[摘 要]傳統(tǒng)近紅外分析儀器只能手工一個一個分析，再手工抄寫數(shù)據(jù)，分析完后需要手工清洗。為了解決人工成本問題與效率問題。因此需要開發(fā)全自動分析系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]串口通訊，運動控制，軟件設(shè)計

中圖分類號：X832 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0357-01

引言

隨著科研和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，優(yōu)良實驗室的規(guī)范已經(jīng)確立，人們對分析測試的要求在樣品數(shù)量、分析周期、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、降低工作成本和提高工作效率等方面都提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。傳統(tǒng)的分析過程中手動取樣和進樣操作方式，人為因素所造成的各種誤差以及勞動強度大和效率低。

在食品行業(yè)，隨著食品行業(yè)法規(guī)的完善，基層實驗室將面對更多批次的樣品量和法規(guī)要求，食品企業(yè)自檢實驗室對經(jīng)濟型液相分析需求不斷增加，樣品分析量的大幅增加和人工成本的增加，使快速便捷的智能化機械進樣和智能化分析的需求在迅速增加，本套系統(tǒng)綜合了樣品制備、分析及多種分析模式，實現(xiàn)了綠色分析，可全自動化樣品前處理及分析，且具備靈敏度高，幫助實驗室實現(xiàn)高通量、快速分析，是全面應(yīng)用新技術(shù)成果的成功案例。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動進樣遠紅外分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：

2 硬件組成

系統(tǒng)硬件主要組成包括以下部分：

進樣平臺：1臺，蠕動泵2臺 ，條碼掃描器：1臺，近紅外分析儀：1臺，串口分配器：1臺

硬件各部件的主要功能：

（1）進樣平臺：起“定位”功能，其中“旋轉(zhuǎn)臺”負責(zé)樣品管的選擇，“移動杠”負責(zé)進樣針在所選樣品管上插入頁面或離開頁面。

（2）蠕動泵：1# 蠕動泵負責(zé)泵送清洗液，2#蠕動泵負責(zé)泵送樣品溶液。

（3）條碼掃描器：負責(zé)掃描待測樣品的條碼。

（4）近紅外分析儀：負責(zé)后端樣品的檢測及檢測結(jié)果輸入。

（5）串口分配器：提供相關(guān)的通訊接口，實現(xiàn)系統(tǒng)通訊。

硬件的運動控制：

各硬件模塊的控制相對比較簡單，因為這些部件都是商品化的儀器，我們已經(jīng)拿到了廠家提供的“通信協(xié)議”，通過軟件rs232串口通訊向硬件端發(fā)送簡單的字符串指令即可讓硬件完成相應(yīng)的動作。例如，發(fā)送指令“16540D”給條碼掃描器，掃描器即啟動掃描的動作，并把掃描的條碼信息反饋給軟件端；發(fā)送指“s”給蠕動泵，它即開始轉(zhuǎn)動，發(fā)送“t”，泵即停止轉(zhuǎn)動。

這里提及的“對硬件的控制功能”主要是將上述各硬件配件的運動根據(jù)用戶的特定功能需求搭配起來使用，即各指定操作動作的執(zhí)行的先后順序，以此來完成“樣品條碼掃描”、“進樣針定位”、“進樣”、“管路清洗”等操作。

3 軟件設(shè)計

（見圖2）

部分功能模塊的實現(xiàn)邏輯

（1）復(fù)位：進樣針先抬至最高點（上下移動），然后移動至0#位置（左右移動）。

（2）清洗管路、針壁：進樣針下移至X1位（比樣品位稍深），啟動1#泵，流通池開始進水，3秒后，再同時啟動2#泵，開始清洗管路。

（3）進樣針定位：判斷上一次的位置號n，樣品臺旋轉(zhuǎn)1個單位至“n+1”位置（前提n+1≤最大位置號），樣品針移動至樣品盤上空。

（4）該樣品是否為最后一個樣品：掃描完最后1個位置號后，繼續(xù)掃描2圈，如在這兩圈中均沒掃描到新的條碼，則謂之流程結(jié)束。

軟件功能

用戶登錄：兩種登錄方式，一為名字條碼掃描登錄；二是傳統(tǒng)的“賬號、密碼”模式。聯(lián)機自檢：監(jiān)控各硬件是否連接上了。測量窗口：分“自動檢測”、“定點檢測”和“手動檢測”等三個窗口。功能按鈕：“開始檢測”、“停止檢測”、“儀器條件”等窗口。狀態(tài)提示：檢測中的進度條提醒。歷史數(shù)據(jù)：分析數(shù)據(jù)匯總。清洗平臺：清洗自動進樣平臺和蠕動泵。系統(tǒng)管理。

結(jié)束語：基于java串口通訊的程序設(shè)計越來越廣泛，主要優(yōu)點在于java在應(yīng)用程序上的快速開發(fā)能力，目前許多開發(fā)人員利用java開發(fā)與硬件通訊的應(yīng)用程序。

參考文獻：

[1] 李良，朱善安，基于java的串口通訊

[2]劉海巖，綠青，梁建龍，設(shè)計模式及其在軟件設(shè)計中的應(yīng)用

作者簡介：

范超（1991-），男，漢族，四川樂山，單位：廣東工業(yè)大學(xué)2014級研究生，研究方向：控制科學(xué)與工程。