農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 機(jī)械制造自動(dòng)化專業(yè)

目錄摘要、關(guān)鍵詞 3第一章緒論 3（一）研究背景 3（二）目的及意義 4（三）主要內(nèi)容 4第二章農(nóng)藥殘留簡(jiǎn)介 5（一）農(nóng)藥殘留 5（二）產(chǎn)生原因 6（三）目前發(fā)展?fàn)顩r 4第三章殘留農(nóng)藥 6（一）殘留農(nóng)藥 6（二）殘存農(nóng)藥的危害 6（三）最大殘留限量 7第四章殘留農(nóng)藥檢測(cè)方法 8（一）農(nóng)藥殘毒速測(cè)法 8（二）酶聯(lián)免疫法和色譜快速檢測(cè)法 8（三）擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥速測(cè)技術(shù) 11第五章農(nóng)藥殘存檢測(cè) 8（一）農(nóng)藥殘留檢測(cè)原理 8（二）農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀總體設(shè)計(jì) 8（三）農(nóng)藥殘留檢測(cè)軟件設(shè)計(jì) 11第六章農(nóng)藥殘留檢測(cè)的討論與研究 12第七章農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀系統(tǒng)性能的分析 14第八章結(jié)束語(yǔ) 14感謝語(yǔ) 16參考文獻(xiàn) 17農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀加熱系統(tǒng)摘要:隨著人們生活水平的提高，在各種吃的方面的要求也不斷提高，也特別重視食品安全。農(nóng)藥的應(yīng)用也越來(lái)越普及，所以相對(duì)于檢測(cè)瓜果蔬菜的農(nóng)藥殘留也是非常重要的，所以為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款能夠檢測(cè)農(nóng)藥殘留檢的一款加熱的測(cè)儀。通過(guò)利用這一個(gè)方式可以測(cè)儀這種不同濃度的農(nóng)藥殘留的液體進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該檢測(cè)儀反應(yīng)靈敏，可準(zhǔn)確鑒別農(nóng)藥殘留濃度的高低。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:農(nóng)藥殘留檢測(cè);單片機(jī);溫度傳感器;顏色傳感器PesticideresiduedetectorheatingsystemAbstract:Withtheimprovementofpeople'slivingstandards,therequirementsofvariousaspectsoffoodarealsoconstantlyimproving,andspecialattentionispaidtofoodsafety.Theapplicationofpesticidesisbecomingmoreandmorepopular,soitisalsoveryimportanttodetectpesticideresiduesinfruitsandvegetables.Therefore,wedesignedaheatinginstrumentwhichcandetectpesticideresidues.Thismethodcanbeusedtomeasurethedifferentconcentrationsofpesticideresiduesintheliquid.Theexperimentalresultsshowthatthedetectorissensitiveandcanaccuratelyidentifythelevelofpesticideresidues.Itrealizesthedesignrequirementsandhascertainapplicationvalue.Keywords:PesticideResidueDetection;SingleChipMicrocomputer;TemperatureSensor;ColorSensor第一章緒論1、研究背景就我國(guó)而言，它是一個(gè)農(nóng)業(yè)的大國(guó)，農(nóng)藥的一些發(fā)明能夠很大程度上提高了我們的糧食產(chǎn)量，就此而言那些有機(jī)磷的農(nóng)藥是我們最常使用的并且藥劑量最大的農(nóng)藥，由此這也慢慢的推動(dòng)了我們農(nóng)業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)在的農(nóng)藥出現(xiàn)以后，有越來(lái)越多的問(wèn)題殘留，但是農(nóng)藥又不得不成為那種缺少的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，凡是都是針對(duì)那種害蟲(chóng)、病蟲(chóng)等等傷害農(nóng)作物從來(lái)來(lái)保證保證那些農(nóng)作物的生長(zhǎng)，并且能夠提高農(nóng)作物單方面一些方面的具有非常有重要的作用。但是由于一些過(guò)量的使用或者用于不正當(dāng)?shù)氖褂媚承┓矫嬷?