專利名稱：便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水果營養(yǎng)成分檢測儀，尤其是一種便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置。
背景技術(shù)：
目前，水果維生素的檢測方法很多，最常見的2，6-氯酚靛酚滴定法測定，通過對水果樣品進(jìn)行研磨、搗碎處理，提取果汁進(jìn)行測定，這顯然是一種有損檢測方法，這樣方法不僅制樣煩瑣、費(fèi)時費(fèi)力，而且檢測成本高、效率低。為了取得一種無損、簡便的無損檢測水果維生素?zé)o損檢測方法，國內(nèi)外學(xué)者曾進(jìn)行了一些相關(guān)研究。
高效液相色譜法由高效液相色譜儀對水果果汁樣品進(jìn)行分析，分析前需花大量時間來做復(fù)雜的樣本前處理，此方法操作復(fù)雜，使用的儀器昂貴，檢測成本高，檢測時間長。
近紅外光測定法利用實驗室光譜儀將近紅外光照射在水果表面，通過測定經(jīng)內(nèi)部擴(kuò)散之后由果實表面透射光線的一種方法。此方法先進(jìn)行光譜微分、平滑等預(yù)處理，結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，并用所建立的模型來預(yù)測被檢測水果的維生素。但此方法是基于實驗室光譜儀器，成本較高且不具有便攜性和操作簡易性。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置。
本實用新型的技術(shù)方案為一種便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置，由光強(qiáng)度控制器、光源、聚焦凹面鏡、光柵單色儀、光信號采集器、光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和顯示器組成；其中光強(qiáng)度控制器與光源連接，光源對稱的位于聚焦凹面鏡前端的中心軸線的兩側(cè)；聚焦凹面鏡的后端與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的光路上依次分布有光纖探頭、光柵單色儀、光信號采集器；光信號采集器與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電路連接；光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示器電路連接。
本實用新型提供的便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置，光強(qiáng)控制器用于控制光源的發(fā)光強(qiáng)度，在350nm-1100nm近紅外波長范圍內(nèi)獲取水果的近紅外光譜信息，通過89C51微處理器計算出水果內(nèi)部的維生素含量。測量結(jié)果由LCD液晶顯示電路顯示。
由光源發(fā)出的光經(jīng)過水果的透射光信號由聚焦凹面鏡、光纖探頭、光柵單色儀、光信號采集器采集后，由微處理器等組成的光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；與微處理器相連接的由HD4478、HD4410和液晶板組成LCD液晶顯示模塊顯示測定結(jié)果；光強(qiáng)控制器用于控制光源的發(fā)光強(qiáng)度。
本實用新型的有益效果是在水果的成熟過程中，維生素會隨著水果營養(yǎng)成分的增加而變大，同時水果對近紅外光的吸收特征也會隨之變化，這就是本實用新型的理論依據(jù)。在350nm-1100nm近紅外波長范圍內(nèi)，獲取水果的近紅外吸收光譜信息，通過微處理器進(jìn)行計算分析，根據(jù)水果吸光度大小確定水果的維生素含量。
實際測量時，光源射出的光線直接照射水果表面，經(jīng)水果內(nèi)部組織吸收后的透射光由聚焦凹面鏡接收并由接收光纖探頭將光譜信號輸送到光柵單色儀分光后進(jìn)入光信號采集器，光信號采集器可以是多通道CCD硅檢測器，通過R232通訊接口將信息傳給光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過放大器、濾波和A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器，微處理器控制與由HD4478、HD4410和液晶板組成LCD液晶顯示模塊顯示電路顯示輸出水果的維生素值大小。


圖1為本實用新型的便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置簡易結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置電路部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖說明光源1、聚焦凹面鏡2、光柵單色儀3、光信號采集器4、光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5、顯示器6、光強(qiáng)度控制器7、光纖探頭8。
具體實施方式
實施例1、一種便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置，由光強(qiáng)度控制器7、光源1、聚焦凹面鏡2、光柵單色儀3、光信號采集器4、光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5和顯示器6組成；其中光強(qiáng)度控制器7與光源1連接，光源1對稱的位于聚焦凹面鏡2前端的中心軸線的兩側(cè)；聚焦凹面鏡2的后端與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5之間的光路上依次分布有光纖探頭8、光柵單色儀3、光信號采集器4；光信號采集器4與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5電路連接；光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5與顯示器6電路連接。
