析和研究。（3）設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，繪制系統(tǒng)原理圖和PCB圖。進(jìn)度安排：1?3周：針灼原理及應(yīng)用范圍、主要技術(shù)難點(diǎn)等查閱資料，熟悉課題總體方案。4?7周：確定系統(tǒng)功能，論證總體方案，確定關(guān)鍵部件的型號，并對部分電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。8?14周：畫出電氣原理圖和印制版圖，完成硬件電路設(shè)計(jì)、制作調(diào)試。15?18周：整理資料、撰寫論文。.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求 ①實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）：100時(shí) ②圖紙（幅面和張數(shù)）：A4X2 ③其他要求：論文：15000字以上；外文翻譯：5000字以上 指導(dǎo)教師簽名： 年 月口學(xué)生簽名： 年 月日系（教研室）主任審批： 年 月日IIPCR基因擴(kuò)增儀溫度控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)摘要生命科學(xué)儀器的發(fā)展為生命科學(xué)提供了有效工具和強(qiáng)有力的研究手段。使其從細(xì)胞水平上的研究飛躍發(fā)展到分子層次上的深入研究。離開這些現(xiàn)代化生命科學(xué)儀器的支撐，許多重大的研究項(xiàng)目和工程都將舉步維艱。PCR儀器是一種應(yīng)用廣泛、十分重要的生命科學(xué)儀器。廣泛應(yīng)用在生命科學(xué)研究、生化分析、臨床診斷、藥物分析、法醫(yī)鑒定和疫情快速檢驗(yàn)等各個(gè)領(lǐng)域中作為基因擴(kuò)增分析的首選儀器設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用半導(dǎo)體制冷器作為PCR儀的加熱制冷元件，對半導(dǎo)體制冷器的工作原理進(jìn)行分析，根據(jù)其工作原理確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。但是，由于PCR加熱腔內(nèi)部的溫度存在非線性和不確定的因素，再加上外界的干擾，對控制方法提出了更高的要求。為此，本文設(shè)計(jì)根據(jù)加熱腔實(shí)際的溫度，通過模糊規(guī)則進(jìn)行推理和決策，在線整定PID控制器的3個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對加熱腔的溫度控制；設(shè)計(jì)并制作PCR溫度控制儀的硬件電路，包括溫度采樣電路、半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)系統(tǒng)、顯示電路等。關(guān)鍵詞：PCR反應(yīng)儀；半導(dǎo)體制冷器；溫度采樣nnPCRGeneAmpliflcationInstrumentTemperatureControl

SystemHardwareCircuitDesignAbstractDevelopmentsofLifeScienceListnimentshaveprovidedeffectivemeansforLifeScience.Itimpiovedthelifescienceresearchingfiomthecellleveltomoredeeplylevel,themolecularlevel-.WithouttheseLifeScienceInstruments,?Lotsofgieatresearchprojectswillbeveiydifficultbemgearnedout.PCRisanunpoitantandwidelyusedlifesciencemstnunent.Itiswidelyusedmbiochemicalanalysis,clinicaldiagnosis,PhaimaceuticalAnalysis,forensicidentifymg,fasttestofepidemicsituationandSOon.Inthispaper.anewmethodofproducingcooledgasbysemiconductorrefiigerationequipmentwasproposed.Theworkingpimcipleofsemiconductorrefiigerationispresented.Accoidmgthewoikingpimciple,thesystemschematicisputfbnvaid.TheHeatedCavityofPCRsystemisanonlmearsystemwithunceitainty.anditiseasilytobeinteifered?Soitneedsthecontrollerhavingagoodpeifbnnance.ForthesereasonsanewMzzy-PIDcontrollei-isproposeduithisthesis.BysettingthetlueeparameteisKP,KI,KDonImeaccoidmgtotheresultsofftizzyreasoninganddecision-making,thenewfiizzy-PIDcontrollefhasbetterresponserateandstabilitypiopeitythanthegeneralPIDcontroller.Theexpenmentuidicatesthatthecontrollefgetsthegoodresult.ThecircuitsofPCRarepresenteduithesis,includmgtemperaturesamplingrdnvmgcircuitofsemiconductoi\MCUsystem,displayciicuitetc?KeyWord：PCRinstiiunentation;PIDcontioller;TempeiatuiesamplingIVIV1緒論TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"概述 1\o"CurrentDocument"研究背景 2\o"CurrentDocument"研究意義 3\o"CurrentDocument"目前研究情況 3\o"CurrentDocument"本文主要研究工作 4\o"CurrentDocument"本文的章節(jié)安排 4\o"CurrentDocument"2PCR技術(shù)的介紹 5\o"CurrentDocument"PCR產(chǎn)生及原理 5PCR技術(shù)的產(chǎn)生 5\o"CurrentDocument"PCR技術(shù)的原理 7PCR技術(shù)的應(yīng)用 7\o"CurrentDocument"硬件總體構(gòu)架方案 7\o"CurrentDocument"；PCR儀溫度控制硬件設(shè)計(jì) 9\o"CurrentDocument"系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理 9\o"CurrentDocument"CPU控制器模塊 11\o"CurrentDocument"LCD液晶顯示和鍵盤輸入模塊 12液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 12鍵盤驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"溫度數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) 16溫度傳感器 16溫度檢測電路的設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 18輸出控制方式 18半導(dǎo)體制冷器介紹 19隔離環(huán)節(jié) 2122功率驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)224PCR基因擴(kuò)增儀溫度控制系統(tǒng)的PCB板制作 25PCB板的布局4PCR基因擴(kuò)增儀溫度控制系統(tǒng)的PCB板制作 25PCB板的布局PCB板的布線25255結(jié)論與展望.……27參考文獻(xiàn)：…… 28TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"致謝 29HYPERLINK\l"bookmark6