，我們所使用的農(nóng)藥的殘留及其污染物所引起的農(nóng)業(yè)環(huán)境并且?guī)в幸恍┦称钒踩牟划?dāng)問(wèn)題都逐漸的引起了我們老百姓的重視。因此我們對(duì)于有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的檢測(cè)也是我們特別重視的工作。對(duì)于控制那些農(nóng)藥的殘留是非常的危害人體的身心健康的，因此相對(duì)于那些農(nóng)藥殘留問(wèn)題與食品安全息息相關(guān)，最為有效的方法之一是加強(qiáng)對(duì)食品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的力度，需要研發(fā)農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀。目的及意義據(jù)我們了解，我們國(guó)家每年都是因?yàn)檗r(nóng)藥的使用不當(dāng)然后造成很多人們的農(nóng)藥中毒的事件高達(dá)上萬(wàn)件，對(duì)消費(fèi)者的身體健康和生命安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑，對(duì)消費(fèi)者健康安全起到?jīng)Q定性作用，因此，農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀的出現(xiàn)不僅是必然的，而且具有巨大的發(fā)展空間。傳統(tǒng)的氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)器(GC/MS)等農(nóng)殘分析檢測(cè)技術(shù)原理簡(jiǎn)單易懂，發(fā)展歷史悠久，應(yīng)用范圍廣泛，并且可以簡(jiǎn)化農(nóng)殘分析步驟。但是這種方法存在一定的弊端，檢測(cè)時(shí)運(yùn)行過(guò)成本過(guò)高，檢測(cè)的時(shí)效性不強(qiáng)，因此在現(xiàn)實(shí)檢測(cè)中并不能發(fā)揮其功效。這些不利因素給農(nóng)業(yè)部、質(zhì)檢總局、國(guó)家食品藥品監(jiān)管局等部門(mén)的日常工作帶來(lái)了很多不便之處，因此GC/MS檢測(cè)未能合理規(guī)避檢測(cè)難處，在市場(chǎng)推廣會(huì)受到很大程度上的阻礙。若能利用單片機(jī)的特性設(shè)計(jì)一個(gè)快速農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀，降低檢測(cè)的成本，縮短檢測(cè)時(shí)間，就能在各種需要的場(chǎng)所進(jìn)行大力推廣。因此本文主要研究了一款農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀，這款檢測(cè)儀的成本比較低、而且智能化程度也相對(duì)于較高、對(duì)于我們現(xiàn)在來(lái)講特別方便而又快捷，這是值得我們一些推廣的價(jià)值和實(shí)際的意義。3、主要內(nèi)容我所研究的是一個(gè)農(nóng)藥的殘留檢測(cè)儀。它主要由兩個(gè)部分組成，那兩個(gè)是化學(xué)反應(yīng)部分和反應(yīng)結(jié)果檢測(cè)部分。其中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程主要由恒溫裝置控制，以STC89C52單片機(jī)、DS18B20溫度傳感器和加熱片為主要器件。反應(yīng)結(jié)果檢測(cè)過(guò)程以TCS230顏色傳感器為核心器件，再經(jīng)過(guò)一些STC89C52芯片的一系列處理，將最后的那種反應(yīng)結(jié)果的變化從以三基色數(shù)值的形式來(lái)顯示在各個(gè)液晶顯示屏上，然后我們可以通過(guò)一些不同數(shù)值的變化從而來(lái)判定研究一些農(nóng)藥的殘留濃度，以此來(lái)進(jìn)行研究。農(nóng)藥殘留簡(jiǎn)介1、農(nóng)藥殘留農(nóng)藥殘留，主要是指農(nóng)藥使用后一個(gè)時(shí)期內(nèi)沒(méi)有被分解而殘留于生物體、收獲物、土農(nóng)藥殘留壤、水體、大氣中的微量農(nóng)藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質(zhì)的總稱。施用于作物上的農(nóng)藥，其中一部分附著于作物上，一部分散落在土壤、大氣和水等環(huán)境中，環(huán)境殘存的農(nóng)藥中的一部分又會(huì)被植物吸收。殘留農(nóng)藥直接通過(guò)植物果實(shí)或水、大氣到達(dá)人、畜體內(nèi)，或通過(guò)環(huán)境、食物鏈最終傳遞給人、畜。農(nóng)藥殘留問(wèn)題是隨著農(nóng)藥大量生產(chǎn)和廣泛使用而產(chǎn)生的。第二次世界大戰(zhàn)以前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥主要是含砷或含硫、鉛、銅等的無(wú)機(jī)物，以及除蟲(chóng)菊酯、尼古丁等來(lái)自植物的有機(jī)物。第二次世界大戰(zhàn)期間，人工合成有機(jī)農(nóng)藥開(kāi)始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。