農(nóng)藥殘留檢測儀加熱系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn) 機械制造自動化專業(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)藥檢測方法 8（一）農(nóng)藥殘毒速測法 8（二）酶聯(lián)免疫法和色譜快速檢測法 8（三）擬除蟲菊酯類農(nóng)藥速測技術(shù) 11第五章農(nóng)藥殘存檢測 8（一）農(nóng)藥殘留檢測原理 8（二）農(nóng)藥殘留檢測儀總體設(shè)計 8（三）農(nóng)藥殘留檢測軟件設(shè)計 11第六章農(nóng)藥殘留檢測的討論與研究 12第七章農(nóng)藥殘留檢測儀系統(tǒng)性能的分析 14第八章結(jié)束語 14感謝語 16參考文獻 17農(nóng)藥殘留檢測儀加熱系統(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)用也越來越普及，所以相對于檢測瓜果蔬菜的農(nóng)藥殘留也是非常重要的，所以為此，我們設(shè)計了一款能夠檢測農(nóng)藥殘留檢的一款加熱的測儀。通過利用這一個方式可以測儀這種不同濃度的農(nóng)藥殘留的液體進行了測試，實驗結(jié)果表明:該檢測儀反應(yīng)靈敏，可準(zhǔn)確鑒別農(nóng)藥殘留濃度的高低。實現(xiàn)了設(shè)計要求，具有一定的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞:農(nóng)藥殘留檢測;單片機;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、研究背景就我國而言，它是一個農(nóng)業(yè)的大國，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了我們農(nóng)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在的農(nóng)藥出現(xiàn)以后，有越來越多的問題殘留，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，凡是都是針對那種害蟲、病蟲等等傷害農(nóng)作物從來來保證保證那些農(nóng)作物的生長，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)問題都逐漸的引起了我們老百姓的重視。因此我們對于有機磷農(nóng)藥殘留的檢測也是我們特別重視的工作。對于控制那些農(nóng)藥的殘留是非常的危害人體的身心健康的，因此相對于那些農(nóng)藥殘留問題與食品安全息息相關(guān)，最為有效的方法之一是加強對食品中農(nóng)藥殘留檢測的力度，需要研發(fā)農(nóng)藥殘留檢測儀。目的及意義據(jù)我們了解，我們國家每年都是因為農(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)上萬件，對消費者的身體健康和生命安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)已經(jīng)成為保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑，對消費者健康安全起到?jīng)Q定性作用，因此，農(nóng)藥殘留檢測儀的出現(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)譜檢測器(GC/MS)等農(nóng)殘分析檢測技術(shù)原理簡單易懂，發(fā)展歷史悠久，應(yīng)用范圍廣泛，并且可以簡化農(nóng)殘分析步驟。但是這種方法存在一定的弊端，檢測時運行過成本過高，檢測的時效性不強，因此在現(xiàn)實檢測中并不能發(fā)揮其功效。這些不利因素給農(nóng)業(yè)部、質(zhì)檢總局、國家食品藥品監(jiān)管局等部門的日常工作帶來了很多不便之處，因此GC/MS檢測未能合理規(guī)避檢測難處，在市場推廣會受到很大程度上的阻礙。若能利用單片機的特性設(shè)計一個快速農(nóng)藥殘留檢測儀，降低檢測的成本，縮短檢測時間，就能在各種需要的場所進行大力推廣。因此本文主要研究了一款農(nóng)藥殘留檢測儀，這款檢測儀的成本比較低、而且智能化程度也相對于較高、對于我們現(xiàn)在來講特別方便而又快捷，這是值得我們一些推廣的價值和實際的意義。3、主要內(nèi)容我所研究的是一個農(nóng)藥的殘留檢測儀。它主要由兩個部分組成，那兩個是化學(xué)反應(yīng)部分和反應(yīng)結(jié)果檢測部分。其中的化學(xué)反應(yīng)過程主要由恒溫裝置控制，以STC89C52單片機、DS18B20溫度傳感器和加熱片為主要器件。反應(yīng)結(jié)果檢測過程以TCS230顏色傳感器為核心器件，再經(jīng)過一些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)值的形式來顯示在各個液晶顯示屏上，然后我們可以通過一些不同數(shù)值的變化從而來判定研究一些農(nóng)藥的殘留濃度，以此來進行研究。農(nóng)藥殘留簡介1、農(nóng)藥殘留農(nóng)藥殘留，主要是指農(nóng)藥使用后一個時期內(nèi)沒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)藥中的一部分又會被植物吸收。