Microfluidic Chip Simulation

2018年夏季学期基础程序设计训练第一周大作业.

• Microfluidic Chip Simulation
  • User Guide
  • Features
  • Development
  • License

User Guide

基本功能

• Initialize: 绘制指定结构的初始芯片.
  • 点击工具栏中的Initialize或通过快捷键Alt-I
• Process: 计算芯片流速/流量/浓度.
  • 点击工具栏中的Process或通过快捷键Alt-P
  • 流速/流量/浓度均经过归一化(Normalize)处理.
  • 该功能可使用的条件:
    • Initialized
    • 恰有2个输入管道
    • 恰有3个输出管道
    • 所有输入, 输出管道相连
  • 显示流速/流量/浓度均经过线性归一化(Normalize)处理.
• Maintain: 根据指定流速, 流量, 浓度, 在给定芯片基础上自动微调得到拥有更接近的输出的芯片.
  • 点击工具栏中的Maintain或通过快捷键Alt-M
  • 微调的结果综合考虑了指定流速, 流量和浓度.
  • 该功能可使用的条件:
    • Processed

图形化芯片设计界面

• 鼠标判定范围以宽度为200的管道(标准管道)为准.
  • 以防管道太小无法点击
• 左键单击添加/删除管道
  • 若管道不存在, 添加一个管道.
    • 若还原之前在此处被删除的管道依然合法, 则还原.
    • 若还原之前在此处被删除的管道会导致不合法情况出现, 则被添加的管道拥有可以允许的最大宽度.
    • 保证每时每刻每个管道都能以至少20μm的宽度被添加.
• 右键单击修改管道宽度
  • 与相邻管道的最小间距是200μm
  • 管道最小宽度是20μm
  • 若相邻管道不存在, 假设相邻的管道依然拥有20μm的最小间距.
• 鼠标置于管道上时, 显示管道当前宽度.
• 一旦有修改操作发生, 会将所有管道的颜色置白, 表示进入修改状态.

Features

响应式布局

• 弹窗不允许修改窗口长宽.
• 管道显示宽度可根据窗口长宽调整.
• 3%的空白边界预留.
• 依据芯片大小设置窗口最小长宽.

界面设计

• 风格
  • 黑暗主题: 感谢ColinDuquesnoy提供的QDarkStyleSheet
  • 纯白图标: 白色是管子们的颜色!
• 快捷键体系
  • 所有快捷键(Alt-?)均以下划线提示
  • 可使用Ctrl-Tab/Ctrl-Shitf-Tab在不同界面间切换.
• 管道颜色
  • 未经Process计算时, 所有管道是白色
  • 在Process/Maintain后会对管道上色
    • 不与输入/输出管道联通的管道是白色
    • 根据流速/流量/浓度对管道涂色.
      • 通过HSL色彩空间中, 色相(Hue)在[0,0.5]线性区分.
      • 即流速/流量/浓度为0, 对应管道是红色(Red), 流速/流量/浓度为1, 对应管道是青色(Cyan).

Development

工程设计: 基本参照MVC架构

• MainWindow: 主界面及中央控制器, 负责基本功能调度.
• Chip: 存储芯片信息, 负责芯片算法.
• Widget: 负责绘制芯片, 接受鼠标事件.

算法部分

• 流速/流量计算: 高斯消元
• 浓度计算: 拓扑排序
• 自动化设计: 爬山

License

鸣谢ColinDuquesnoy提供的QStyleSheet.