本文關(guān)鍵詞：新型食品安全光譜儀的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：食品安全光譜儀是一種食品安全類檢測儀器,通過測量特征波長的光透過待測樣品溶液后光能量的變化值,得到測量樣品的濃度值,從而計算化學(xué)物質(zhì)含量是否超標。與傳統(tǒng)的人工生物實驗檢測方法相比食品安全類檢測儀器具有準確、快速、高效的特點。被廣泛應(yīng)用于超市、學(xué)校食堂等食品流通量大的地方,也被食品監(jiān)督部門作為食品安全檢測的重要執(zhí)法工具。本文對比了LED檢測法和傳統(tǒng)全光譜檢測法的區(qū)別和優(yōu)缺點,并且對其缺點進行分析然后提出了優(yōu)化方案。本課題致力于解決LED型檢測儀檢測波長個數(shù)有限的問題和全光譜檢測儀中波長掃描機構(gòu)[17]機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以調(diào)試和維護的問題。課題運用ILX554B線陣傳感器和專業(yè)的數(shù)字信號處理芯片STM32F415兩大主要部件設(shè)計出CCD集成電路作為光信號處理模塊(下位機),對樣品特征波長的信號能量進行采集處理,結(jié)合ARM平臺將測量數(shù)據(jù)保存到存儲器當中,并通過人機交互界面對儀器進行操作。本論文首先對食品安全光譜儀的檢測原理和ILX554B線陣傳感器的工作原理進行了敘述,然后圍繞儀器的下位機部分和上位機部分兩大模塊分別進行了詳細介紹。下位機部分包括硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計。硬件方面:設(shè)計了CCD光譜采集處理模塊的所有電路。包括:最小系統(tǒng)電路、IXL554B數(shù)據(jù)采集電路、電平轉(zhuǎn)換電路、電源供電電路、信號放大電路、程序燒寫接口電路。軟件方面:采用STM32固件使用手冊中提供的接口函數(shù)對STM32芯片進行配置。上層函數(shù)由本人自己編寫并實現(xiàn),包括:STM32端口配置函數(shù)、數(shù)據(jù)發(fā)送/接收函數(shù)、中斷函數(shù)、數(shù)據(jù)降噪函數(shù)、數(shù)據(jù)上傳函數(shù)等。上位機部分,依托凌陽的S5PV210硬件開發(fā)平臺,對軟件環(huán)境進行搭建和上層軟件設(shè)計。軟件平臺搭建部分包括:移植Bootloader、kernel、yaffs2、QT-Embedded、SQLite。應(yīng)用軟件設(shè)計部分包括:使用Qt程序設(shè)計人機交互界面、Qt函數(shù)調(diào)用SQLite數(shù)據(jù)庫設(shè)計、農(nóng)殘/多參檢測函數(shù)設(shè)計、串口數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)計。下位機部分對接收到的信號進行了降噪處理,去除了大部分噪聲對信號的干擾。經(jīng)過對比試驗和分析測量結(jié)果,得出結(jié)論:信號的抗干擾能力得到增強,測量結(jié)果穩(wěn)定性、運行速度都有明顯提高。同時做到了全光譜測量、不需要機械調(diào)試、精度不受影響、操作簡便的目的,彌補了以上兩類檢測儀器的不足。
【關(guān)鍵詞】：STM32F415 ILX554B Qt 去噪 移植
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TS207.3;TH744.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀與本論文研究的意義11-12
• 1.3 食品安全光譜儀簡介及其測試原理12-15
• 1.4 論文內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)安排15-16
• 第二章 CCD光學(xué)傳感器和ILX554B介紹16-24
• 2.1 CCD傳感器種類介紹16-17
• 2.1.1 CCD簡要介紹16
• 2.1.2 線陣圖像傳感器16-17
• 2.1.3 面陣圖像傳感器17
• 2.2 CCD特征參數(shù)分析17-18
• 2.2.1 電荷轉(zhuǎn)移有效率17-18
• 2.2.2 暗電流（dark current）18
• 2.2.3 分辨率18
• 2.2.4 光譜響應(yīng)范圍18
• 2.3 CCD噪聲分析18-19
• 2.4 線陣圖像傳感器ILX554B選型與原理介紹19-22
• 2.4.1 ILX554B數(shù)據(jù)參數(shù)與工作原理簡介19-21