到目前為止，世界上化學(xué)農(nóng)藥年產(chǎn)量近200萬(wàn)噸，約有1000多種人工合成化合物被用作殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、殺藻劑、除蟲(chóng)劑、落葉劑等類農(nóng)藥。農(nóng)藥尤其是有機(jī)農(nóng)藥大量施用，造成嚴(yán)重的農(nóng)藥污染問(wèn)題，成為對(duì)人體健康的嚴(yán)重威脅。2、產(chǎn)生原因如果缺乏一些正確使用農(nóng)藥的基本知識(shí)基本上絕大多數(shù)都是一些農(nóng)民，而他們只是僅僅使用一些農(nóng)藥來(lái)進(jìn)行某得控制，其實(shí)產(chǎn)生的原因都非常簡(jiǎn)單：就像是這樣說(shuō)的結(jié)果不如殺蟲(chóng)效果好，見(jiàn)效快。但是還有某些的農(nóng)民都是不怎么講究用藥技術(shù)(就像是白粉病打葉的正面，霜霉病打葉的背面，不能在晴天正午打藥)，一旦認(rèn)為防治效果不佳，就加大用藥量，結(jié)果使病蟲(chóng)害產(chǎn)生了抗藥性。當(dāng)有了抗藥性的病蟲(chóng)害又在危害田間的蔬菜時(shí)，就施用更大的藥量來(lái)防治。如此惡性循環(huán)，蔬菜的農(nóng)藥殘留就會(huì)大大增加。更嚴(yán)重的是有的農(nóng)戶還違章在蔬菜上使用禁、限農(nóng)藥，用藥后，農(nóng)藥使用的安全間隔期還未到就忙于上市，那么這樣的話就很難不對(duì)人體產(chǎn)生的危害就更大了。第三章殘留農(nóng)藥1、殘留農(nóng)藥我們現(xiàn)在目前所接觸的的農(nóng)藥，有的時(shí)候在某系比較短時(shí)間內(nèi)能夠可以通過(guò)生物降解而之后產(chǎn)生為無(wú)害物質(zhì)，然而有一些有機(jī)氯類的農(nóng)藥特別難容易理解，就像是有些殘留性強(qiáng)的農(nóng)藥。我們可以根據(jù)那些殘留農(nóng)藥的一些特別的特性之后，可以將這些殘留性農(nóng)藥分為這三種情況：就像是一些特別的農(nóng)藥，容易在植物機(jī)體內(nèi)殘留的農(nóng)藥稱為植物殘留性農(nóng)藥，大家也能夠所看的到的就是六六六、異狄氏劑等；易于在土壤中殘留的農(nóng)藥稱為土壤殘留性農(nóng)藥，如艾氏劑、狄氏劑等；易溶于水，然而對(duì)于一些長(zhǎng)期殘留在水中的農(nóng)藥稱為水體殘留性農(nóng)藥，如異狄氏劑等。殘留性農(nóng)藥在植物、土壤和水體中的殘存形式有兩種：一種是保持原來(lái)的化學(xué)結(jié)構(gòu)；另一種以其化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物或生物降解產(chǎn)物的形式殘存。殘留在土壤中的農(nóng)藥通過(guò)植物的根系進(jìn)入植物體內(nèi)。不同植物機(jī)體內(nèi)的農(nóng)藥殘留量取決于它們對(duì)農(nóng)藥的吸收能力。不同植物對(duì)艾氏劑的吸收能力為：花生；大豆；燕麥；大麥玉米。農(nóng)藥被吸收后，在植物體內(nèi)分布量的順序是：根；莖；葉；果實(shí)。農(nóng)藥進(jìn)入河流、湖泊、海洋，造成農(nóng)藥在水生生物體中積累。在自然界的魚(yú)類機(jī)體中，含有機(jī)氯殺蟲(chóng)劑相當(dāng)普遍，濃縮系數(shù)為5～40000倍。2、殘留農(nóng)藥的危害農(nóng)藥進(jìn)入這些吃的商品、水果蔬菜、魚(yú)肉、雞蛋、牛奶這些東西的時(shí)候，我們所造成某些食物而引發(fā)的一系列的污染，危害整個(gè)所有的健康。對(duì)于一些我們所知的一般有機(jī)氯農(nóng)藥在人體內(nèi)代謝速度很慢，累積時(shí)間長(zhǎng)。有機(jī)氯在人體內(nèi)殘留主要集中在脂肪中。由于農(nóng)藥殘留對(duì)人和生物危害很大，各國(guó)對(duì)農(nóng)藥的施用都進(jìn)行嚴(yán)格的管理，并對(duì)食品中農(nóng)藥殘留容許量作了規(guī)定。就像是那些日本對(duì)農(nóng)藥實(shí)行登記制度，只要我們一旦確認(rèn)某種農(nóng)藥對(duì)人畜有害，政府機(jī)關(guān)將全力的便限制或禁止銷售和使用。農(nóng)藥是一類特殊的化學(xué)品,它既能防治農(nóng)林病蟲(chóng)害,也會(huì)對(duì)人畜產(chǎn)生危害。因此,農(nóng)藥的使用,一方面造福于人類,另一方面也給人類賴依生存的環(huán)境帶來(lái)危害,據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,農(nóng)藥利用率一般為10%約90%的殘留在環(huán)境中,造成對(duì)環(huán)境的污染。大量散失的農(nóng)藥揮發(fā)到空氣中,流入水體中,沉降聚集在土壤中,污染農(nóng)畜漁果產(chǎn)品,并通過(guò)食物鏈的富集作用轉(zhuǎn)移到人體,對(duì)人體產(chǎn)生危害。農(nóng)藥可以間接對(duì)人體造成危害。間接途徑就是農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成污染,經(jīng)食物鏈的逐步富集,最后進(jìn)入人體,引起慢性中毒。高效劇毒的農(nóng)藥,毒性大,且在環(huán)境中殘留的時(shí)間長(zhǎng),當(dāng)人畜食用了含有殘留農(nóng)藥的食物時(shí),就會(huì)造成積累性中毒。