數據庫，通過比對的方式智能地分析待測果蔬樣品中的農藥殘毒種類及溶度，并將結果數據在 3.2 寸分辨率為 320*240 的高清晰度真彩屏上顯示。本文主要介紹光電轉化部分，即該微型化檢測儀的軟硬件實現，系統整體結構如圖 1 所示。
2.1 前置電路模塊
本系統采用日本進口的具有金屬封裝的 H9858 系
列光電倍增管，其內部包含高壓電源供電電路的光電傳感器模塊。由于本系統具有高增益、大動態范圍和高速響應等特點，可使光電轉換的精確度大大提高，響應時間大幅縮小。并且其功耗低、體積小，為本裝置的便攜式提供了可能。由于化學光的微弱性，因此在單片機采集前需要放大處理，系統采用高精度斬波穩零運算放大器 ICL7650 作為核心元件，采集的農藥殘毒電信號經過濾波放大后直接送到單片機 P1.0 口通過內置的 10 位 A/D 轉換器進行轉換，光電轉換原理如圖 3 所示。
在打開 ADC 電源控制位后，將 ADC_START 位置 1 即可啟動 A/D 轉換，待 ADC_FLAG 位被系統置 1 后，模數轉換結束，此時讀取 ADC_DATA 、 ADC_LOW2 寄存器的數值，并按以下公式計算即可得到輸入電壓：
((ADC_DATA >> 6)*256+((ADC_DATA << 2) |
ADC_LOW2))/1024*Vcc
式中：ADC_DATA 為 A/D 轉換結果寄存器的高 8 位，ADC_LOW2 為 A/D 轉換結果寄存器的低兩位， Vcc 為單片機實際工作電壓。
2.4
SD 卡存儲模塊
SD 卡具有大容量、高性價比、低功耗、非易失性、可插拔等許多優點，被廣泛應用于各類便攜設備的存儲載體。它有 SD 和 SPI 兩種工作模式，在 SD 模式下，主機使用 SD 總線方式訪問卡，而通常單片機不具備 SD 總線，而且如果采用 I/O 口模擬 SD 總線，不但增
加軟件開銷，而且傳輸速度亦不理想，因此本系統主要采用 SPI 總線方式訪問存儲卡
[2-4]。
在 SPI 模式下，SD 卡支持單多塊扇區的讀寫，其中單塊數據讀寫流程圖如圖 5 所示，而多塊數據讀寫過程類似，只是寫入的命令不同而已。需要注意的是，在 SD 卡操作前需要先對其初始化，初始化流程圖如圖 6 所示。
2.5
LCD 觸摸屏模塊
本系統液晶顯示模塊選用 240×320 分辨率，32位色 3.2 寸 TFT 觸摸屏，其驅動芯片為臺灣奕力科技的 ILI9325 驅動器，支持 16 位并行傳輸模式。彩屏自帶 4 線電阻采樣端，由觸摸屏芯片 ADS7843 驅動，而該觸摸屏芯片亦采用 SPI 總線模式，因此可與 SD 卡共用部分 I/O 口，端口為觸摸感應信號，程序中只需判斷該引腳為低電平時觸發中斷以處理觸摸事件即可
[5-7]。系統采用 8050 三極管驅動彩屏的 5 個背光 LED 燈，使其受控于單片機一 I/O 口，并可通過軟件實現一段時間內未觸屏熄滅液晶所有 LED 燈，以降低功耗。另外，由于單片機 I/O 口有限，系統采用 74HC573 鎖存器實現 8 路 I/O 口分 2 次完成 16 位并行輸入。
3 軟件設計
系統軟件設計主要包括 DS1302 驅動程序、觸摸屏驅動程序、SD 卡驅動程序以及主程序等
[8]。其中主程序shou先對 CPU、觸摸屏、時鐘芯片、SD 卡等進行初始化，之后就循環等待用戶操作命令，并進入相應模塊處理子程序，包括調零、校準、檢測，以及歷史數據查詢、清除、系統設置等功能，具體如圖 7 所示。
4
農藥殘毒檢測的實驗研究
被檢測的有機磷農藥為敵百蟲，將農藥配備成不
同濃度的敵百蟲工作液(0mg/L，0.05mg/L，0.07mg/L，0.09mg/L，0.15mg/L，0.25mg/L，
采用的試劑為魯米諾-過氧化氫體系。乙烯膽堿酯酶對魯米諾-過氧化氫化學發光體系具有催化作用，經由敵百蟲等有機磷農藥抑制后會導致魯米諾-過氧化氫-乙烯膽堿酯酶化學發光體系產生的光信號降低?；谏鲜鲈砜梢詫τ袡C磷農藥進行檢測。
在實驗開始前，由于環境溫度、熱輻射和其他因素的影響，光電倍增管上電后會產生暗電流，需要對其進行電壓調零以消除暗電流的干擾。調零完成后，將配備好的不同濃度的敵百蟲溶液 2mL 通過分離柱，取魯米諾-過氧化氫體系 3mL 與分離后的敵百蟲溶液混合，測出光強變化，其測量結果如表 1 所示。
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表 1 |
樣品濃度與光強(電壓) |
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樣品濃度(mg/L) |
0 |
0.05 |
0.07 |
0.09 |
0.15 |
0.25 |
0.30 |
0.35 |
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電壓(V) |
1.19 |
1.19 |
1.18 |
1.04 |
0.84 |
0.50 |
0.29 |
0.06 |
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根據測得的數據，用**小二乘法進行處理，得到輸入—輸出的關系趨勢圖如圖 8 所示。從圖中可以看出，曲線在 0.07mg/L 處的電壓信號有明顯變化，故**低檢出限為 0.07mg/L；曲線在 0.09mg/L-0.35mg/L 區
間內呈明顯的線性關系。根據表 1 的數據可得擬合曲
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線關系為 y = -3.4568x + 1.3307 。 |
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