图像采集与处理系统的USB通信接口设计

本文介绍了一种利用DSP处理DM642、CPLD及USB芯片等器件构造的带有USB接口的图像采集和处理系统。设计了USB通信接口的硬件电路,在DSP/BIOS架构上编写了USB的固件程序和主机端的设备驱动程序。该系统可用于香烟包装流水线上的条包检测等对生产速度要求较高的工业流程领域。

基于MAX197的电量测控系统

利用单片机技术设计多路电量测控系统,实现对电量的精确测量、控制,同时输出人工智能或位式开关控制信号。系统以单片机为核心,利用模数转换器MAX197构成多路测量电路,利用放大器构成输出电路,实现多路一一对应的闭环测量控制。系统软件采用PID控制器。实践表明:可根据需要增减系统信号采样通道的数目,采用软件抗干扰措施,采样数据可靠性高。采用参数密码保护和自检系统,有效防止由于错误控制而引起的不可预知的甚至危险的后果。输入输出硬件结构简单,系统低成本高速度,具有较好的测量控制精度。

多路温度测控系统的设计

目的利用单片机技术设计多路温度测控系统,实现多路温度的测量和控制.方法系统以单片机AT89C52为核心,利用多路转换器和新型数字器件MAX6675构成8路K型热电偶温度测量电路,利用D/A转换器AD7528和驱动电路构成输出电路,实现8路一一对应的闭环温度测量控制.系统软件采用PID控制器.结果实践证明,可根据需要增减系统温度信号采样通道的数目,使用软件抗干扰措施,提高了采样数据的可靠性.简化了输入输出硬件结构,使系统具有低成本高速度和较好的测量控制精度.结论多路温度测控系统作为整机适用于现场测量控制应用,也可作为多路温度控制模块应用在体积小、温度测量精度要求较高的大型系统中.

宽频带地震数据采集系统的研制

The seismic data acquisition system is the most important equipment for seismic prospecting. The geophysicists have been paying high attention to the specification of the equipment used in seismic prospecting. Its specification and performance are of great concerned to acquire precisely and accurately seismic data, which show us stratum frame. But, by this time, limited by the technology, most of the Broad-band Seismic Recorder (BSR) for lithosphere research of our country were bought from fremdness which were very costliness and maintained discommodiously. So it is very important to study the seismic data acquisition system.The subject of the thesis is the research of the BSR, several items were included, such as: seismic data digitizer and its condition monitor design.In the first chapter, the author explained the significance of the implement of BSR, expatiated the requirement to the device and introduced the actuality of the BSR in our country.In the second chapter, the collectivity architecture of the BSR system was illustrated. Whereafter, the collectivity target and guideline of the performance of the system design were introduced. The difficulty of the system design and some key technology were analyzed, such as the Electro Magnetic Compatibility (EMC), system reliability technology and so on.In the third chapter, some design details of BSR were introduced. In the recorder, the former analog to digital converter (ADC) was separated from the later data transition module. According to the characteristic of seismic data acquisition system, a set high-resolution 24-bit ADC chip was chosen to the recorder design scheme. As the following part, the noise performance of the seismic data channel was analyzed.In the fourth chapter, the embedded software design of each board and the software design of the workstation were introduced. At the same time the communication protocol of the each module was recommendedAt the last part of this thesis, the advantages and the practicability of the BSR system design were summarized, and the next development items were suggested.