殘留農(nóng)藥直接通過植物果實或水、大氣到達(dá)人、畜體內(nèi)，或通過環(huán)境、食物鏈最終傳遞給人、畜。農(nóng)藥殘留問題是隨著農(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、銅等的無機物，以及除蟲菊酯、尼古丁等來自植物的有機物。第二次世界大戰(zhàn)期間，人工合成有機農(nóng)藥開始應(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200萬噸，約有1000多種人工合成化合物被用作殺蟲劑、殺菌劑、殺藻劑、除蟲劑、落葉劑等類農(nóng)藥。農(nóng)藥尤其是有機農(nóng)藥大量施用，造成嚴(yán)重的農(nóng)藥污染問題，成為對人體健康的嚴(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)藥來進行某得控制，其實產(chǎn)生的原因都非常簡單：就像是這樣說的結(jié)果不如殺蟲效果好，見效快。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)果使病蟲害產(chǎn)生了抗藥性。當(dāng)有了抗藥性的病蟲害又在危害田間的蔬菜時，就施用更大的藥量來防治。如此惡性循環(huán)，蔬菜的農(nóng)藥殘留就會大大增加。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，有的時候在某系比較短時間內(nèi)能夠可以通過生物降解而之后產(chǎn)生為無害物質(zhì)，然而有一些有機氯類的農(nóng)藥特別難容易理解，就像是有些殘留性強的農(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，然而對于一些長期殘留在水中的農(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)藥通過植物的根系進入植物體內(nèi)。不同植物機體內(nèi)的農(nóng)藥殘留量取決于它們對農(nóng)藥的吸收能力。不同植物對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。農(nóng)藥進入河流、湖泊、海洋，造成農(nóng)藥在水生生物體中積累。在自然界的魚類機體中，含有機氯殺蟲劑相當(dāng)普遍，濃縮系數(shù)為5～40000倍。2、殘留農(nóng)藥的危害農(nóng)藥進入這些吃的商品、水果蔬菜、魚肉、雞蛋、牛奶這些東西的時候，我們所造成某些食物而引發(fā)的一系列的污染，危害整個所有的健康。對于一些我們所知的一般有機氯農(nóng)藥在人體內(nèi)代謝速度很慢，累積時間長。有機氯在人體內(nèi)殘留主要集中在脂肪中。由于農(nóng)藥殘留對人和生物危害很大，各國對農(nóng)藥的施用都進行嚴(yán)格的管理，并對食品中農(nóng)藥殘留容許量作了規(guī)定。就像是那些日本對農(nóng)藥實行登記制度，只要我們一旦確認(rèn)某種農(nóng)藥對人畜有害，政府機關(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)林病蟲害,也會對人畜產(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)境帶來危害,據(jù)文獻報道,農(nóng)藥利用率一般為10%約90%的殘留在環(huán)境中,造成對環(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,并通過食物鏈的富集作用轉(zhuǎn)移到人體,對人體產(chǎn)生危害。農(nóng)藥可以間接對人體造成危害。間接途徑就是農(nóng)藥對環(huán)境造成污染,經(jīng)食物鏈的逐步富集,最后進入人體,引起慢性中毒。高效劇毒的農(nóng)藥,毒性大,且在環(huán)境中殘留的時間長,當(dāng)人畜食用了含有殘留農(nóng)藥的食物時,就會造成積累性中毒。這類危害往往要經(jīng)過較長的時間積累才顯示出癥狀,不為人們所認(rèn)識;它又是通過食物鏈的富集作用,最后才進入人體,不易及時發(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,這類危害更加危險。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，他其實是指在某些生產(chǎn)或保護商品過程中，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)用于國際貿(mào)易，是通過某些農(nóng)藥殘留聯(lián)席會議的估計而推算出來的：農(nóng)藥及其殘留量的毒性估計；回顧監(jiān)控實驗和全國食品操作中監(jiān)督使用而搜集的殘留量數(shù)據(jù)，監(jiān)測中數(shù)據(jù)產(chǎn)生了最高的國家推薦、授權(quán)以及登記的安全使用數(shù)據(jù)。為了適應(yīng)全國范圍內(nèi)害蟲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)控實驗中進行重復(fù)，以確定它是有效的害蟲控制手段。參照日允許攝入量，通過對國內(nèi)外各種飲食中殘留量的計和確定，表明與“最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)”相一致的食品對人類消費是安全的。第四章殘留農(nóng)藥檢測方法（一）、農(nóng)藥殘毒速測法