• 2.4.2 影響ILX554B的性能參數(shù)分析21-22
• 2.5 光柵分光采集處理系統(tǒng)介紹22-24
• 第三章 下位機CCD模塊的硬件與軟件設(shè)計24-41
• 3.1 下位機CCD模塊的硬件設(shè)計24-31
• 3.1.1 CCD模塊需求分析24-25
• 3.1.2 STM32F415 最小系統(tǒng)分析25-26
• 3.1.3 ILX554B數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)移電路26-29
• 3.1.3.1 ILX554B工作時序介紹26-27
• 3.1.3.2 ILX554B工作電路和信號放大轉(zhuǎn)換電路27-29
• 3.1.4 信號電平轉(zhuǎn)換電路和STM32F415 電源電路29-30
• 3.1.5 JTAG接口電路及電路總體布局30-31
• 3.2 下位機CCD模塊的軟件設(shè)計31-41
• 3.2.1 STM32F415 開發(fā)環(huán)境介紹和軟件需求分析31-33
• 3.2.2 端口初始化和中斷參數(shù)配置與分析33-36
• 3.2.2.1 輸入輸出控制端口配置33-34
• 3.2.2.2 串口信號接收發(fā)送配置34
• 3.2.2.3 ADC端口配置34-35
• 3.2.2.4 中斷功能設(shè)置35-36
• 3.2.3 STM32F415 數(shù)據(jù)采集處理模塊設(shè)計36-39
• 3.2.3.1 中斷處理模塊設(shè)計36
• 3.2.3.2 數(shù)據(jù)采集和發(fā)送模塊設(shè)計36-39
• 3.2.4 信號去噪方法分析和實現(xiàn)39-41
• 第四章上位機端系統(tǒng)平臺搭建41-51
• 4.1 嵌入式開發(fā)平臺選型介紹41-43
• 4.1.1 嵌入式硬件平臺選型與介紹41-42
• 4.1.2 嵌入式軟件平臺選型與介紹42-43
• 4.2 嵌入式軟件平臺搭建43-49
• 4.2.1 交叉開發(fā)環(huán)境配置43-44
• 4.2.2 Bootloader介紹與移植44-45
• 4.2.3 Linux內(nèi)核介紹與移植45-48
• 4.2.4 yaffs2 根文件系統(tǒng)介紹與移植48-49
• 4.3 Qt-Embedded和SQLite數(shù)據(jù)庫環(huán)境搭建49-51
• 第五章 上位機端軟件設(shè)計51-61
• 5.1 Qt開發(fā)環(huán)境和軟件架構(gòu)介紹51-52
• 5.2 農(nóng)藥殘留檢測模塊設(shè)計52-55
• 5.2.1 農(nóng)殘校零部分53-54
• 5.2.2 農(nóng)殘測量部分54-55
• 5.3 多參數(shù)檢測模塊設(shè)計55-56
• 5.4 光譜掃描模塊設(shè)計56
• 5.5 串口數(shù)據(jù)讀取與分析模塊設(shè)計56-58
• 5.5.1 串口初始化函數(shù)57
• 5.5.2 串口指令發(fā)送和數(shù)據(jù)接收函數(shù)57-58
• 5.6 Qt程序與SQLite數(shù)據(jù)庫聯(lián)合使用設(shè)計58-61
• 第六章 系統(tǒng)測試與總結(jié)展望61-69
• 6.1 系統(tǒng)移植測試61-62
• 6.2 STM32F415 降噪效果驗證62-63
• 6.3 應(yīng)用程序測試63-66
• 6.3.1 農(nóng)藥殘留檢測界面64-65
• 6.3.2 多參數(shù)檢測界面65
• 6.3.3 光譜掃面界面65-66
• 6.4 測量結(jié)果測試66-67
• 6.5 總結(jié)與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-73
• 附錄 個人簡歷73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 姬先舉;溫志渝;;基于CPLD的光積分時間可調(diào)線陣CCD驅(qū)動電路設(shè)計[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2006年05期

2 武杰;黎敬濤;;U-boot在ARM9上的移植分析與實現(xiàn)[J];微計算機應(yīng)用;2011年05期

3 彭長學(xué);楊光華;;軟土e-p曲線確定的簡化方法及在非線性沉降計算中的應(yīng)用[J];巖土力學(xué);2008年06期

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本文編號：1067469