這類危害往往要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間積累才顯示出癥狀,不為人們所認(rèn)識(shí);它又是通過(guò)食物鏈的富集作用,最后才進(jìn)入人體,不易及時(shí)發(fā)現(xiàn),因此,一般不為人們所重視,而且這類污染范圍廣,危害的人眾多,在許多情況下,是人類自己在毒害自己,所以說(shuō),這類危害更加危險(xiǎn)。3、最大殘留限量所有的農(nóng)藥我們都是以限制的最大殘留限量，他其實(shí)是指在某些生產(chǎn)或保護(hù)商品過(guò)程中，以一些使用比較規(guī)范式的良好農(nóng)業(yè)規(guī)范使用農(nóng)藥后，允許農(nóng)藥在各種食品和動(dòng)物飼料中或其表面殘留的最大濃度。最大殘留限制標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)良好的農(nóng)藥使用方式和在毒理學(xué)上認(rèn)為可以接受的食品農(nóng)藥殘留量制定的。最大農(nóng)藥殘留限制的標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于國(guó)際貿(mào)易，是通過(guò)某些農(nóng)藥殘留聯(lián)席會(huì)議的估計(jì)而推算出來(lái)的：農(nóng)藥及其殘留量的毒性估計(jì)；回顧監(jiān)控實(shí)驗(yàn)和全國(guó)食品操作中監(jiān)督使用而搜集的殘留量數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)產(chǎn)生了最高的國(guó)家推薦、授權(quán)以及登記的安全使用數(shù)據(jù)。為了適應(yīng)全國(guó)范圍內(nèi)害蟲(chóng)控制要求的不同要求情況，最大農(nóng)藥殘留限制標(biāo)準(zhǔn)將最高水平的數(shù)據(jù)繼續(xù)在監(jiān)控實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行重復(fù)，以確定它是有效的害蟲(chóng)控制手段。參照日允許攝入量，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外各種飲食中殘留量的計(jì)和確定，表明與“最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)”相一致的食品對(duì)人類消費(fèi)是安全的。第四章殘留農(nóng)藥檢測(cè)方法（一）、農(nóng)藥殘毒速測(cè)法

農(nóng)藥殘毒速測(cè)法只限于檢測(cè)蔬菜和水果中的有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘毒，是依據(jù)有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥抑制生物體內(nèi)乙酰膽堿酯酶的活性來(lái)檢測(cè)上述兩類農(nóng)藥殘毒的原理。

近年來(lái)，每年因食用殘留量嚴(yán)重超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品引起急性中毒事故時(shí)常發(fā)生，特別是食用了高毒有機(jī)磷類農(nóng)藥和氨基甲酸酯類農(nóng)藥嚴(yán)重超標(biāo)的蔬菜和水果極易引起急性中毒，甚至導(dǎo)致食用者死亡。由于蔬菜、水果類鮮食農(nóng)產(chǎn)品保存時(shí)間相對(duì)短的特點(diǎn)，因此市場(chǎng)急需有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥（這兩種農(nóng)藥中高毒農(nóng)藥比例大，比如甲胺磷、對(duì)硫磷、氧化樂(lè)果、甲拌磷、克百威、涕滅威等）殘毒快速檢測(cè)方法。

農(nóng)藥殘毒速測(cè)法可以快速檢測(cè)上述兩類農(nóng)藥嚴(yán)重超標(biāo)的蔬菜、水果，通過(guò)將一部分含農(nóng)藥殘毒的蔬菜不允許上市場(chǎng)，達(dá)到防止食用引起急性中毒問(wèn)題出現(xiàn)。同時(shí)該方法還具有短時(shí)間能夠檢測(cè)大量樣本、檢測(cè)成本低，對(duì)于檢測(cè)人員技術(shù)水平要求低，易于在基層（如：蔬菜、水果生產(chǎn)基地和批發(fā)市場(chǎng)等）推廣等特點(diǎn)，是目前階段我國(guó)控制高毒農(nóng)藥殘留的一種有效方法，也是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的農(nóng)藥殘毒快速檢測(cè)方法。但是農(nóng)藥殘毒速測(cè)法也有其本身局限性，如：檢測(cè)農(nóng)藥種類只限于有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥，不能給出定性、定量檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)限普遍高國(guó)際和國(guó)內(nèi)規(guī)定的殘留限量標(biāo)準(zhǔn)值，因此不能作為法律仲裁依據(jù)。