便携式液滴分析仪供液系统的设计

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针对以往液滴分析仪中供液系统的设计体积大、不易于携带、操控复杂等不足之处,本论文基于对STC12系列单片机超低功耗和片内外设计丰富以及性价比高、速度快等特点的深入了解和研究,设计一种便携式液滴分析仪供液系统,系统包括硬件和软件两部分。在硬件设计中,主要包含供液系统的控制电路设计以及机械结构设计。电路方面,选择适合本系统的微型步进电机和TC8640细分驱动器,设计以单片机STC12C2052AD为核心的控制电路,电机驱动电路、LM7805电压转换电路、按键控制电路,并将各个电路统一起来,搭建系统电路,实现通过硬件电路控制电机的功能。硬件部分除电路外,为使供液系统形成一个完整的统一体,对供液系统的机械结构进行设计,利用铝制面板材料作为机械结构的原材料,同时经过测量和计算,设计机械结构的重要组成:基座、电机固定槽、注射器固定装置。通过CAD软件进行了制图加工后,将所有部件进行组装和调试,最终完成供液系统机械设计部分的工作。在软件设计中,利用Keil软件,编写控制软件程序,烧录到单片机内,实现四个按键精确控制电机的启停、正反转、加速、减速,使供液系统能控制需要测量液滴的供液速度,达到缓慢、稳定、微量的形成液滴并匀速流出,为后面的液滴分析和信息采集提供保证。本论文设计的液滴分析仪微量供液系统,已经完成加工制作、装配及系统调试,并且在液体实验中得到验证。在电机低速运转时,可以通过此控制系统有效的达到供液要求:液滴生长过程平滑稳定,匀速微量,低流速且速度可控。而且,本系统中的串口通信,采用了USB转TTL电平串口与控制芯片连接,简化了串口通讯电路,只需要通过串口线,把PC机和单片机接通,即可把控制程序下载到单片机中,对整个供液系统进行控制;同时,选用的细分驱动器TC8640体积小且细分功能强大。控制电机正反转有效实现了系统供液和抽液的转换,同时,通过按键控制速度,实现步进电机速度的增加和减少,使电机在高频段,出力更足,低频时振荡降低。此外,整套系统不仅可以用在液滴分析仪的供液系统中,还可以用在诸如药品检测等需要微量供液的方向,该系统体积小,易操作,成本低,是微量供液系统控制设计的高效方案。
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