農(nóng)藥殘毒速測法只限于檢測蔬菜和水果中的有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘毒，是依據(jù)有機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檢測上述兩類農(nóng)藥殘毒的原理。

近年來，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常發(fā)生，特別是食用了高毒有機磷類農(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)品保存時間相對短的特點，因此市場急需有機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、對硫磷、氧化樂果、甲拌磷、克百威、涕滅威等）殘毒快速檢測方法。

農(nóng)藥殘毒速測法可以快速檢測上述兩類農(nóng)藥嚴(yán)重超標(biāo)的蔬菜、水果，通過將一部分含農(nóng)藥殘毒的蔬菜不允許上市場，達(dá)到防止食用引起急性中毒問題出現(xiàn)。同時該方法還具有短時間能夠檢測大量樣本、檢測成本低，對于檢測人員技術(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)市場等）推廣等特點，是目前階段我國控制高毒農(nóng)藥殘留的一種有效方法，也是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的農(nóng)藥殘毒快速檢測方法。但是農(nóng)藥殘毒速測法也有其本身局限性，如：檢測農(nóng)藥種類只限于有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥，不能給出定性、定量檢測結(jié)果，檢測限普遍高國際和國內(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、氧化樂果等8種有機磷農(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)藥殘毒快速檢測法農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。盡管農(nóng)藥殘毒快速檢測法還存在一定缺陷，但是在東南亞一些國家如韓國、泰國、越南以及我國的臺灣、香港地區(qū)仍然得到了廣泛使用，特別是在臺灣應(yīng)用是從1985開始，經(jīng)過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，快速檢測方法涵蓋苯硫磷等27種有機磷、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)藥殘留檢測方法，主要檢測方式是采用試劑盒。酶聯(lián)免疫法具有專一性強、靈敏度高、快速、操作簡單等優(yōu)點。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)藥殘留種類時檢測有一定的盲目性以及抗體依賴國外進口等影響，酶聯(lián)免疫法的應(yīng)用范圍受到較大的限制。

色譜檢測法主要步驟為：樣本提取后經(jīng)過嚴(yán)格凈化步驟，在用色譜或色譜與質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)進行定性、定量測定。常規(guī)儀器檢測法為了保持較高的回收率和靈敏度，必須相應(yīng)加強前處理，使得樣本提取和凈化步驟越來越費時。氣相色譜快速檢測法則通過盡可能的簡化凈化步驟，提取后直接分析蔬菜和水果中的有機磷類農(nóng)藥，大大提高檢測速度。該方法最大優(yōu)點是能給出蔬菜和水果中有機磷類農(nóng)藥的定性、定量結(jié)果，提供仲裁依據(jù)。方法涵蓋74種有機磷類農(nóng)藥在水果或蔬菜中殘留檢測，幾乎可以包括所有在我國登記注冊的有機磷類農(nóng)藥品種。但對于檢測人員的技術(shù)要求較高，需要較大的檢測設(shè)備投入。（三）、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥速測技術(shù)擬除蟲菊酯(Pyrethroids)是一類合成殺蟲劑，主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，還被廣泛應(yīng)用于家用殺蟲劑。由于2007年1月1日高毒有機磷農(nóng)藥在我國全面禁用，菊酯類農(nóng)藥作為高毒有機磷殺蟲劑的理想替代品便成為農(nóng)藥發(fā)展的主流趨勢。雖然菊酯類農(nóng)藥相對有機磷農(nóng)藥來講屬于低毒農(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)藥進入人體所造成的慢性和亞慢性毒性問題，更不可忽視。曾有報道氯菊酯對一些動物如蜜蜂及對人類有益的昆蟲毒性較高，對水生生物如魚、龍蝦等具有明顯的毒性且在有機體中易于富集，并能造成小鼠的肝腎腫瘤。人長期飲用擬除蟲菊酯類農(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。從各國與國際組織在水果、蔬菜與動物性食品中的農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)來看，擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的最低殘留限量值逐漸降低。