电子信息科学与技术专业本科毕业设计(论文)选题指南 一、电子信息科学与技术专业的学科领域 电子信息科学与技术专业属于电子信息科学类专业。电子信息科学类专业还包括:微电子学(071202);光信息科学与技术(071203)。 二、电子信息科学与技术专业的主要研究方向和培养目标 1、电子信息科学与技术专业的主要研究方向 (1) 电路与系统 (2) 计算机应用 2、电子信息科学与技术专业的培养目标 本专业培养具备电子信息科学与技术、计算机科学与技术的基本理论和基本知识,受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练,能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和行政部门从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术或管理工作的电子信息科学与技术高级专门人才。 本专业学生主要学习电子信息科学与技术的基本理论和技术,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科及跨学科的应用研究与技术开发的基本能力。 毕业生应具备以下几方面的知识、能力和素质: (1) 掌握数学,物理等方面的基本理论和基本知识,; (2) 掌握电子信息科学与技术,计算机科学与技术等方面的基本理论,基本 知识和基本技能与方法; (3) 了解相近专业的一般原理和知识; (4) 熟悉国家电子信息产业政策及国内外有关知识产权的法律法规; (5) 了解电子信息科学与技术的理论前沿,应用前景和最新发展动态,以及 电子信息产业发展状况; (6) 掌握现代电路设计自动化技术。 (7) 掌握资料查询,文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的技术设计,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力; (8) 具备善于运用已有知识来学习挖掘新知识,能够将所学知识运用到实践活动中去和运用科学知识分析解决实际问题的能力; (9) 具有独立观察,分析问题,敢于标新立异,勇于置疑,具备开展科学创新活动的基本能力; (10) 善于自我设计、自我推销,协调和处理人际关系,能够及时掌握人才市场需求的信息,具有自主择业的能力。 三、毕业设计(论文)选题原则 本专业毕业论文(设计)题目的选择要遵循以下原则: 1、要结合所学专业 毕业论文主要用来衡量学生对所学知识的掌握程度,所以论文题目不能脱离所学的专业知识。有些学生工作与所学专业没有关系,而本人对所从事的工作有一定的探索或研究,毕业论文就写了这方面的内容。这只能算是工作总结,但不能算是一篇毕业论文。 工科学生学习的专业往往和他们从事的工作有教紧密的关系,他们有教丰富的实验经验和感性认识,经过几年的系统学习,可以学到相应的理论知识,使他们对自己的工作有一种新的认识,他们可以利用所学知识对原来的工作方式、工作程序、工作工具进行改进,以提高工作效率。 2、内容要新 工科论文除了具有理论性之外,更重要的是它的实践性和实际操作性。工科各学科发展非常之快,往往教科书刚进入课堂,内容就已经落后了。待学生毕业时,所学知识可能几近淘汰,所以学生选题要注意所用知识不能陈旧,要能跟上学科的发展。 3、题目要大小适当,难易适度 论文题目不宜过大,否则必然涉及的范围大广。学生处涉科研,普遍存在着知识面窄、理论功底不足的问题,再加上学生主要以业余学习为主,题目太大,势必讲得不深不透,乃至丢三落四,难以驾驭。因此,选题必须具体适中。 题目选择要难易适度。过难,自己不能胜任,最后可能半途而废,无法完成论文;太容易,则论文层次太低,不能很好地反映几年来的学习成绩和科研水平,同时自己也得不到锻炼。 选题最好能合乎个性兴趣爱好,如果自己对论题兴趣很高,就会有自发的热情和积极性,文章就容易写出新意来。 四、毕业设计(论文)选题 选题是决定毕业设计(论文)训练成败与质量好坏的关健之一。 1、电子信息科学与技术专业本科从选题的内容上可以分为理论型毕业设计(论文)和应用型毕业设计(论文)两大类。 2、从本科毕业设计(论文)课题的来源,也可以分为科研开发型和自确定型毕业设计(论文)两大类。 3、从电子信息科学与技术专业本科毕业设计(论文)所涉及的研究领域来看,又可以将其划分为如下一些领域: (1) 集成电路的测试与故障诊断 (2) 集成电路的设计与分析 (3) ARM的设计与应用 (4) 信号与信息处理 (5) 单片机应用系统开发 (6) 仪器、仪表的设计开发与改进 (7) 视频、音频信号处理技术 (8) 可编程器件、EDA技术 (9) 新型电源的开发与应用 (10) 各种电子电路的设计 (11) 微机接口电路的设计 (12) 电子电路的软件仿真技术 (13) 太赫兹电子技术 (14) 测试控制系统的设计与仿真 (15) 数据采集系统设计 (16) 虚拟仪器
B. 电子专业毕业设计
摘要
随着科学技术的发展,各种新型信息媒体、信息相关设备及手段不断涌现,LED电子显示屏是近年来得到广泛应用的重要信息设备。本文阐明用单片机控制显示屏的方法,由于单片机技术的不断发展和高亮度LED发光管的出现使得大屏幕高亮度LED电子广告屏成为可能,而且单片机的日益平民化以及LED技术的不断创新,使得高亮度高清晰的LED点阵广告牌与传统霓虹灯广告牌的成本日益接近对LED显示模块单元如何进行行列信号控制及信号传输中的驱动问题进行了研究。本文重点介绍了基于单片机系统的单色LED显示屏的控制电路、驱动电路的设计方法,并针对一个显示屏特点,对其软件实现的算法给出了具体的分析。讨论了单片机控制系统中关键的数据处理以及发送问题,结果表明采用并行数据输入、串行数据及同步时钟输出的专用电路可大大减少CPU的辅助时间,提高数据的发送速度。
关键词 LED;单片机;显示屏;点阵
目 录
第1章 绪论. 1
1.1 课题背景. 1
1.2 研究现状及发展趋势. 1
1.3 论文主要内容. 2
1.4 设计完成的工作. 3
第2章 LED点阵显示屏的设计方案论证. 4
2.1 硬件部分方案论证. 4
2.1.1主控制器件的选择. 4
2.1.2 显示部分设计. 5
2.1.4 温度采集部分方案选择. 6
2.1.5 显示模块芯片的选择. 6
2.1.6 串口通讯芯片的选择. 6
2.1.7 电源模块的选择. 7
2.1.8在线下载模块介绍. 7
2.2 软件部分方案论证. 8
2.2.1 单片机编程语言选择. 8
2.2.2屏软件编译器介绍. 8
2.2.3 上位机控制传输软件选择. 8
第3章 LED点阵显示屏设计功能分析. 9