農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所依據(jù)酶抑制法原理制定了甲胺磷、氧化樂(lè)果等8種有機(jī)磷農(nóng)藥，克百威、涕滅威等10種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的蔬菜農(nóng)藥殘毒快速檢測(cè)法農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。盡管農(nóng)藥殘毒快速檢測(cè)法還存在一定缺陷，但是在東南亞一些國(guó)家如韓國(guó)、泰國(guó)、越南以及我國(guó)的臺(tái)灣、香港地區(qū)仍然得到了廣泛使用，特別是在臺(tái)灣應(yīng)用是從1985開(kāi)始，經(jīng)過(guò)20多年的持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)形成了一整套完整的管理制度，快速檢測(cè)方法涵蓋苯硫磷等27種有機(jī)磷、丁硫克百威等13種氨基甲酸酯類農(nóng)藥。（二）、酶聯(lián)免疫法和色譜快速檢測(cè)法

酶聯(lián)免疫法是以抗原與抗體的特異性、可逆性結(jié)合反映為基礎(chǔ)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，主要檢測(cè)方式是采用試劑盒。酶聯(lián)免疫法具有專一性強(qiáng)、靈敏度高、快速、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。由于受到農(nóng)藥種類繁多，抗體制備難度大（大約50種左右）、在不能肯定樣本中存在農(nóng)藥殘留種類時(shí)檢測(cè)有一定的盲目性以及抗體依賴國(guó)外進(jìn)口等影響，酶聯(lián)免疫法的應(yīng)用范圍受到較大的限制。

色譜檢測(cè)法主要步驟為：樣本提取后經(jīng)過(guò)嚴(yán)格凈化步驟，在用色譜或色譜與質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)進(jìn)行定性、定量測(cè)定。常規(guī)儀器檢測(cè)法為了保持較高的回收率和靈敏度，必須相應(yīng)加強(qiáng)前處理，使得樣本提取和凈化步驟越來(lái)越費(fèi)時(shí)。氣相色譜快速檢測(cè)法則通過(guò)盡可能的簡(jiǎn)化凈化步驟，提取后直接分析蔬菜和水果中的有機(jī)磷類農(nóng)藥，大大提高檢測(cè)速度。該方法最大優(yōu)點(diǎn)是能給出蔬菜和水果中有機(jī)磷類農(nóng)藥的定性、定量結(jié)果，提供仲裁依據(jù)。方法涵蓋74種有機(jī)磷類農(nóng)藥在水果或蔬菜中殘留檢測(cè)，幾乎可以包括所有在我國(guó)登記注冊(cè)的有機(jī)磷類農(nóng)藥品種。但對(duì)于檢測(cè)人員的技術(shù)要求較高，需要較大的檢測(cè)設(shè)備投入。（三）、擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥速測(cè)技術(shù)擬除蟲(chóng)菊酯(Pyrethroids)是一類合成殺蟲(chóng)劑，主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，還被廣泛應(yīng)用于家用殺蟲(chóng)劑。由于2007年1月1日高毒有機(jī)磷農(nóng)藥在我國(guó)全面禁用，菊酯類農(nóng)藥作為高毒有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑的理想替代品便成為農(nóng)藥發(fā)展的主流趨勢(shì)。雖然菊酯類農(nóng)藥相對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥來(lái)講屬于低毒農(nóng)藥，但其為神經(jīng)毒物。研究證明菊酯類農(nóng)藥具有擬雌激素活性．生殖內(nèi)分泌毒性，對(duì)免疫、心血管系統(tǒng)等多方面均能造成危害。這類化學(xué)農(nóng)藥的大量使用造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染、生態(tài)平衡的嚴(yán)重破壞，從而危害了人類的健康。尤其是茶葉、谷物、水果、蔬菜等食品中殘留的低濃度農(nóng)藥進(jìn)入人體所造成的慢性和亞慢性毒性問(wèn)題，更不可忽視。曾有報(bào)道氯菊酯對(duì)一些動(dòng)物如蜜蜂及對(duì)人類有益的昆蟲(chóng)毒性較高，對(duì)水生生物如魚(yú)、龍蝦等具有明顯的毒性且在有機(jī)體中易于富集，并能造成小鼠的肝腎腫瘤。人長(zhǎng)期飲用擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留量超標(biāo)的茶水易中毒，甚至存在致癌的隱患在蔬菜中，擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥的殘留主要集中在葉菜與瓜茄類蔬菜中。從各國(guó)與國(guó)際組織在水果、蔬菜與動(dòng)物性食品中的農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥的最低殘留限量值逐漸降低。