贵阳市中心城区大气中不同形态汞的研究

汞，是一种人体非必需的有毒重金属元素，一种全球性污染物，其全球生物地球化学循环演化规律的研究是目前环境科学领域的热点问题。汞在大气中的行为对其全球生物地球化学循环起着极其重要的控制作用。因此，关于大气汞循环演化规律的研究已经成为目前汞全球生物地球化学研究的热点问题。大气中的汞主要分为三类，即气态单质汞（GEM）、活性气态汞（RGM）和颗粒态汞（TPM）。各种形态汞的物理化学性质不同，在大气中的行为存在显著的差异。研究大气中不同形态汞的分布特征，对于正确认识汞在大气中的循环演化规律意义重大。目前中国是全球人为活动向大气释汞最多的国家，而城市区域是人为活动的中心地带，城市大气汞污染形势严峻。因此，开展城市大气中不同形态汞的研究对于评价与预测城市环境汞污染特征以及正确认识大气汞的局地、区域、全球循环演化规律具有重要的理论与实际意义。 本论文选取贵州省省会贵阳市的中心城区作为研究区域。贵阳市（东经106º07´~107º17´，北纬26º11´~27º22´）位于中国西南地区正好处在环太平洋汞矿化带中，能源消耗以煤炭为主，大气环境污染属煤烟型污染，常年影响大气环境质量的主要污染物是二氧化硫和可吸入颗粒物。本论文的研究工作包括：⑴2004年4月～12月在中国科学院地球化学研究所建立与完善了大气中气态总汞（TGM）、GEM、RGM、TPM的采集与分析方法，并测定了大气和雨水中不同形态汞的含量，对大气汞的干、湿沉降通量进行了估算；⑵2005年4月～2006年1月在贵阳市中心城区的居民区、商业区、工业区、游览区4个功能区各设1个研究点，农村设1个对照点，按春、夏、冬3个季节研究了大气中GEM、RGM、TPM的分布特征，估算了贵阳市中心城区大气汞的干沉降通量，并利用高分辨透射电子显微镜（HR–TEM）分析技术对冬季各采样点TPM的来源作了定性识别；⑶测量了中心城区表层土壤和某些植物的总汞（THg）含量，探讨了大气汞对中心城区地表生态系统的污染效应。通过本论文的研究，得出以下主要结论： 1.在国内外研究基础上，建立了金捕汞管–冷原子荧光光谱法（CVAFS）测定大气中TGM的方法、微型捕集管–CVAFS测定大气中TPM的方法、镀KCl直形扩散管–金捕汞管串联采集RGM与GEM的方法。每种形态汞的测量技术水平都在pg•m-3量级。并在国内首次实现了对城市大气中GEM、RGM、TPM的同步测量。 2.2005 ~ 2006年间贵阳市中心城区大气中GEM、RGM、TPM的平均浓度分别是9.11 ng•m-3、132.4 pg•m-3、1.02 ng•m-3，均为对照点的1.5倍，都显著高于全球背景参考值1.5 ~ 2.0 ng·m-3、< 10 pg•m-3、1 ~ 86 pg•m-3。3种形态汞的季节、昼夜与空间分布特征如下：⑴GEM：①季节平均浓度表现为冬季＞夏季＞春季，居民采暖燃煤释放是造成冬季GEM浓度高的主要原因。②春、夏非采暖季受释放源及其排放方式、自身物理化学性质与气候条件等因素的影响一般是夜间高于白天；冬季则受居民白天采暖燃煤影响主要表现为白天高于夜间。③年平均浓度，工业区＞居民区＞商业区＞游览区＞对照点。⑵RGM：①季节平均浓度表现为春季＞夏季＞冬季，气候条件对RGM的影响较大。