3.1 时间日期显示功能分析. 9
3.2上位机软件设计介绍. 9
3.3上位机功能介绍. 11
3.3.1上位机设置时间、日期、星期功能分析. 11
3.3.2上位机读取时间、日期、星期及温度功能分析. 12
3.3.3上位机控制LED显示功能分析. 12
3.3.4上位机控制串口开关功能分析. 12
第4章LED点阵显示屏硬件设计. 13
4.1 控制单元设计. 13
4.1.1 主单片机控制屏设计. 13
4.1.2 从单片机控制屏设计. 14
4.2 主单片机单元设计. 15
4.2.1 DS12887实时时钟硬件设计. 15
4.2.2 DS18B20温度传感器硬件设计. 17
4.2.3 RS232串行通信屏硬件设计. 17
4.3 从单片机单元设计. 18
4.3.1 显示单元设计. 18
4.3.2 列驱动电路设计. 19
4.3.3 行驱动电路设计. 20
4.4 主从单片机间并行通信屏硬件设计. 20
4.5 LED点阵显示屏硬件屏整体电路设计. 21
4.6 LED点阵显示屏硬件实物图. 21
第5章LED点阵显示屏屏软件设计. 23
5.1上位机软件设计步骤说明. 23
5.1.1上位机功能实现说明. 25
5.2主单片机软件设计. 26
5.2.1时间读写模块设计. 26
5.2.2温度模块设计. 27
5.2.3命令解析软件设计. 29
5.2.4命令执行软件设计. 30
5.3从单片机软件设计. 31
5.3.1显示原理分析. 31
5.3.2显示模式设计. 32
5.3.3流动显示设计. 32
5.4 串口通信设计. 34
5.4.1上位机与单片机串口通信. 35
5.4.2 单片机与显示屏串口通信. 35
5.4.3 自定义串口通信控制协议. 36
5.5主从单片机间并行通信屏软件设计. 37
第6章 屏调试. 39
6.1硬件调试及其注意事项. 39
6.1.1 硬件静态的调试. 39
6.1.2 屏联合调试及结果. 40
6.2调试结果分析. 41
6.3 LED点阵显示屏的运行. 41
结论. 43
参考文献. 45
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C. 应用电子技术毕业论文有那些选题
电子信息科学与技术专业本科毕业设计(论文)选题指南
一、电子信息科学与技术专业的学科领域
电子信息科学与技术专业属于电子信息科学类专业。电子信息科学类专业还包括:微电子学(071202);光信息科学与技术(071203)。
二、电子信息科学与技术专业的主要研究方向和培养目标
1、电子信息科学与技术专业的主要研究方向
(1) 电路与系统
(2) 计算机应用
2、电子信息科学与技术专业的培养目标
本专业培养具备电子信息科学与技术、计算机科学与技术的基本理论和基本知识,受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练,能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和行政部门从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术或管理工作的电子信息科学与技术高级专门人才。
本专业学生主要学习电子信息科学与技术的基本理论和技术,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科及跨学科的应用研究与技术开发的基本能力。
毕业生应具备以下几方面的知识、能力和素质:
(1) 掌握数学,物理等方面的基本理论和基本知识,;
(2) 掌握电子信息科学与技术,计算机科学与技术等方面的基本理论,基本
知识和基本技能与方法;
(3) 了解相近专业的一般原理和知识;
(4) 熟悉国家电子信息产业政策及国内外有关知识产权的法律法规;
(5) 了解电子信息科学与技术的理论前沿,应用前景和最新发展动态,以及
电子信息产业发展状况;
(6) 掌握现代电路设计自动化技术。
(7) 掌握资料查询,文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的技术设计,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力;
(8) 具备善于运用已有知识来学习挖掘新知识,能够将所学知识运用到实践活动中去和运用科学知识分析解决实际问题的能力;
(9) 具有独立观察,分析问题,敢于标新立异,勇于置疑,具备开展科学创新活动的基本能力;
(10) 善于自我设计、自我推销,协调和处理人际关系,能够及时掌握人才市场需求的信息,具有自主择业的能力。
三、毕业设计(论文)选题原则
本专业毕业论文(设计)题目的选择要遵循以下原则:
1、要结合所学专业
毕业论文主要用来衡量学生对所学知识的掌握程度,所以论文题目不能脱离所学的专业知识。有些学生工作与所学专业没有关系,而本人对所从事的工作有一定的探索或研究,毕业论文就写了这方面的内容。这只能算是工作总结,但不能算是一篇毕业论文。
工科学生学习的专业往往和他们从事的工作有教紧密的关系,他们有教丰富的实验经验和感性认识,经过几年的系统学习,可以学到相应的理论知识,使他们对自己的工作有一种新的认识,他们可以利用所学知识对原来的工作方式、工作程序、工作工具进行改进,以提高工作效率。
2、内容要新
工科论文除了具有理论性之外,更重要的是它的实践性和实际操作性。工科各学科发展非常之快,往往教科书刚进入课堂,内容就已经落后了。待学生毕业时,所学知识可能几近淘汰,所以学生选题要注意所用知识不能陈旧,要能跟上学科的发展。
3、题目要大小适当,难易适度
论文题目不宜过大,否则必然涉及的范围大广。学生处涉科研,普遍存在着知识面窄、理论功底不足的问题,再加上学生主要以业余学习为主,题目太大,势必讲得不深不透,乃至丢三落四,难以驾驭。因此,选题必须具体适中。
题目选择要难易适度。过难,自己不能胜任,最后可能半途而废,无法完成论文;太容易,则论文层次太低,不能很好地反映几年来的学习成绩和科研水平,同时自己也得不到锻炼。
选题最好能合乎个性兴趣爱好,如果自己对论题兴趣很高,就会有自发的热情和积极性,文章就容易写出新意来。
四、毕业设计(论文)选题
选题是决定毕业设计(论文)训练成败与质量好坏的关健之一。
1、电子信息科学与技术专业本科从选题的内容上可以分为理论型毕业设计(论文)和应用型毕业设计(论文)两大类。
2、从本科毕业设计(论文)课题的来源,也可以分为科研开发型和自确定型毕业设计(论文)两大类。
3、从电子信息科学与技术专业本科毕业设计(论文)所涉及的研究领域来看,又可以将其划分为如下一些领域:
(1) 集成电路的测试与故障诊断
(2) 集成电路的设计与分析
(3) ARM的设计与应用
(4) 信号与信息处理
(5) 单片机应用系统开发
(6) 仪器、仪表的设计开发与改进
(7) 视频、音频信号处理技术
(8) 可编程器件、EDA技术
(9) 新型电源的开发与应用
(10) 各种电子电路的设计
(11) 微机接口电路的设计
(12) 电子电路的软件仿真技术
(13) 太赫兹电子技术
(14) 测试控制系统的设计与仿真
(15) 数据采集系统设计
(16) 虚拟仪器
D. 求应用电子技术毕业论文12000字
兄弟啊,我不敢给你啊,不然你的毕业论文就是造假,不能毕业了…
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题目:基于“定时程序控制器”的XX设备控制装置
控制什么设备可自己选定,例如:气缸控制、电机控制、水位控制、机械手控制等。多维精控网站有很多相关应用示例,可作为毕业设计的基本内容。
定时程序控制器用于设备自动化控制中作为定时及程序控制,基于定时控制为基础通过设置实现不同功能的程序控制功能,可以大大简化实现设备控制的难度。最大特点为:无需编程,简单易用,以表格设置方式代替传统编程,大大降低了应用过程中的难度,非常适合不熟悉编程的人员使用。
TPC8-8TD是基本型定时程序控制器,可以设置60行功能数据,每行设置的功能数据即为多行的工作程序,可以设置每行的工作程序独立工作,或者执行完毕本行程序后启动或中止其他行程序的工作。
每行工作程序都有一个延时定时器和一个工作定时器,可以对其分别设置为不同的延时定时时间和工作定时时间。两个定时器轮换工作,延时定时器作为本行程序启动后的延时,延时结束后转为工作定时器工作。两个定时器可以设置为循环工作,循环次数可为1——65535次,或者设为无限循环,从而实现断续地输出不同间隔的定时控制。定时时间的设置比较灵活,可以在50毫秒——24小时范围内任意设置,每当间隔50毫秒。
基本型的定时程序控制器具有8路输入通道,输入通道作为启动和停止单行程序或多行程序的输入控制端,可以直接连接开关、接点、开关量传感器及逻辑电平变化等开关量信号作为输入控制。每行程序可以根据需要任意选择设置不同的或者相同的输入端作为控制端,每个输入端允许在多行程序中独立使用或者重复利用。
基本型的定时程序控制器具有8路输出通道,每个输出通道是一个输出端,可以直接驱动控制电磁阀、继电器等负载。每行程序可以根据需要选择设置任意输出端作为本行程序控制的输出端,每个输出端允许在程序行中独立使用,或者在多行程序中重复利用。
定时程序控制器采取光电及电磁多重隔离技术,可靠性高,抗干扰能力强,是用于设备定时程序控制的理想控制装置。
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G. 电子技术毕业论文
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摘要:简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用,对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料,与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器,在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。
关键词:生物传感器;发酵工业;环境监测。
一、 引言
从1962年,Clark和Lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里,生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主,但是由于酶的价格昂贵并不够稳定,因此以酶作为敏感材料的传感器,其应用受到一定的限制。
近些年来,微生物固定化技术的不断发展,产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件,与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外,还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前,光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术(PCR)的发展,应
用PCR的DNA生物传感器也越来越多。
二、 研究现状及主要应用领域
1、 发酵工业
各种生物传感器中,微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质,并且发酵液往往不是清澈透明的,不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰,并且不受发酵液混浊程度的限制。同时,由于发酵工业是大规模的生产,微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。
(1). 原材料及代谢产物的测定
微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定,代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成,利用微生物的同化作用耗氧,通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量,从而达到测量底物浓度的目的。
在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要,用荧光假单胞菌(Psoudomonas fluorescens)代谢消耗葡萄糖的作用,通过氧电极进行检测,可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比,测定结果是类似的,而微生物电极灵敏度高,重复实用性好,而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。
当乙酸用作碳源进行微生物培养时,乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长,因此需要在线测定。用固定化酵母(Trichosporon brassicae),透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。
