基于LabVIEW和STM32的多通道DNA合成仪控制系统的研究与设计

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DNA合成仪是指一种采用固相合成法来实现 DNA合成过程自动化、标准化的仪器。DNA合成在优化密码子用于异源表达、构建异源代谢途径、合成人工基因组以及医疗诊断、药物研制等方面有广泛应用。
  将合成 DNA所采用的固相亚磷酸酰胺法与自动控制技术相结合,设计了一款基于STM32的96通道寡核苷酸长链的多通道DNA合成仪。该 DNA合成仪主控芯片选自 ST系列微控制器,主控会实时接收和处理来自上位机的指令,并控制外围的执行单元。DNA合成仪人机交互界面采用 LabVIEW开发,具有合成序列多通道输入、工作状态监控、与主控系统实时通信等功能。该 DNA合成仪控制系统可同时实现96个独立通道的寡核苷酸长链的合成。多通道 DNA合成仪技术平台主要由控制软件、STM32中央控制器、传动系统、气路系统、液路系统等五大部分组成。
  本论文主要进行了以下工作:
  1.针对多通道 DNA合成仪研制的背景和意义以及国内外发展现状、仪器的结构进行了系统的阐述。对合成仪上下位机做具体的需求分析,并给出了仪器整体的设计方案。
  2.分别对下位机硬件控制系统中电源电路、JTAG调试电路、复位电路、信号驱动电路、串口通信电路的原理以及作用进行阐述;
  3.介绍了上位机开发平台LabVIEW和相关编程机制,结合仪器实际应用给出了人机交互界面的总体功能分析和对应实现方案,详细解析了数据输入模块、数据处理模块、数据输出模块的实现方法和核心的程序框图。
  4.阐述了上位机数据显示及测试过程,实验证明:基于 STM32和LabVIEW的多通道 DNA合成仪可以满足多通道寡核苷酸长链合成需求,仪器稳定,易于操作,市场前景良好。
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