②受白天释放源、自身物理化学性质、大气氧化强度与气候条件等因素的影响，春、夏、冬3季一般都为白天高于夜间。③年平均浓度，商业区＞工业区、居民区＞游览区、对照点。⑶TPM：①季节平均浓度表现为冬季＞夏季＞春季，居民采暖燃煤释放是造成冬季TPM浓度高的主要原因。②受释放源及其排放方式、自身物理化学性质与气候条件等因素的影响，春、夏、冬3季一般都为夜间高于白天。③年平均浓度，工业区＞居民区＞商业区＞对照点＞游览区。④TPM受局地释放源的影响显著，而燃煤释放是其冬季的普遍来源。 3.2005 ~ 2006年间不同形态汞在贵阳市中心城区大气中的含量分布为GEM（89.8 %）> TPM（8.8 %）> RGM（1.5 %），其中（RGM + TPM）占大气总汞（TAM）的比例略高于对照点的10.0 %，但显著高于全球背景参考值1 ~ 5 %，说明贵阳市中心城区大气汞向地表生态系统的沉降通量相对背景区较大。因为尽管RGM、TPM在大气中的含量很低，但正是它们控制了大气汞向地表生态系统的沉降速率。 4.2005 ~ 2006年间贵阳市中心城区各功能区及对照点大气中不同形态汞日均浓度的相关关系大多数都表现为不显著，表明在贵阳市中心城区及对照点大气中不同形态汞的来源可能是多元化的。 5.2005 ~ 2006年间贵阳市中心城区大气中GEM、RGM、TPM的干沉降通量平均值分别为28.7 μg•m-2•yr-1、10.4 μg•m-2•yr-1、160.9 μg•m-2•yr-1，均为对照点的1.5倍，其中TPM控制了大气汞向地表生态系统的干沉降通量；TAM干沉降通量平均值为200.1 μg•m-2•yr-1，其时空差异表现为冬季＞春季＞夏季和工业区＞居民区＞商业区＞对照点＞游览区。 6.经估算，2005 ~ 2006年间在贵阳市中心城区面积范围内大气汞干、湿沉降总量为54.7 kg•yr-1，它仅占燃煤向大气排汞量（以2003年为例，贵阳市中心城区燃煤向大气排汞量为334 kg•yr-1）的16.4 %，说明贵阳市中心城区的大部分大气汞仍然停留在大气中，最终将经由大气进行长距离迁移，散布到更广的区域。 7.在中国科学院地球化学研究所，2000 ~ 2006年间的大气TGM污染程度呈逐年递增趋势；2004年大气汞的干沉降通量为16.5 ng•m-2•h-1，高于湿沉降通量12.2 ng•m-2•h-1。 8.贵阳市中心城区及对照点不同类型土壤THg含量的几何平均值分别是0.370和0.276 mg•kg -1，都高于贵阳市土壤汞背景值0.201 mg•kg -1。土壤释汞是贵阳市大气气态总汞的一个重要自然源，而土壤THg含量是土壤释汞的最主要影响因子。因此，为了提高城乡居民的生活环境质量，更为了保护城乡居民的健康，非常有必要采取防治措施来降低贵阳市中心城区及对照点的土壤汞污染。 9.贵阳市中心城区苔藓THg平均含量为0.258 mg•kg -1，为对照点的1.5倍；中心城区某些常见的木本植物叶片THg含量范围是 0.068 ~ 0.181 mg•kg -1，木本植物叶片吸收大气汞的能力表现为落叶植物＞常绿植物。苔藓、梧桐叶片中的THg含量与其生长时期的大气汞浓度密切相关，能够指示区域大气汞的污染现状与空间分布规律。