此外,还有用大肠杆菌(E.coli)组合二氧化碳气敏电极,可以构成测定谷氨酸的微生物传感器,将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内,由细菌—胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。
(2). 微生物细胞总数的测定
在发酵控制方面,一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面,细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定,其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。
(3). 代谢试验的鉴定
传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此,可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。
2、 环境监测
(1). 生化需氧量的测定
生化需氧量(biochemical oxygen demand –BOD)的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的BOD测定需要5天的培养期,操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大,不宜现场监测,所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前,有研究人员分离了两种新的酵母菌种SPT1和SPT2,并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量BOD,其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中BOD的测定,其测量最小值可达2 mg/l,所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器,用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料,在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存,浸泡后即恢复活性,为海水中BOD的测定提供了快捷简便的方法[4]。
除了微生物传感器,还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的BOD值。该传感器的反应时间是15min,最适工作条件为30°C,pH=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响(在1000mg/l范围内),并且不被重金属(Fe3+、Cu2+、Mn2+、Cr3+、Zn2+)所影响。该传感器已经应用于河水BOD的测定,并且获得了较好的结果[4]。
现在有一种将BOD生物传感器经过光处理(即以TiO2作为半导体,用6 W灯照射约4min)后,灵敏度大大提高,很适用于河水中较低BOD的测量[5]。同时,一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的BOD值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管,假单胞细菌(Pseudomonas fluorescens)用光致交联的树脂固定在反应器的底层,该测量方法既迅速又简便,在4℃下可使用六周,已经用于工厂废水处理的过程中[5]。
(2). 各种污染物的测定
常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。
测量氨和硝酸盐的微生物传感器,多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(NOx-),它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的NOx-进行了测量,其效果较好[6]。
硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在pH=2.5、31℃时一周测量200余次,活性保持不变,两周后活性降低20%。传感器寿命为7天,其设备简单,成本低,操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量,所用细菌是Chromatium.SP,与氢电极连接构成[7]。
最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌,此种细菌含有荧光基因,在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白,从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内,制成微生物传感器,用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌(E.coli)中,用来检测砷的有毒化合物[8]。
水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前,有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来,以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为:pH=7.4、35℃,连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属(Pseudomonas rathonis)制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器,将微生物细胞固定在凝胶(琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐)和聚乙醇膜上,可以用层析试纸GF/A,或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联,长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。
