基于合泰單片機(jī)便攜式農(nóng)藥殘留速檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、.................................................................................二、作品介 三、工作原 四、作品功能、特 五、作品結(jié) （一）硬件部 （二）部 六、設(shè)計(jì)方 七、測試方 八、操作方式、使用手 九、附 （一）未來開發(fā)方 （二）參考資 （三）其隨著大規(guī)模使用，中國蔬菜殘留超過的比例為22.15%，部分地區(qū)比例為80%。致使農(nóng)作物中，環(huán)保局證實(shí)，92種以上可以，90%殺蟲劑可以。受殘留毒害所造成的該系統(tǒng)主要分為五個(gè)部分，一是光電檢測部分，二是與處理部分，三是控制部分，四是智能語音 研發(fā)這種微型的智能型的殘毒快速檢測系統(tǒng)非常必要和及時(shí)，解決殘：殘留檢測雙波正交朗伯一比爾定律光譜分析ADC特殊光電二極其是果蔬類農(nóng)作物。然而現(xiàn)有的檢測方法大多耗時(shí)長，不能現(xiàn)場檢測。因此開發(fā)一種快速、便攜、穩(wěn)定的檢測他實(shí)現(xiàn)的智能檢測系統(tǒng)越來越受人們的青睞，且是一種發(fā)展趨勢。在狠抓食品安全的今天，開發(fā)這種微型的智能型的殘毒快速檢測系統(tǒng)非常必要和及時(shí)，能夠快速，準(zhǔn)確檢測出殘留物，從而解決殘留的檢測本作品能夠快速檢測出農(nóng)作物中的殘留量，當(dāng)含量時(shí)，檢測儀會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲音。這也為農(nóng)民提供了便利，他們檢測的時(shí)候，只需聽是否有聲就可以知道是否。食品安全監(jiān)測更可以方便地使大幅度提高了檢測的效率。檢測結(jié)果使用大屏的液晶顯示，比較直觀，避免。雖然原理復(fù)雜，但是使用者本品進(jìn)了方的新其最是采波技，補(bǔ)單光同檢物成少缺其，用多長同峰，量靈度，免測。次，采了類量中DC率最高的（AD7705），分辨率為16bit,首次與合泰高性能的單片機(jī)（HT32F1765）相結(jié)合，綜合處理性能的到快速，精確，普通群眾和科研都可以使用的速檢儀已迫不及待。研制的殘留速檢儀能夠快速檢測目前，我國對(duì)殘留的檢測主要還是依靠專業(yè)來進(jìn)定，主要檢測方法為氣相色譜法、液相色用于分析。對(duì)于地大物博的我國來說，采用復(fù)雜的傳統(tǒng)檢測儀器對(duì)殘毒進(jìn)行檢測失去了現(xiàn)場檢測以便及測在殘究中一測重要物度的光譜分技研一便式的殘快檢儀利光系有磷行些殊光，過中生光收反等光通光探器和大后轉(zhuǎn)電且放，一條下壓小與濃成正，過測壓大來定留濃。1）散光度法是基于光學(xué)中的朗伯一比爾定律。它描述了吸光度、液層厚度及溶液濃度之間的定量關(guān)系。定的關(guān)系。1927年，朗伯(Lambert):一束單色光通過透明溶液介質(zhì)時(shí)，光能被吸收一部分，被吸收的光能量與溶液介質(zhì)厚度有一定的比例關(guān)系。1852年，比爾(Beer)作了類似實(shí)驗(yàn)，光強(qiáng)度變化與溶液中溶液濃度也存在類2）對(duì)于特定的，其組分穩(wěn)定，且各組分的含量也一定，所以特定種類的有穩(wěn)定的吸收光譜，對(duì)特定波長的光有確定的吸收能力，即確定的吸光系數(shù)。這是可對(duì)進(jìn)行定量分析的先決條件。對(duì)特定種類的，在特定波長處，其吸光系數(shù)k為常量，在液層厚度d一定時(shí)，恒為常量。并且入射光強(qiáng)度I1?？捎上到y(tǒng)試驗(yàn)測定，且恒定(有恒定的光源保證)，透射光強(qiáng)度I2可由紅外傳感器測定，這樣便可求出吸光度A?？梢姷臐舛菴與其吸光度A，在特定條件下呈簡單的線性、正比關(guān)系。以吸光度A對(duì)濃度C作圖，會(huì)得到一條通過原點(diǎn)的直線，該直線稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線AC間的這種確定關(guān)系，就可以A接求出。在特定條件下，物質(zhì)吸光A其濃C間系統(tǒng)的測量范圍。對(duì)液層厚度d需要補(bǔ)充說明的是:液層厚度在概念上有別于光路長度和光程。液層厚度為吸收池的只有當(dāng)光束垂直入射時(shí)，液層厚度才與光路長度的定義相同。