第五章農(nóng)藥殘留檢測(cè)1、農(nóng)藥殘留檢測(cè)原理一開(kāi)始我們傳統(tǒng)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)只是使用了一般使用的農(nóng)藥速測(cè)卡，然后從中利用速測(cè)卡中的某些膽堿酯酶來(lái)催化這個(gè)靛酚，使其更加的充分的融合，然后我們可以使用這個(gè)乙酸酯水解為乙酸和靛酚，通過(guò)一些特殊的有機(jī)磷和某些氨基甲酸酯類的農(nóng)藥來(lái)進(jìn)行對(duì)這個(gè)膽堿酯酶的活性的測(cè)驗(yàn)并且抑制住那種強(qiáng)烈的不融合作用，因?yàn)檫@樣的檢測(cè)結(jié)果會(huì)主要是呈現(xiàn)為陽(yáng)性或者是那種陰性結(jié)果。然而這樣陽(yáng)性的結(jié)果基本上不包括那些變色或稍微變?yōu)闇\藍(lán)色兩種情況，然而陰性結(jié)果的兩種情況則為變成天藍(lán)色或者是與對(duì)照組完全相同。對(duì)此我們由此可知通過(guò)測(cè)定顯色卡顏色變化率，判斷檢測(cè)樣品中是否含有這兩大類農(nóng)藥，最終可以判斷被測(cè)物中農(nóng)藥的殘留量是否超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于這個(gè)工作流程，我們首先滴幾滴實(shí)驗(yàn)液在待檢測(cè)物表面，摩擦，得到樣本提取液;取一片速測(cè)卡，撕去上蓋膜，將樣本提取液滴在白色藥片上，恒溫37℃放置10min以上進(jìn)行預(yù)反應(yīng);將速測(cè)卡對(duì)折，用手捏3min，使紅色藥片和白色藥片疊合發(fā)生反應(yīng);進(jìn)行顏色判斷，最終判斷該被測(cè)物是否為不合格產(chǎn)品。2、農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的架構(gòu)包括：三電極檢測(cè)電路、ARM控制與顯示系統(tǒng)以及上位機(jī)應(yīng)用軟件。檢測(cè)電路為酶電極提供穩(wěn)定的工作電壓，并將酶電極產(chǎn)生的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，送入ARM控制系統(tǒng)。利用ARM控制系統(tǒng)中的檢測(cè)軟件，對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行分析處理和顯示，并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)RS232通訊接口發(fā)送至上位機(jī)應(yīng)用軟件保存電源電源觸摸屏上位機(jī)應(yīng)用軟件控制系統(tǒng)觸摸屏上位機(jī)應(yīng)用軟件控制系統(tǒng)酶電極檢測(cè)電路酶電極檢測(cè)電路3、農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀軟件設(shè)計(jì)酶電極上的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的微小電流為q級(jí)，因此，設(shè)計(jì)了三電極檢測(cè)電路，運(yùn)算放大器與數(shù)字開(kāi)關(guān)CD4051構(gòu)成程控放大電路在兩個(gè)引腳分別連接酶電極的輔助電極和參比電極，ICL7650的Work_etrode引腳連接酶電極的工作電極。Volt信號(hào)是ARM控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)。酶電極工作時(shí)，需在工作電極與參比電極之間加恒定電壓250mV，使之穩(wěn)定在氧化電壓，此時(shí)酶電極傳感器靈敏度最高，因此設(shè)計(jì)了由電阻運(yùn)算放大器構(gòu)成的恒壓工作電路，調(diào)節(jié)R7即可在工作電極與參比電極之間輸出250mV電壓。電壓轉(zhuǎn)換芯片和電容構(gòu)成供電電路，用來(lái)提供集成運(yùn)算放大器需要的另個(gè)最大的雙電源供電。采用并聯(lián)的作用是為了減小輸出阻抗，增加電流驅(qū)動(dòng)能力，兩個(gè)ICL7660并聯(lián)可將輸出阻抗減小至25Ω。+5V輸入電壓由ARM控制系統(tǒng)提供。2.2嵌入式控制與顯示系統(tǒng)是嵌入式控制與顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示：RS32串口電路RS32串口電路觸摸屏供電電路 觸摸屏供電電路 ARM9核心板接口電路選擇電路復(fù)位電路接口電路選擇電路復(fù)位電路其中AMR9核心板采用廣州天嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司的2440核心板。通過(guò)在外圍擴(kuò)展Jtag電路，3.3V供電電路，復(fù)位電路，NON/NAND選擇電路，RS232串口電路和接口電路來(lái)構(gòu)建最小系統(tǒng)。觸摸屏用于顯示數(shù)據(jù)和控制檢測(cè)流程。Jtag電路用來(lái)下載和調(diào)試程序，RS232串口電路用來(lái)和上位機(jī)通信，接口電路主要用來(lái)連接電源并提供與三電極檢測(cè)電路連接的端口3、農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)我們主要的應(yīng)用軟件包括在ARM核心板上運(yùn)行的嵌入式檢測(cè)程序和應(yīng)用在PC機(jī)上用來(lái)保存檢測(cè)結(jié)果的程序。