还有一种电流式生物传感器,用于测定有机磷杀虫剂,使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶,对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol,在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器,使用丙酮酸氧化酶G,与自动系统CL-FIA台式电脑结合,可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐,在25°C下可以使用两周以上,重复性高[12]。
最近,有一种新型的微生物传感器,用细菌细胞作为生物组成部分,测定地表水中壬基酚(nonyl-phenol etoxylate --NP-80E)的含量。用一个电流型氧电极作传感器,微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上,其测量原理是测量毛孢子菌属(Trichosporum grablata)细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min,寿命为7~10天(用于连续测定时)。在浓度范围0.5~6.0mg/l内,电信号与NP-80E浓度呈线性关系,很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。
除此之外,污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的,基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌(Vibrio fischeri)体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌(Alcaligenes eutrophus (AE1239))中,细菌在铜离子的诱导下发光,发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中,可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前,这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。
还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母(Saccharomyces cerevisiae)重组菌株作为生物元件,这些菌株带有酒酿酵母CUP1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacZ基因的融合体。其工作原理,首先是CUP1启动子被Cu2+诱导,随后乳糖被用作底物进行测量。如果Cu2+存在于溶液中,这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源,这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围(0.5~2)´10-3mol范围内测定CuSO4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中,使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度,其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔,所需时间为60~100min[15][16]。
用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功,使用嗜碱性细菌Alcaligenes cutrophus,并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量,其结果令人满意[17]。
估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌( cyanobacterium Spirlina subsalsa)和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质,对三种主要污染物(重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂)的不同浓度进行了测定,均可监测到它们的有毒反应,重复性和再生性都很高[18]。
近来由于聚合酶链式反应技术(PCR)的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用,不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用PCR技术的DNA压电生物传感器,可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上,用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的DNA样品进行同样的杂交反应并由PCR放大,产物为气单胞菌属(Aeromonas hydrophila)的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因,这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。
还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质,目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的PSP毒素[20]。DNA传感器也在迅速的得到应用,目前有一种小型化DNA生物传感器,能将DNA识别信号转换为电信号,用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性,并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法,目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。
H. 应用电子技术专业毕业设计(论文)
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