實施例2、光信號8LMNDYSR通過ADC0809的八路模擬輸入端IN0-IN7輸入；89C51的WR、P2.7、RD來通過或非門后分別與ADC0809的START、ALE、OE端口連接；89C51的ALE與雙D觸發(fā)器74LS74的CK端連接，雙D觸發(fā)器74LS74的輸出端Q與ADC0809的CLK端連接；ADC0809的D0～D7端口與89C51的P0.0～P0.7端口連接；89C51的P0.0～P0.7端口與74L373八D觸發(fā)器連接，74L373的A0、A1、A2端口與ADC0809的A、B、C端口連接，89C51的P2.6端口與LCDMK的RS端口連接、89C51的WR端與LCDMK的R/W端連接、89C51的WR、RD、P2.7端還共同通過與非門、反相器通過與LCDMK的E端連接；89C51的P1.0-P1.7端與LCDMK的DB0～DB7端連接。
按鈕S2、S3、S4的右端分別與89C51的P3.2、P1.7、P1.6端口相連；89C51的P1.0的端口經(jīng)MC3041與負(fù)載FZ2連接；P1.1的端口經(jīng)MC3041與負(fù)載FZ1連接；89C51的P1.2、P1.3端口還通過兩個反相器與LED2(Y)、LED3(R)連接。
89C51的P3.2通過電阻R3與LED1連接，LED1與Vcc連接，P1.7、P1.6還分別通過電阻R4、R5與Vcc連接。
LCDMK的VSS為接地腳；Vdd為電源正腳；Vlcd為液晶驅(qū)動電壓腳；RS為寄存器選擇腳；R/W為讀/寫端腳；E為使能端腳；對應(yīng)的DB0～DB7是8位數(shù)據(jù)線腳。
其余同實施例1。
實施例3、光信號8LMNDYSR通過ADC0809的八路模擬輸入端IN0-IN7輸入；89C51的WR、P2.7、RD來的信號通過或非門后輸出，并進(jìn)入到ADC0809的START、ALE、OE端口來控制ADC0809的模/數(shù)轉(zhuǎn)換；89C51的ALE信號進(jìn)入并控制雙D觸發(fā)器74LS74的CK端再由雙D觸發(fā)器74LS74的輸出端Q輸出外部時鐘信號給ADC0809的CLK端作為工作時鐘信號；ADC0809的8位數(shù)字信號經(jīng)D0～D7端口輸出后到89C51的P0.0～P0.7端口并進(jìn)入89C51內(nèi)部，經(jīng)過89C51內(nèi)部ROM的程序指令使之實現(xiàn)信號鎖定、顯示；89C51也通過P0.0～P0.7口發(fā)出命令并經(jīng)74L373八D觸發(fā)器的A0、A1、A2端口輸出到ADC0809的A、B、C端口進(jìn)入到ADC0809內(nèi)部，使之實現(xiàn)對八路模擬信號的輪換導(dǎo)通輸入的控制；如當(dāng)某一路水果的光測試信號到來時，通過ADC0809的八路模擬輸入端IN0-IN7輸入的某一對應(yīng)端口輸入，然后由89C51的P2.6輸出到LCD模塊顯示LCDMK的RS端進(jìn)入、89C51的WR端輸出到LCD模塊顯示LCDMK的R/W端進(jìn)入、89C51的WR、RD、P2.7共同作用到與非門、反相器后進(jìn)入LCD模塊顯示LCDMK的E端進(jìn)入；89C51的P1.0-P1.7端輸出到LCD模塊顯示LCDMK的DB0～DB7端進(jìn)入LCD顯示模塊，后顯示出結(jié)果，LCD掛接在89C51的總線上，通過對數(shù)據(jù)總線的讀寫實現(xiàn)對LCD的控制。
在水果的光測試準(zhǔn)備階段，操作員按復(fù)位鍵，具體在89C51的9腳端，數(shù)顯為“0”態(tài)；水果的光測試開始后，當(dāng)任一路水果的光測試信號到來時，模擬信號輸入到ADC0809的IN0-IN7時，然后由89C51的P2.6、WR、RD、P2.7、P1.0-P1.7輸出，經(jīng)過LCD模塊顯示水果的光測試結(jié)果；89C51的P1.0～P1.7腳輸出數(shù)據(jù)和液晶模塊的DB0～DB7相連，傳遞顯示某種符號的信息；89C51的P2.6端口是地址及通用I/O口的通道之一，它與液晶模塊的RS相連，起到選擇REM還是ROM的效果。89C51的WR端口直接和液晶模塊的R/W相連，同時89C51的WR、RD、P2.7端口通過兩個與非門及一個反相器再與液晶模塊的E相連，起到對液晶模塊的使能作用。
按鈕S1是使系統(tǒng)起復(fù)位作用的；按鈕S2是起功能轉(zhuǎn)換的，S2按下時LED1亮，顯示滿數(shù)值的大小，松開S2顯示當(dāng)前被測數(shù)值的大?。话粹oS3是設(shè)定滿數(shù)值大小的加1鍵，按鈕S4是設(shè)定滿數(shù)值大小的減1鍵；按鈕S2、S3、S4的右端分別與89C51的P3.2、P1.7、P1.6端口相連；89C51的P1.0、P1.1為驅(qū)動負(fù)載的輸出端口信號，P1.0的輸出端口接MC3041的輸入，經(jīng)MC3041放大后再驅(qū)動負(fù)載FZ2；P1.1的輸出端口接MC3041的輸入，經(jīng)MC3041放大后再驅(qū)動負(fù)載FZ1；89C51的P1.2、P1.3輸出端口通過兩個反相器分別驅(qū)動LED2(Y)、LED3(R)；LED2(Y)、LED3(R)的發(fā)光組合來直接指示出特殊品質(zhì)的水果，并通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)把它分離出來。