第五章農(nóng)藥殘留檢測1、農(nóng)藥殘留檢測原理一開始我們傳統(tǒng)的農(nóng)藥殘留檢測只是使用了一般使用的農(nóng)藥速測卡，然后從中利用速測卡中的某些膽堿酯酶來催化這個靛酚，使其更加的充分的融合，然后我們可以使用這個乙酸酯水解為乙酸和靛酚，通過一些特殊的有機磷和某些氨基甲酸酯類的農(nóng)藥來進行對這個膽堿酯酶的活性的測驗并且抑制住那種強烈的不融合作用，因為這樣的檢測結(jié)果會主要是呈現(xiàn)為陽性或者是那種陰性結(jié)果。然而這樣陽性的結(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)色或者是與對照組完全相同。對此我們由此可知通過測定顯色卡顏色變化率，判斷檢測樣品中是否含有這兩大類農(nóng)藥，最終可以判斷被測物中農(nóng)藥的殘留量是否超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。對于這個工作流程，我們首先滴幾滴實驗液在待檢測物表面，摩擦，得到樣本提取液;取一片速測卡，撕去上蓋膜，將樣本提取液滴在白色藥片上，恒溫37℃放置10min以上進行預(yù)反應(yīng);將速測卡對折，用手捏3min，使紅色藥片和白色藥片疊合發(fā)生反應(yīng);進行顏色判斷，最終判斷該被測物是否為不合格產(chǎn)品。2、農(nóng)藥殘留檢測儀總體設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu)包括：三電極檢測電路、ARM控制與顯示系統(tǒng)以及上位機應(yīng)用軟件。檢測電路為酶電極提供穩(wěn)定的工作電壓，并將酶電極產(chǎn)生的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，送入ARM控制系統(tǒng)。利用ARM控制系統(tǒng)中的檢測軟件，對該電壓信號進行分析處理和顯示，并將檢測結(jié)果通過RS232通訊接口發(fā)送至上位機應(yīng)用軟件保存電源電源觸摸屏上位機應(yīng)用軟件控制系統(tǒng)觸摸屏上位機應(yīng)用軟件控制系統(tǒng)酶電極檢測電路酶電極檢測電路3、農(nóng)藥殘留檢測儀軟件設(shè)計酶電極上的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的微小電流為q級，因此，設(shè)計了三電極檢測電路，運算放大器與數(shù)字開關(guān)CD4051構(gòu)成程控放大電路在兩個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信號是ARM控制系統(tǒng)的輸入信號。酶電極工作時，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，此時酶電極傳感器靈敏度最高，因此設(shè)計了由電阻運算放大器構(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，用來提供集成運算放大器需要的另個最大的雙電源供電。采用并聯(lián)的作用是為了減小輸出阻抗，增加電流驅(qū)動能力，兩個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算機科技有限公司的2440核心板。通過在外圍擴展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構(gòu)建最小系統(tǒng)。觸摸屏用于顯示數(shù)據(jù)和控制檢測流程。Jtag電路用來下載和調(diào)試程序，RS232串口電路用來和上位機通信，接口電路主要用來連接電源并提供與三電極檢測電路連接的端口3、農(nóng)藥殘留檢測儀的軟件設(shè)計我們主要的應(yīng)用軟件包括在ARM核心板上運行的嵌入式檢測程序和應(yīng)用在PC機上用來保存檢測結(jié)果的程序。本文的軟件設(shè)計流程，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編寫可以在上位機上進行設(shè)計、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框架下實現(xiàn)檢測結(jié)果的保存。本文設(shè)計的嵌入式檢測軟件，底層的硬件以及中斷響應(yīng)，均由操作系統(tǒng)來管理，軟件可以直接在上位機中進行調(diào)試仿真。相對于原軟件，提高了軟件的開發(fā)效率、穩(wěn)定性和可移植性。上位機的保存軟件，提高了使用的便捷性。如圖1檢測儀內(nèi)部機構(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。在眾多的操作系統(tǒng)中，Linux以其具有的開放源代碼，價格低廉，可以任意剪裁和修改等特點，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/目標(biāo)板”交叉開發(fā)方式。首先，在宿主機上搭建交叉編譯環(huán)境，用來開發(fā)和仿真目標(biāo)板上運行的軟件。然后將生成的鏡像文件下載到目標(biāo)板上運行。本論文在預(yù)裝WindowsXP的PC宿主機上使用VMware軟件搭建虛擬的Linux開發(fā)環(huán)境，Linux的安裝版本是Fedora10。第七章農(nóng)藥殘留檢測儀系統(tǒng)性能的分析我們設(shè)計這個軟件之后，本文通過多次實驗來驗證系統(tǒng)的整體性能，并分析了Linux環(huán)境下，利用Qt4設(shè)計嵌入式軟件的優(yōu)點。