农药残留毒检测仪控制系统的硬件设计书.docVIP

1 引言 中国是一个农业大国，农业的可持续发展关系到国家经济建设和社会稳定的全局。农作物病、虫、草害等是农业生产的重要生物灾害，在生物灾害的综合治理中，根据目前植物保护学科发展的水平，化学防治仍然是最方便、最稳定、最有效、最可靠、最廉价的防治手段随着农业产业化的发展，农产品的生产越来越依赖于农药、抗生素和激素等外源物质。我国农药在粮食、蔬菜、水果、茶叶上的用量居高不下，而这些物质的不合理使用必将导致农产品中的农药残留超标，影响消费者食用安全，严重时会造成消费者致病、发育不正常，甚至直接导致中毒死亡。随着农业产业化的发展，农产品的生产越来越依赖于农药、抗生素和激素等外源物质。我国农药在粮食、蔬菜、水果、茶叶上的用量居高不下，而这些物质的不合理使用必将导致农产品中的农药残留超标，影响消费者食用安全，严重时会造成消费者致病、发育不正常，甚至直接导致中毒死亡。2 课题研究背景 本课题为淮阴工学院承担的淮安市科技计划项目，农药残留物检测是当前国际前沿领域的研究热点，目前国际上尚无有效的农药残留物快速检测手段。农药残留的检测方法分为大型仪器检测和快速检测，大型仪器检测主要采取气质联用仪、液相色谱等方法，美国国家环境保护总署（EPA）和California州州政府实验室采用快速全扫描技术对蔬菜水果中农药残留进行检测。单组样检测时间1.5小时到3小时，检测极限可以达到10-9，代表了国际先进水平。该类方法的缺点是前处理、设备和工艺复杂，价格昂贵，不适用于现场快速检测。 目前，我国在农药残毒快速检测分析仪器小型化方面做了大量的工作，相继开发出多种产品实用于农药残毒的快速检测。如农药残毒快速检测仪（吉林出入境检验检疫局）、食品安全检测车（国家质检研究院和吉林大学）和先进农残测定MRSM技术（从美国引进、消化），这些产品对农残快速检测起到了一定的作用。但纵观现有的农药残毒快速检测方法，我们发现并未从根本上解决影响仪器可靠性、分析速度和小型化的主要技术障碍，体积还较庞大，携带不方便，检测速度较慢，每测一次需要几十分钟，所以它们仍不能满足我国农药残毒快速的检测的实际需要。如我国普遍采用酶促反应或免疫化学方法，因反应体系复杂，易受环境温度、酶的活性、介质和共存组分的影响，导致分析信号本身的可靠性和重现性存在较严重不足；分析物的检测往往采用色谱和质谱检测器等，这给仪器的微型化带来极大的困难。因此，现有的农药残毒快速检测的方法仅限于条件较好的科研机构、政府主管部门使用。 本课题拟在研究构建微型化、检测速度快、可靠、操作简便、检测原理不同于上述的新一代能满足食品生产安全过程中农药残毒智能式快速检测仪。同时设计出农药残留读性分析仪的控制系统。 3 总体设计方案介绍 3.1 课题介绍 本课题的便携式农药残留快速检测仪的开发借助于微电子技术的高速发展。目前，在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器使之成为智能仪表的，而在仪器仪表中使用最多的微处理器就是单片机单片机技术发展很快，以它为核心的产品层出不穷，并且在各行各业中得到广泛的应用。在我们日常生活中随处可见，与单片机相关的技术不断更新，未来应用会更加广。在控制系统中，单片机为核心器件，辅助以其他的外围设备，来实现对所设计的系统的控制，因此，单片机为核心的控制系统成为了广大爱好者的首选。在测量控制仪表及数据采集系统中采用单片机技术，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，使之成为智能仪表后能够解决许多传统仪表不能或不易解决的难题。同时还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，降低仪表的成本以及加快新产品的开发速度。这类仪表的设计重点已经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的单片机模板或功能部件、接口电路及输入输出通道的设计，以及高性能集成电路的组合和通用或专用软件程序的开发[13]。本课题选择以单片机为控制核心组成的控制系统。 3.2 课题研究重点 本课题要运用AT89C55为核心芯片，同时运用，TSL230，MAX232，EDM128128液晶显示器，微型打印机等构成外围电路来完成农药残留毒性检测仪控制系统的硬件设计，并协作软件设计实现课题所要求的功能。AT89C55做为atmel系列的单片机，早就被广大爱好者所熟悉，它和8051的指令是兼容的，具有8051的全部功能，同时还对8051的功能进行了改进，它具有Flash存储技术，使其单片机的结构和性能有了大的改进，使其功耗更低，且允许在系统内改变或用编程器编程。 图3.1硬件系统框图 4 芯片及元器件选择 4．14．2P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I／O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3