在光吸收定律中這兩個(gè)名詞同義1、圖22圖 圖2雙波正交技術(shù)原理性圖如圖3圖圖一光頻段的電子系統(tǒng)。光電系統(tǒng)基本模型圖如圖4所示光4光電系統(tǒng)基本模光:是指接收光信號(hào)的設(shè)備，通常包括以下3個(gè)模塊5光殊光電二極管發(fā)射400nm600nm的光，從相互垂直的方向照射，形成正交光，待光透射試管穩(wěn)定后，主控系統(tǒng)求，采取程控自動(dòng)增益，使其最終放大的信號(hào)滿足需求，最終經(jīng)濾波后傳給ADC處理器。ADC處理單元與HT32出一種新的檢測技術(shù)——雙波正交技術(shù)、散光度法和光譜分析技術(shù)相融合。其中雙波正交技術(shù)是自主研發(fā)的，結(jié)合了高精度、高分辨率的光譜分析儀，注入相關(guān)數(shù)據(jù)。無化的高低，都可以滿足他們的需求及其在經(jīng)濟(jì)效益，為蔬菜水果批發(fā)商、采購商提供簡便而且行之有效的殘留測量，而且還可以為研制高性能的酶抑。在一定條件下，有機(jī)磷和氨基甲酸酯類對(duì)膽堿酯酶正常功能有抑制作用，其抑制率與的濃本過程非常復(fù)雜，不利于大眾使用。加之儀器價(jià)格昂貴，也高，一般人不能接受?；瘜W(xué)發(fā)光法。一般采用高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光體系檢測殘留的濃度，發(fā)光效果并不明顯。通過光照與化發(fā)光法相結(jié)合來提高發(fā)光強(qiáng)度，這種將光照與化學(xué)發(fā)光法結(jié)合的技術(shù)稱為光誘導(dǎo)化學(xué)發(fā)光?；瘜W(xué)反應(yīng)不易易受外界，測量部分功能已經(jīng)模塊化，便于檢測和更換而且采用了高達(dá)16位的ADC進(jìn)行模數(shù)換，極大提高了檢測結(jié)果的精度，超過了市場上的2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。而且還有自動(dòng)語音功能，設(shè)計(jì)為便攜式測量裝置，體積小，可以隨身攜帶，采取6V（4節(jié)電池）供電，整機(jī)價(jià)格低廉，滿足大眾和的單片機(jī)為處理器，同時(shí)加上各種功能外設(shè)。在系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中，CPU采用盛群半導(dǎo)體公司的HT32F1765，該以Cortex-M3為內(nèi)核。整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖如圖6所示。電電源模模按鍵控模Cortex-控制模語音自 模液晶顯傳感器模光源模圖6本系統(tǒng)主要包括光電傳感器、電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、HT32處理器模塊電路、LCD接口電路、串口通信、 進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，由硬件濾波、濾波等分析處理后得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，最終測得的結(jié)果將實(shí)時(shí)顯示在LCD屏上早期的微控制器都是8位或者4位的，隨著科技發(fā)展以及工業(yè)控制需求的提高，16位的微控制器受到關(guān)注，32位單片機(jī)性價(jià)比和可開發(fā)程度都比較高，因此，本設(shè)計(jì)在盛群單片機(jī)中進(jìn)行選型。理器主要負(fù)責(zé)信號(hào)、濾波處理、LCD顯示、數(shù)據(jù)管理等功能。到保證。因此，在對(duì)微處理器進(jìn)行選型時(shí)，希望集成的單元能夠盡量滿足設(shè)備控制的需求。權(quán)衡以上幾個(gè)方面，并且考慮到系統(tǒng)的應(yīng)用需求，通過多方比較后最終選擇盛群半導(dǎo)體公司推出的擁有32位內(nèi)核的HT32系列微處理器。HT32F1765得益于ARMCortex-M3內(nèi)核多項(xiàng)新型的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，擁有復(fù)位電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等，具有性能優(yōu)異，功耗超特點(diǎn)，能充分滿足本系統(tǒng)的應(yīng)用需求。7蓋子打開放置試暗圖7暗室模型圖輸出電流等，從而對(duì)電源器件進(jìn)行選型。