1、抑制率指標(biāo)測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)計了如下仿真實驗，來檢測系統(tǒng)的工作性能。由于本系統(tǒng)的自身性能指標(biāo)與酶電極無關(guān)，為排除酶電極質(zhì)量對系統(tǒng)性能的影響，實際測量時，通過在若干恒定阻值的電阻兩端加上250mV（U）的電壓來模擬酶電極被抑制前后產(chǎn)生的電流，從而評價系統(tǒng)的性能。即在抑制前電流測量階段，在工作電極與參比電極之間加以阻值為的電阻，則通過的電流為；在抑制后電流測量階段，工作電極與參比電極之間加以阻值為（>）的電阻，則通過。根據(jù)抑制抑制率公式，計算出抑制率Y的理論值為Y=。比較抑制率實際測量值和理論值的誤差率，即可說明系統(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，酶電極的實際電流是S級,因此測試電阻的阻值應(yīng)該為MΩ級，因此設(shè)計了如下實驗，測試結(jié)果所示：農(nóng)藥殘留檢測儀系統(tǒng)系統(tǒng)性能測試結(jié)果相對誤差均小于5%，引起該誤差的主要因素包括電阻精度、連接線、系統(tǒng)噪聲以及計算精度。2、農(nóng)藥殘留檢測軟件開發(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)。對嵌入式軟件開發(fā)人員來說，需要花費大量的精力來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)致程序的開發(fā)效率低下，性能不夠穩(wěn)定。本文設(shè)計的檢測軟件，移植了嵌入式某種操作系統(tǒng)，對底層硬件的控制均由操作系統(tǒng)來完成，應(yīng)用程序與底層硬件相對獨立。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，但我們可以這樣來計算誤差率，他都是以實際的理論值和測量值相關(guān)的由于恒定工作電壓是250mV，酶電極的實際電流是S級,因此測試電阻的阻值應(yīng)該為MΩ級。第八章農(nóng)藥殘留檢測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)。對嵌入式軟件開發(fā)人員來說，需要花費大量的精力來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)致程序的開發(fā)效率低下，性能不夠穩(wěn)定。本文設(shè)計的檢測軟件，移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，對底層硬件的控制均由操作系統(tǒng)來完成，應(yīng)用程序與底層硬件相對獨立。且各種中斷均由操作系統(tǒng)管理，用戶只要調(diào)用相應(yīng)的庫函數(shù)，即可快速地完成軟件的設(shè)計。在我們整個軟件修改的時候，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)板上進行調(diào)試，每次下載都要耗費數(shù)十秒;而采用Qt4的設(shè)計方法可以在PC機上完設(shè)計和仿真，只需下載一次鏡像文件，進一步提高了開發(fā)效率。該原軟件也已開始進入更換嵌入式平臺，則必須重新編寫程序，移植性較差。本文設(shè)計的軟件，只要采用同一種Linux內(nèi)核，便可以直接對應(yīng)用程序進行移植。因此相對于原軟件，本文的軟件設(shè)計方法具有開發(fā)效率高，移植性好的特點。且本檢測儀實質(zhì)上是采用三電極體系對微小電流進行檢測，而該檢測方法在電化學(xué)檢測中是很普遍的。因此，采用本文的設(shè)計方法，只需更改應(yīng)用程序，就可以很快地開發(fā)出用于電化學(xué)檢測的其他應(yīng)用程序。第九章結(jié)束語在傳統(tǒng)農(nóng)藥殘留檢測原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合顏色識別技術(shù)，設(shè)計了一款農(nóng)藥殘留檢測儀。通過對農(nóng)藥殘留檢測儀的硬件設(shè)計，軟件的編寫，對整個系統(tǒng)進行調(diào)試，最終達(dá)到農(nóng)藥殘留檢測目的。提出了藍(lán)光強度值與農(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)藥檢測的重要性愈發(fā)凸顯。基于乙酰膽堿酯酶傳感器的農(nóng)藥殘留檢測方法，是利用氨基甲酸酯和有機磷類農(nóng)藥對乙酰膽堿酯酶的抑制程度來反映殘留農(nóng)藥的濃度。因此，我們設(shè)計了基于嵌入式系統(tǒng)的電化學(xué)法農(nóng)藥檢測儀。本文在原檢測儀的硬件基礎(chǔ)上，重新設(shè)計了應(yīng)用軟件。首先，原檢測軟件中代碼和硬件設(shè)備直接相關(guān)，導(dǎo)致應(yīng)用程序無法直接移植到新平臺上（不利于使用新的平臺提高系統(tǒng)性能），移植性較差。其次，原設(shè)計的程序必須下載到目標(biāo)板上才能進行調(diào)試，無法在上位機中仿真，影響了開發(fā)的效率。本文通過移植嵌入式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編程工具編寫檢測程序，可以在PC開發(fā)環(huán)境