《基于ARM处理器的蜂蜜蔗糖快速检测仪.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM处理器的蜂蜜蔗糖快速检测仪.pdf（2页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、现代科学仪器 2007 125 收稿日期：2 006- 09- 16 作者简介：李宝华(19 6 2 - ) ，教授，研究方向为嵌入式系统、信息检测。 基于 A R M 处理器的蜂蜜蔗糖快速检测仪的研制与应用 李宝华 1 曹彦波 2 于爱民 2, 3 王兴华 2* （ 1 吉林大学电子科学与工程学院 2吉林大学化学学院 3长春吉大 小天鹅仪器有限公司 长春 130012） 摘 要研制了一种基于ARM 处理器的新型蜂蜜蔗糖快速检测仪，阐述了其工作原理以及软硬件设计。对实际 样品的检测结果表明，该仪器检测速度快，检测时间为1 03 0分钟，检测结果与国家标准方法相比无显著性差异。 关键词ARM；蜂
2、蜜；蔗糖；快速检测 中图分类号TH4744. 4 Development and Application of a Fast Honey Quality Analyzer for Determination of Cane Sugar Based on ARM Microprocessor Li Baohua 1, Cao Yanbo2, Yu Aimin2,3, Wang Xinghua2* ( 1Institute of Electronics Science and Engineering, Jilin University, 2College of Chemistry, Jilin U
3、niversity, 3Changchun Jilin University Swan Instruments Co. Ltd., Changchun 130012, China) Abstract A novel fast honey quality analyzer based on ARM microprocessor wasdeveloped for the determination of cane sugar in honey. The w orking principleand designsof hardw are and softw are of theanalyzer w
4、ere introduced. The analysis could be completed in 10 30 minutes and theresultsw erein good agreement with the resultsobtained by thenational method. Key wordsARM; honey; canesugar; fast deter mination 1引 言 蜜蜂采集自然界植物的花蕊、花粉，经其唾腺内 的酶素和蜜囊（胃）的反复转化，将花蜜中的蔗糖分 解为还原糖，即葡萄糖和果糖。通常来讲，蔗糖含量 越低、还原糖含量越高的蜂蜜质量越好。蜂蜜质量的
5、 国家标准中要求蜂蜜中蔗糖含量不超过5，还原糖 含量不低于 60（出口标准要求高于65%） 1。 蜂蜜国家标准中规定蜂蜜中蔗糖含量的测定方法 为液相色谱示差折光检测法 1 。但是液相色谱法所用 仪器昂贵，并且无法在现场进行快速检测。因此，本 文研制了一种可用于现场检测的便携式蜂蜜蔗糖快速 检测仪，检测时间仅为 1030分钟。本文采用ARM 处 理器作为仪器的逻辑控制核心，通过充分利用处理器 的硬件资源和计算能力，简化了电路设计，并提供了 良好的人机界面。 2工作原理 仪器的测量原理是比色分析方法，即通过测量样 品中的蔗糖与显色剂（长春吉大小天鹅仪器有限公 司生产）的反应产物在可见光区的吸收光谱
6、，应用 Beer 定律（在一定条件下，吸光度与被测物质浓度成 正比，A= abc）来计算样品中的蔗糖含量。 根据比色分析方法的原理，检测的工作流程如图 1 所示。 图1 工作流程 3仪器软硬件结构 3. 1 硬件结构 仪器硬件由微处理器、超高亮LED 光源 / 单色器、 集成光电传感器、圆柱形具塞比色瓶、LCD显示模块、 微型打印机和触摸屏构成；仪器软件由嵌入式控制软 件和 PC 机数据处理 / 存储软件构成，系统框图如图2。 图2系统框图 26Modern Scientific Instruments 2007 1 仪器的光电检测器采用TSL 系列光频转换器，该 系列检测器使用硅光电二极管来
7、测量光强，具有响应 快（ s 级） 、重复性和稳定性好、不易老化、疲劳等 优点，并且其输入输出信号电平都是TTL 兼容的，输 出的频率信号可直接被微控制器采集，无需信号放大 和 A/ D转换系统。 仪器的 LCD 显示模块采用图形点阵 式液晶显示模块，其控制器为日本东芝(Toshiba)公司 的 T6963C，输入数据来自 MCU的8位并行数据接口。 仪器的微型打印机采用内置中文字库的微型热敏式打 印机，输入数据来自MC U的8位并行数据接口。仪器 的触摸屏采用电阻式触摸屏。 嵌入式处理器是系统硬件中最核心的部分，仪器 中采用的是飞利浦( PHI LIPS)单片 16/ 32 位微控制器 LP
8、C2136 2。 LPC2136基于A RM 架构， 具有32kB的片内 静态R AM ，256KB 的片内F lash 程序存储器(128 位宽 度接口 / 加速器可实现高达60 MH z 工作频率)，可完 全满足仪器的需求，所以系统设计时没有在处理器外 部扩展存储器。 LPC2136的外设接口非常丰富， 在仪器 中采用其自带的A/ D 转换器测量触摸屏输入的模拟信 号，采用计数器测量光电转换器输出的频率信号。 3. 2 嵌入式系统软件结构 嵌入式系统软件部分主要包括系统初始化程序、 自检程序、数据采集处理程序、触摸屏信号处理程序、 显示程序、打印程序、以及U ART 通讯程序等，软件 流程
9、如图 3 所示。 考虑到现场快速检测的需要，仪器中采用大屏幕 的液晶显示，人机界面良好，在不使用PC机进行管理 和控制时，操作人员可以通过触摸屏和LCD显示模块 配合完成参数设置和进行测量工作。测量的结果数据 可显示在 LCD上，也可通过微型打印机打印出来。当 配有 PC机时，仪器也可与PC机通过RS232通讯接口 连接, 构成一个由P C机控制的检测仪， 此时可通过P C 软件来设置仪器参数并完成测量工作，测量结果可显 示在 PC机屏幕上，也可以通过打印机输出或保存到数 据库中，甚至可以通过计算机网络发送到其它地点， 以适应大量样品的测量和以后的统计分析工作。 为了满足系统将来可能需要扩充功
10、能的需要，同 时也为了提供系统的可维护性，在仪器的嵌入式软件 设计过程中，除ARM 处理器启动代码必须采用A RM 汇编语言编写外，其余代码均采用C语言编程。通过 对软件功能的仔细规划和划分，将各个功能的实现设 计为不同的功能模块，不仅加快了程序的开发，同时 使得程序代码具有良好的可读性，为将来的二次开发 打下了一个较好的基础。 4仪器的可靠性与抗干扰设计 用于现场检测的仪器需要具有较高的可靠性和较 强的抗干扰能力，在仪器设计时我们采取了以下的一 些抗干扰措施： （1 ）采用光频转换器来测量入射光强 度，处理器通过对转换器发出 的频率信号进行计数来得到光 强数据，避免了通常光强检测 电路中存在的模拟信号干扰测 量结果的现象；（2）在电路设 计时将强、弱电和交、直流电 分开走线，以避免强电对弱 电、交流对直流的干扰 ； （3）各 芯片的电源电路中均加入滤波 电容进行滤波；（4 ）采用质量 优良的元器件。 5实际样品分析 测定了市售部分品牌蜂蜜 中的蔗糖含量，并与国家标准 方法进行了对比，结果如表1 所示。 图3软件流程图