本系統(tǒng)中，選取MAX1771穩(wěn)定電源電壓，max665c為系統(tǒng)提供負(fù)電壓，同時(shí)也保證電源的高效利用。如圖8所示8量監(jiān)測電路，保證電源持續(xù)高效地供應(yīng)。電量監(jiān)測電路如圖9所示圖圖9保證光源在恒定功率下工作，這是整個(gè)系統(tǒng)中重要的一環(huán)。如10響斷需選合合的路對(duì)弱號(hào)行大得穩(wěn)的壓號(hào)為面信處電提路如圖所圖 信號(hào)多級(jí)放大及程控增益電光電晶體管檢測得到的微弱電流信號(hào)經(jīng)過放大濾波后得到電壓信號(hào)，將該信號(hào)送至AD7705輸入端，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換成供系統(tǒng)處理的數(shù)字量。本系統(tǒng)使用Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換AD7705，兼容SPI、QSPA、MICROWIRE和DSP接口，A/D轉(zhuǎn)換精度高達(dá)16位，2個(gè)全差分輸入通道，各通道的A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)兩個(gè)模擬量通道進(jìn)行快速，滿足本課題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。A/D轉(zhuǎn)換電路的時(shí)序圖如圖12、13所示圖圖 讀周期時(shí)序圖 寫周期時(shí)序AD7705的編程功能用片內(nèi)寄存器的設(shè)置來控制。對(duì)這些寄存器的寫/讀操作通過期間的串行接口來完成。AD7705串行接口包括5個(gè)信號(hào)：即CS、SCLK、DIN、DOUT和DRDY。DIN線用來向片內(nèi)寄存器傳輸數(shù)據(jù)，而DOUT線用來寄存器里的數(shù)據(jù)。SCLK是串行時(shí)鐘輸入，所有的數(shù)據(jù)傳輸和SCLK信號(hào)有關(guān)。DRDY線作為狀態(tài)信號(hào)，以提示數(shù)據(jù)什么時(shí)候已準(zhǔn)備好從寄存器讀數(shù)據(jù)。輸出寄存器中有新的數(shù)據(jù)字段時(shí)，DRDY在用來選擇器件，在有許多器件與串行總線相連的應(yīng)用中，它也用于對(duì)系統(tǒng)中的AD7705。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖14圖圖 A/D轉(zhuǎn)換電 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜的功能。設(shè)計(jì)流程圖如圖15所示是是是圖 設(shè)計(jì)信號(hào)程序設(shè)精確農(nóng)殘檢測數(shù)據(jù)對(duì)于后面進(jìn)一步的分析有著重要的意義，本系統(tǒng)采用AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它有2個(gè)通道，最快轉(zhuǎn)換速度為lus，可以同時(shí)對(duì)2個(gè)模擬量進(jìn)行快速。由于農(nóng)殘檢測儀數(shù)據(jù)的頻率要求不是很高，使用AD7705足以滿足系統(tǒng)采樣需求，此外，采用AD7705還降低了開發(fā)成本，提高了采樣的穩(wěn)定性。圖16流程的數(shù)據(jù)融合算法有:平均法、卡爾曼濾波、貝葉斯估計(jì)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、DS理論、模糊推理法等，以上的這 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性 ，用平值波到結(jié)更理。此對(duì)統(tǒng)字波在方存的題在計(jì)義較合感器數(shù)有的況。關(guān)系，但是由于光電傳感器和A/D部分均存在一定的系統(tǒng)誤差，使得被檢測的物質(zhì)濃度與最終得到的數(shù)字量之圖17線性插求出，因此使用一個(gè)插值函數(shù)f(x)替代g(x),插值函數(shù)的多項(xiàng)式的一般形式為： g(x)a0a1xa2x......an1 anf(xi)g(ax0by0ax1by1g(x)