P0.0-P0.7作為89C51輸出口使用時，要注意其內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)1寫入D鎖存器，當(dāng)P0.0-P0.7作為89C51輸入口使用時，要注意區(qū)分“讀引腳”和“讀端口”，讀端口是指內(nèi)部總線上的D鎖存器端口Q和/Q，所以P0.0-P0.7為89C51雙向8位三態(tài)I/O口，為低8位地址總線及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可以驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。ALE為89C51輸出的連接端口，其功能為地址鎖存允許，當(dāng)不訪問外部鎖存器時，ALE的頻率為FOSC的1/6。當(dāng)P1.0-P1.7作為89C51的輸出口使用時，它不需要在外電路上接上拉電阻，因其內(nèi)部已有，當(dāng)P1.0-P1.7作為89C51輸入口使用時，要注意其內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)1寫入D鎖存器。RXD是89C51的串行輸入口，TXD是89C51的串行輸出口。
WR是89C51的外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出口，RD是89C51的外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出口。
ADC0809共有28只腳，8路模擬信號輸入腳為IN0、IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6、IN7；8路數(shù)字信號輸出端為D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7；A、B、C、ALE端口它們組成8路模擬信號通道的切換功能，ALE為地址鎖存允許，C、B、A＝000～111分別對應(yīng)IN0～I(xiàn)N7通道的切換；VR(+)為基準(zhǔn)電壓端，一般為+5V；VR(-)為基準(zhǔn)電壓端，一般為0V；OE為輸出允許端；START為啟動A/D轉(zhuǎn)換信號輸入端，當(dāng)START為1時，A/D轉(zhuǎn)換開始；EOC為A/D轉(zhuǎn)換信號的結(jié)束端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換信號的結(jié)束后，發(fā)出一個正脈沖，表示A/D轉(zhuǎn)換信號的結(jié)束；CLK為時鐘信號輸入端。
液晶顯示模塊的引腳說明VSS為接地腳；Vdd為電源正腳，5V±％；Vlcd為液晶驅(qū)動電壓腳；RS為寄存器選擇腳，為1時數(shù)據(jù)寄存器，為0時命令寄存器；R/W為讀/寫端腳，1為讀，0為寫；E為使能端腳，下降沿觸發(fā)；對應(yīng)的DB0～DB7，是8位數(shù)據(jù)線腳，起到數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔谩?br> 其余同實施例1。
權(quán)利要求1.一種便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置，由光強(qiáng)度控制器(7)、光源(1)、聚焦凹面鏡(2)、光柵單色儀(3)、光信號采集器(4)、光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)和顯示器(6)組成；其特征在于光強(qiáng)度控制器(7)與光源(1)連接，光源(1)對稱的位于聚焦凹面鏡(2)前端的中心軸線的兩側(cè)；聚焦凹面鏡(2)的后端與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)之間的光路上依次分布有光纖探頭(8)、光柵單色儀(3)、光信號采集器(4)；光信號采集器(4)與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)電路連接；光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)與顯示器(6)電路連接。
專利摘要本實用新型涉及一種便攜式水果營養(yǎng)成分快速測定裝置。本實用新型由光強(qiáng)度控制器、光源、聚焦凹面鏡、光柵單色儀、光信號采集器、光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和顯示器組成；其中光強(qiáng)度控制器與光源連接，光源對稱的位于聚焦凹面鏡前端的中心軸線的兩側(cè)；聚焦凹面鏡的后端與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的光路上依次分布有光纖探頭、光柵單色儀、光信號采集器；光信號采集器與光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電路連接；光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示器電路連接。水果對近紅外光的吸收特征隨著水果營養(yǎng)成分的增加而變化，本實用新型通過獲取近紅外吸收光譜信息，通過光信號數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計算分析，由數(shù)碼顯示器快速顯示水果的維生素等營養(yǎng)成分。
文檔編號G01N21/27GK2903976SQ200620096560
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者劉燕德, 歐陽愛國, 劉仁鑫, 劉春生, 李曉珍, 羅吉 申請人:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)