本文的軟件設(shè)計(jì)流程，首先是Linux操作系統(tǒng)的移植；其次是建立Qt4編譯環(huán)境，并利用Qt4編寫(xiě)可以在上位機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試仿真的嵌入式程序。最后利用VC++中的串口通信控件MSComm，在MFC框架下實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的保存。本文設(shè)計(jì)的嵌入式檢測(cè)軟件，底層的硬件以及中斷響應(yīng)，均由操作系統(tǒng)來(lái)管理，軟件可以直接在上位機(jī)中進(jìn)行調(diào)試仿真。相對(duì)于原軟件，提高了軟件的開(kāi)發(fā)效率、穩(wěn)定性和可移植性。上位機(jī)的保存軟件，提高了使用的便捷性。如圖1檢測(cè)儀內(nèi)部機(jī)構(gòu)相比較原程序，基于嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序具有性能穩(wěn)定，剪裁性好，開(kāi)發(fā)和使用都很容易，生成代碼的質(zhì)量高，可靠性好等特點(diǎn)。在眾多的操作系統(tǒng)中，Linux以其具有的開(kāi)放源代碼，價(jià)格低廉，可以任意剪裁和修改等特點(diǎn)，逐漸成為嵌入式操作系統(tǒng)的最佳選擇。由于嵌入式設(shè)備的資源有限，一般采用“宿主機(jī)/目標(biāo)板”交叉開(kāi)發(fā)方式。首先，在宿主機(jī)上搭建交叉編譯環(huán)境，用來(lái)開(kāi)發(fā)和仿真目標(biāo)板上運(yùn)行的軟件。然后將生成的鏡像文件下載到目標(biāo)板上運(yùn)行。本論文在預(yù)裝WindowsXP的PC宿主機(jī)上使用VMware軟件搭建虛擬的Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境，Linux的安裝版本是Fedora10。第七章農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀系統(tǒng)性能的分析我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)軟件之后，本文通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的整體性能，并分析了Linux環(huán)境下，利用Qt4設(shè)計(jì)嵌入式軟件的優(yōu)點(diǎn)。1、抑制率指標(biāo)測(cè)試抑制率是本文所討論儀器的核心數(shù)據(jù)，抑制率的準(zhǔn)確性最能反映系統(tǒng)的性能，因此本文設(shè)計(jì)了如下仿真實(shí)驗(yàn)，來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的工作性能。由于本系統(tǒng)的自身性能指標(biāo)與酶電極無(wú)關(guān)，為排除酶電極質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)性能的影響，實(shí)際測(cè)量時(shí)，通過(guò)在若干恒定阻值的電阻兩端加上250mV（U）的電壓來(lái)模擬酶電極被抑制前后產(chǎn)生的電流，從而評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能。即在抑制前電流測(cè)量階段，在工作電極與參比電極之間加以阻值為的電阻，則通過(guò)的電流為；在抑制后電流測(cè)量階段，工作電極與參比電極之間加以阻值為（>）的電阻，則通過(guò)。根據(jù)抑制抑制率公式，計(jì)算出抑制率Y的理論值為Y=。比較抑制率實(shí)際測(cè)量值和理論值的誤差率，即可說(shuō)明系統(tǒng)自身的準(zhǔn)確程度。其中誤差率為:由于恒定工作電壓是250mV，酶電極的實(shí)際電流是S級(jí),因此測(cè)試電阻的阻值應(yīng)該為MΩ級(jí)，因此設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果所示：農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀系統(tǒng)系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果相對(duì)誤差均小于5%，引起該誤差的主要因素包括電阻精度、連接線、系統(tǒng)噪聲以及計(jì)算精度。2、農(nóng)藥殘留檢測(cè)軟件開(kāi)發(fā)效率及移植性討論原軟件是直接控制硬件的，因此應(yīng)用程序與底層硬件直接相關(guān)。對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，需要花費(fèi)大量的精力來(lái)了掌握與底層硬件相關(guān)的內(nèi)容，并且需要自己處理各種中斷響應(yīng)函數(shù)，導(dǎo)致程序的開(kāi)發(fā)效率低下，性能不夠穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)軟件，移植了嵌入式某種操作系統(tǒng)，對(duì)底層硬件的控制均由操作系統(tǒng)來(lái)完成，應(yīng)用程序與底層硬件相對(duì)獨(dú)立。