0(xx x1 yy(yy)(xx0)/(x1 //ADC算法折線插值算floatline(int{intif(x<adc[0])returnif(x>adc[N])return(wn);if(x<adc[i+1])break;}ADC程序段：#include"systemh"#include"delayh"#include"usarth"void //AD7705初始化函voidAD7705_SyncSPI(void); //同步AD7705SPI接口時(shí)序voidAD7705_Send8Bit(uint8_t_data);//向SPI總線發(fā)送8個(gè)bit數(shù)據(jù) //從SPI總線接收8個(gè)bit數(shù)voidAD7705_WriteByte(uint8_t_data);uint8_tAD7705_ReadByte(void);uint16_tAD7705_Read2Byte(void);uint32_tAD7705_Read3Byte(void); //等待函數(shù)，等待DRDY{uint8_ti;uint16_tread=0;for(i=0;i<2;{ /*等待DRDY口線為0if(_ch=={}elseif(_ch=={}read=}return}#include"ht32f175x_275xh"#include"ht32f175x_275x_board.h"#include"delayh"#include"usarth"#include"ledh"#include"key.h"#include"ad7705.h"externvolatileboolgADC_SINGLE_EndOfConversion;//ADC斷標(biāo)externu32int{u8 charu8u16adc1;//ADCfloatcal; //初Init_AD7705();{{AD7705_ReadAdc(1);//}//使用算法得到當(dāng)前濃}}范圍大等特點(diǎn)。因此，采用了C語言進(jìn)行編程開發(fā)3)費(fèi)用：本項(xiàng)目總共費(fèi)用達(dá)5000元左右，包括元器件，資料打印費(fèi)，郵差費(fèi)，模具制作，PCB制版等關(guān)費(fèi)樣試雙液管正晶

圖 檢測儀整機(jī)測試步供：0000000000ADC2圖191、使用前用先給設(shè)備供電，供電方式有兩種，一是使用干電池供電，二是使用5V直流電通過miniUSB3、按控制面板操作區(qū)的ON/OFF鍵，啟動(dòng)設(shè)彭麗瓊.殘留檢測技術(shù)進(jìn)展[fJ].綠色科技，2011(6):32-: : RamiAkkad,WolfgangSchwack.Multi-enzymeinhibitionassayforthedetectionofinsecticidalanophosphatesandcarbamatesbyhigh-performancethin-layerchromatographyappliedtodetermineenzymeinhibitionfactorsandresiduesinjuiceandwatersamples.JournalofChromatograpB，2010,878(17):1337-1345AnaAguera MarianoContreras JuanCrespo.Multiresiduemethodfortheysisofmulticlasspesticidesinagriculturalproductsbygaschromatography-tandemmassspectrometry.yst2002，127:347-354鐘鋒，，等.殘留檢測的技術(shù)研究進(jìn)展[fJ].世界，2008,30(6):41-RamiAkkad，WolfgangSchwack.Multi-enzymeinhibitionassayfordetectionofinsecticidal andcarbamatesbyhigh-performancethin-layerchromatography.JPC-JournalofPlanerChromatographyModernTLC，2008，21(6):411-趙明富，胡建敢，全曉莉等.基于光譜差分吸收技術(shù)的殘留檢測研究[[J].激光雜志，2012,33(1):s7-s8[11]薛龍，黎靜，劉木華.基于高光譜圖像技術(shù)的水果表面殘留檢測試驗(yàn)研究[fJ].光學(xué)學(xué)報(bào),2008，28(12):[12]著著，彭彥昆，等.基于高光譜熒光技術(shù)的葉菜殘留快速檢測fJ].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010,26(2):2-sKazuhikoTsukagoshi}NaoyaJinnoandRiichiroNakajima.DevelopmentofaMicroTotalysisSystemIncorporati