贡嘎山地区大气中不同形态汞的分布规律及影响因素

汞是一种有毒的人体非必需重金属元素，是一种全球性污染物。大气在全球汞生物地球化学循环中占极其重要的地位，20世纪80年代末和90年代初，在没有人为和自然汞污染源的北欧和北美偏远地区的大片湖泊中发现的鱼体高甲基汞负荷就是由人为排放的汞通过大气长距离迁移后的沉降造成的。我国被认为是全球汞排放最多的国家，大量的汞排放到大气中势必会造成不同形态大气汞浓度以及大气汞沉降通量的升高，然而就目前而言，国内关于长时间分辨率的大气汞分布规律及汞沉降通量的系统研究还比较缺乏。 2005年5月到2007年5月，采用高时间分辨率大气自动测汞仪、镀KCl石英扩散管和颗粒汞微型捕汞管对贡嘎山地区大气中的气态总汞（TGM）、活性气态汞（RGM）和颗粒汞（TPM）进行了为期2年的系统监测；同时，系统的采集分析了贡嘎山地区的大气降水、植物叶片和河流水体样品，对大气汞的干、湿沉降进行了研究，并初步探讨了贡嘎山地区汞的输入和输出。主要得到以下结论： （1） 贡嘎山大气本底站两年的大气气态总汞的几何平均浓度为3.94±1.16 ng m-3，显著高于欧洲和北美同类型地区的大气气态总汞浓度，但和亚洲一些同类型地区的监测结果较为一致；和国内城市等受人为污染区域的大气气态总汞浓度相比，贡嘎山的浓度明显偏低，但略高于长白山大气本底站的气态总汞年均浓度。以上说明，贡嘎山地区的监测结果基本上反映了亚洲特别是我国西南偏远地区的大气汞的含量水平，说明我国人为活动的汞排放，已经造成了一定程度的大气汞污染。 （2） 活性气态汞和颗粒汞表现出和气态总汞不一致的分布特征，贡嘎山地区的活性气态汞平均浓度为6.2±3.9 pg m-3，颗粒汞的平均浓度为30.7±32.1 pg m-3，分别占到大气总汞的0.2%和0.8%，和国外偏远地区的研究结果一致。而活性气态汞和颗粒汞较高的沉降速率和较短的大气迁移距离是导致活性气态汞和颗粒汞偏低的主要原因。 （3） 贡嘎山不同功能区（特别是取暖季节）的大气气态总汞浓度明显高于全球背景区的平均浓度，且具有显著的空间分布特征：城区（8.63~22.5 ng m-3）>乡镇（4.74 ng m-3）>村落（2.55~8.83 ng m-3）>区域参照点（1.65~3.57 ng m-3）。 （4） 西南地区较高的汞释放背景是贡嘎山地区大气气态总汞偏高的一个重要原因；另外，石棉地区的金属冶炼活动、城市等人口集中地区的汞释放是造成该地区大气气态总汞浓度升高的区域性污染源。 （5） 气态总汞和颗粒汞表现出冬季>秋季>春季>夏季的季节性分布规律，而活性气态汞的季节性分布规律为春季>秋季>夏季>冬季。影响气态总汞和颗粒汞季节性变化的因素有释放源强度、气象条件（特别是风向）、光化学反应和干沉降速率的季节性变化；而活性气态汞的季节性变化则可能与大气光化学反应速率以及湿沉降的季节性变化有关。 （6） 贡嘎山地区海拔1600米和3000米空旷处的大气降水的湿沉降通量分别为9.1和26.1 μg m-2 yr-1，而森林地区的湿沉降通量可达57.0 μg m-2 yr-1；贡嘎山地区大气汞的干沉降通量51.9 μg m-2 yr-1，其中约15.9 μg m-2 yr-1(31 %)来自于植物落叶的沉降。 （7） 贡嘎山地区是大气汞的汇，仅泸定县的年均大气汞净沉降量就达142 kg yr-1，且绝大部分（>95%）进入了森林生态系统，而非森林地区的大气汞输入和输出则基本平衡。

Modification of a poly(methyl methacrylate) injection-molded microchip and its use for high performance analysis of DNA

Inexpensive and permanently modified poly(methyl methacrylate)(PMMA) microchips were fabricated by an injection-molding process. A novel sealing method for plastic microchips at room temperature was introduced. Run-to-run and chip-to-chip reproducibility was good, with relative standard deviation values between 1-3% for the run-to-run and less than 2.1% for the chip-to-chip comparisons. Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) was used as an additive in PMMA substrates. The proportions of PMMA and ABS were optimized. ABS may be considered as a modifier, which obviously improved some characteristics of the microchip, such as the hydrophilicity and the electro-osmotic flow (EOF). The detection limit of Rhodamine 6G dye for the modified microchip on the home-made microchip analyzer showed a dramatic 100-fold improvement over that for the unmodified PMMA chip. A detection limit of the order of 10(-20) mole has been achieved for each injected phiX-174/HaeIII DNA fragment with the baseline separation between 271 and 281 bp, and fast separation of 11 DNA restriction fragments within 180 seconds. Analysis of a PCR product from the tobacco ACT gene was performed on the modified microchip as an application example.

Mini-electrochemical detector for microchip electrophoresis

This paper presents the development of a mini-electrochemical detector for microchip electrophoresis. The small size (3.6 x 5.0 cm(2), W x L) of the detector is compatible with the dimension of the microchip. The use of universal serial bus (USB) ports facilitates installation and use of the detector, miniaturizes the detector, and makes it ideal for lab-on-a-chip applications. A fixed 10 M Omega feedback resistance was chosen to convert current of the working electrode to voltage with second gain of 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 and 128 for small signal detection instead of adopting selectable feedback resistance. Special attention has been paid to the power support circuitry and printed circuit board (PCB) design in order to obtain good performance in such a miniature size. The working electrode potential could be varied over a range of +/-2.5 V with a resolution of 0.01 mV. The detection current ranges from -0.3 x 10(-7) A to 2.5 x 10(-7) A and the noise is lower than 1 pA. The analytical performance of the new system was demonstrated by the detection of epinephrine using an integrated PDMS/glass microchip with detection limit of 2.1 mu M (S/N = 3).