电子与科学技术毕业论文

全文地址 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（）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=、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，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（）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=、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()´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]。

1 绪论 (3) LED简介 (3) LED简介和构成 (3) LED屏的分类 (4) 颜色可以分为 (4)按显示器件分类 (5)按显示方式分类 (5)按发光点直径分类 (6).按显示方式分类 (6)2 LED点阵显示屏 (7) LED显示屏的提出 (7) LED显示屏的需求 (7) LED显示屏的开发环境 (8) 显示屏驱动电路的选择 (8) 亮度连续可调 (8) 串行口的选择 (9)3 系统的具体设计与实现 (10) 系统总框图 (10) 硬件条件 (10) 驱动部分 (11) LED显示屏行驱动电路 (11) LED显示屏列驱动电路 (12) 亮度连续可调 (13) 刷新频率的计算 (13) 键盘 (13) 软件方面 (14) 主程序的流程图 (14) 按键程序 (15) 行列的扫描 (15)4 AT89S52部分程序码 (16)5 测试、结果及分析 (17) 基本功能 (17) 发挥部分功能 (17) 其他发挥部分功能 (17)6 总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)1 绪论 概述LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子﹑光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。[9]它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕,以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点,在短短的十来年中,迅速成长为平板显示的主流产品,在信息显示领域得到了广泛的应用。[5] LED简介和构成LED(Light Emitting Diode)即发光二极管是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。[9] LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。[4]近几年来,它得到迅猛的发展和广泛的应用。从七十年代起,已有人开始用LED做为发光像素研制LED显示器。随着微机技术的发展和LED器件的成熟,LED 显示屏也得到迅猛的发展。目前已研制出多种规格的LED 屏,从色彩上讲有单色、多色、全色显示屏,从显示尺寸上讲,LED屏现已做到了数百平方米。[4]现已形成了一个新兴的高科技产业。最近,蓝色、纯绿色超高亮发光二极管相继研制成功并已商品化,用LED制成室外"大彩电"已成为现实,它标志着 LED显示技术达到了一个新的高度。LED显示屏是用发光二极管作显示像素而构成的显示屏,受空间限制小,适合于几平方米到几百平方米的屏幕,在此范围内和其它几种屏幕相比有较强优势,可表现文字、图形、图像、动画和视频,能较好地适应各种使用环境。[5] LED显示屏系统一般由微机、发送控制板、接收控制板、显示屏屏体、稳压电源及金属框架等部分构成。[5](1)微机微机主要用于大屏幕系统的操作和控制,体现在上层软件部分。用来制作、编辑欲显示的内容,包括文字、图像、表格,并设置各种节目的播放顺序及画面停留时间等。编辑完成后,微机用来运行播放制作好的内容。微机播放时,内容在微机的显示器上显示出来。电子信息与科学技术在现代工程管理中的应用【摘要】近年来,我国经济的迅猛发展把工程管理推入了人们的视野。随着社会的进步与发展,计算机信息技术发展水平也日渐提高,采用信息技术应用到工程管理中,其工作间将会大大减少,工作质量、工作效率也会得到大大提高。因此,电子信息和科学技术在现代工工程管理中的应用在我国现实生活中具有着十分重要的意义。【关键词】电子信息;科学技术;工程管理;应用在当前,随着电子信息科学技术的发展,在工程管理的领域中,以计算机信息技术为主的电子信息技术,越来越得到重视,尤其是在建筑工程管理领域中,将计算机电子信息技术与工程管理进行有效的结合,促进两者的共同进步和发展,不仅能使计算机的电子信息技术得到运用,还能提高工程的管理质量,在建筑工程造价管理和项目管理以及施工管理的工作中都产生了重要的作用。