且各種中斷均由操作系統(tǒng)管理，用戶只要調(diào)用相應(yīng)的庫(kù)函數(shù)，在這樣的操作情況之下由于某種原定的情況下顯示的誤差也是多數(shù)的，但我們可以這樣來(lái)計(jì)算誤差率，他都是以實(shí)際的理論值和測(cè)量值相關(guān)的由于恒定工作電壓是250mV，酶電極的實(shí)際電流是S級(jí),因此測(cè)試電阻的阻值應(yīng)該為MΩ級(jí)。第八章農(nóng)藥殘留檢測(cè)的討論與研究在這樣的的情況下，農(nóng)藥的殘留也是一句這原軟件，他也是直接控制硬件的，因此應(yīng)用程序與底層硬件直接相關(guān)。對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，需要花費(fèi)大量的精力來(lái)了掌握與底層硬件相關(guān)的內(nèi)容，并且需要自己處理各種中斷響應(yīng)函數(shù)，導(dǎo)致程序的開(kāi)發(fā)效率低下，性能不夠穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)軟件，移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，對(duì)底層硬件的控制均由操作系統(tǒng)來(lái)完成，應(yīng)用程序與底層硬件相對(duì)獨(dú)立。且各種中斷均由操作系統(tǒng)管理，用戶只要調(diào)用相應(yīng)的庫(kù)函數(shù)，即可快速地完成軟件的設(shè)計(jì)。在我們整個(gè)軟件修改的時(shí)候，那么必須重新編譯鏡像文件并下載到目標(biāo)板中，在目標(biāo)板上進(jìn)行調(diào)試，每次下載都要耗費(fèi)數(shù)十秒;而采用Qt4的設(shè)計(jì)方法可以在PC機(jī)上完設(shè)計(jì)和仿真，只需下載一次鏡像文件，進(jìn)一步提高了開(kāi)發(fā)效率。該原軟件也已開(kāi)始進(jìn)入更換嵌入式平臺(tái)，則必須重新編寫(xiě)程序，移植性較差。本文設(shè)計(jì)的軟件，只要采用同一種Linux內(nèi)核，便可以直接對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行移植。因此相對(duì)于原軟件，本文的軟件設(shè)計(jì)方法具有開(kāi)發(fā)效率高，移植性好的特點(diǎn)。且本檢測(cè)儀實(shí)質(zhì)上是采用三電極體系對(duì)微小電流進(jìn)行檢測(cè)，而該檢測(cè)方法在電化學(xué)檢測(cè)中是很普遍的。因此，采用本文的設(shè)計(jì)方法，只需更改應(yīng)用程序，就可以很快地開(kāi)發(fā)出用于電化學(xué)檢測(cè)的其他應(yīng)用程序。第九章結(jié)束語(yǔ)在傳統(tǒng)農(nóng)藥殘留檢測(cè)原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合顏色識(shí)別技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀。通過(guò)對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)，軟件的編寫(xiě)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，最終達(dá)到農(nóng)藥殘留檢測(cè)目的。提出了藍(lán)光強(qiáng)度值與農(nóng)藥殘留濃度的函數(shù)關(guān)系，使農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方便快捷。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)藥被廣泛使用，農(nóng)藥檢測(cè)的重要性愈發(fā)凸顯?；谝阴Ｄ憠A酯酶?jìng)鞲衅鞯霓r(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，是利用氨基甲酸酯和有機(jī)磷類農(nóng)藥對(duì)乙酰膽堿酯酶的抑制程度來(lái)反映殘留農(nóng)藥的濃度。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于嵌入式系統(tǒng)的電化學(xué)法農(nóng)藥檢測(cè)儀。本文在原檢測(cè)儀的硬件基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了應(yīng)用軟件。首先，原檢測(cè)軟件中代碼和硬件設(shè)備直接相關(guān)，導(dǎo)致應(yīng)用程序無(wú)法直接移植到新平臺(tái)上（不利于使用新的平臺(tái)提高系統(tǒng)性能），移植性較差。其次，原設(shè)計(jì)的程序必須下載到目標(biāo)板上才能進(jìn)行調(diào)試，無(wú)法在上位機(jī)中仿真，影響了開(kāi)發(fā)的效率。本文通過(guò)移植嵌入式Linux操作系統(tǒng)，能夠有效避免程序與硬件的直接關(guān)聯(lián)，提高程序的可移植性。采用Qt4編程工具編寫(xiě)檢測(cè)程序，可以在PC開(kāi)發(fā)環(huán)境