1 电子信息科学技术在工程领域中的应用现状企业的信息化管理系统是集组织模式、企业规范、业务流程以及信息技术为一体的综合化管理体系。计算机中的应用改变了传统的工程管理方法,提高了劳动生产力。但在施工的生产管理、施工过程的控制和监督等方面还是比较落后的。如何使用计算机信息技术对建筑业结构进行优化,如何提高企业与项目的管理水平,以及如何提高劳动生产率都是值得认真探讨和研究的紧迫课题。我国现代的工程承包、施工内容都非常丰富、涉及面极广、建设周期较长,加上经济环境错综复杂,使我国工程建设企业都面临着潜在风险。所以,如何利用快速发展的信息技术来对落后的局面进行改善,已变成企业首要解决的工作。从工程管理程序上来分析,工程管理的思路是信息分析、投标报价、工程施工、工程财务结算。财务领域和投标的计算机应用,在一般企业中只是作为工具使用,并未体现管理的功能。大型企业具有雄厚实力与规范管理,都在乎计算机信息技术的应用。在目前,市场上所引用的项目工程管理软件,主要侧重工程施工的进度控制与资源的总体调配,涉及工程管理中的高层理论化管理。但在我国实际使用中却不能适应工程的变化,资源的调配计划确实做得很好,但施工现场物资资源的调用没有按原计划进行,导致计划的全盘落空。针对现场管理的重要环节,并没有应用到采购、存储、领出和工地消耗为一体的计算机管理系统。工程的进度一直都以来是工程施工的首要任务,工程的按时完成是最重要的。但是,要提高企业的经济效益,只是讲进度是不够的,成本控制是效益的体现,随着市场的经济体制逐渐成熟,成本控制已成为施工企业中重要任务。2 电子信息科学技术在建筑项目工程管理中的功能建筑工程的项目管理是脑力劳动,它主要是依据建筑工程建设工作的实践经验,处理协调各方面的要求,把各项目资源分配到时间节点和恰当环境中,实施动态调整,以合理经济的方式完成预定的目的。电子信息科学技术在建筑工程的项目管理功能主要有以下几点: 完成建筑工程在企业内部进行数据共享现代化的建筑工程项目中的电子信息科学技术系统运用了相对完善的数据管理,它的最大优势是确保数据共享。建筑工程项目管理可以利用那些管理数据共享作为企业内部所采用的标准。现代数据库的管理系统能够运用搜索方法,从上百万数据中寻找到指定的数据,这个过程只需要短短的几秒钟就可以实现了。 保证统计的数据具有准确性建筑项目的资料数据能够以动态的方式将准确性的指定内容提交给工程项目管理人员,防止了人为因素所带来的各种缺点,有效的阻止了时间上的拖延和实际状况的错误判定。如果不能有效的解决这些问题,就会给工程项目带来不便。电子信息科学技术对工程项目进行模拟实施,在较短的时间内把同一项目进行千万次的模拟,因此,统计信息能帮助建筑工程的管理人员进行有效的实施决策管理。 完成数据间的通信通过电子信息科学技术和网络技术,能完成建筑工程管理人员间的信息通信和发布,通过网络技术和公用传讯方式可以将企业总部和建设的施工现场联系起来,从而使供货商和各方之间进行信息交流,完成对远程数据的管理。3 提高工程管理电子信息科学技术应用水平的措施 在掌握施工项目管理的信息化基础上,制定正确计划将电子信息科学技术应用于建筑项目工程管理是工作中的重要内容。不能只把信息化应用看作企业点缀,要把信息化的应用落到实处,处理建筑工程管理中的紧要问题,从而最大程度的发挥信息化技术作用。提高工程施工中的效率和水平对企业发展具有重要意义,所以,我们要利用电子信息科学技术来改造目前的水平与技术。提高工程管理的信息化,关键之处在于电子信息科学技术在其应用水平上的高低。企业要根据建筑工程施工管理所涉及到信息的存储自动化、信息的收集自动化、信息的检索工具化等技术和实际的管理水平,要制定出正确的计划,用科学的方法处理施工中出现的问题,进而最大化的实现现代化信息科学技术的有效率,逐步建立、完善工程施工的管理信息系统。 运用因特网、局域网等载体,实现信息共享和网上公办社会的不断发展,使建设项目的规模逐步扩大,建筑工程所涉及到的单位比较的多,文件和相关信息也繁多复杂。过往的项目管理信息方式都是以纸为分析、记录的载体,分析整理后的数据还要一层层的经过多个部门进行转交,最后到达决策者的手中。这样的办公方式不仅仅浪费时间、财力和人力,还会降低工作效率,最主要的原因是因为转交次数过多而导致信息交流的完好性和有效性受到了严重的影响。因此,在这个信息的时代,要运用科学有效的信息技术来分析、传输第一手信息,并及时向决策者转达信息,从而才能提高工程施工的管理水平。 开发相关的应用系统在因特网上开发出各种工程项目的信息管理系统,建立大的数据库和链接,把网上查询、网上投标、网上材料采购、网上会议等信息公布在大家面前,向有意向人员展现出一个信息交流和共享的平台,把纵向的信息交流方式转变为平行,这样的方法不仅能提高工作效率和信息准确性,还能促进企业间的沟通和合作,提高决策的准确度。在施工的过程中,也要把项目管理的信息系统与技术软件应用到该过程的管理,从而提高管理水平和效率。4 结束语综上所述,我国在建筑项目工程管理所采用信息化发展获得了较大的成功。但与国外的信息化技术相比,我国还存在着很大的问题。每个企业都应该根据自身的实际情况,科学合理的把信息技术应用到工程管理中,从而提高工作效率,从企业的长远发展来看,信息化技术对企业发展具有着深远意义。完