專利名稱：便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水果營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)儀，尤其是一種便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
目前，水果維生素的檢測(cè)方法很多，最常見的2，6-氯酚靛酚滴定法測(cè)定，通過(guò)對(duì)水果樣品進(jìn)行研磨、搗碎處理，提取果汁進(jìn)行測(cè)定，這顯然是一種有損檢測(cè)方法，這樣方法不僅制樣煩瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且檢測(cè)成本高、效率低。為了取得一種無(wú)損、簡(jiǎn)便的無(wú)損檢測(cè)水果維生素?zé)o損檢測(cè)方法，國(guó)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(duì)水果果汁樣品進(jìn)行分析，分析前需花大量時(shí)間來(lái)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(cè)成本高，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。
近紅外光測(cè)定法利用實(shí)驗(yàn)室光譜儀將近紅外光照射在水果表面，通過(guò)測(cè)定經(jīng)內(nèi)部擴(kuò)散之后由果實(shí)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(jì)量學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，并用所建立的模型來(lái)預(yù)測(cè)被檢測(cè)水果的維生素。但此方法是基于實(shí)驗(yàn)室光譜儀器，成本較高且不具有便攜性和操作簡(jiǎn)易性。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)定裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)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(hào)采集器、光信號(hào)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(duì)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(hào)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(hào)采集器；光信號(hào)采集器與光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電路連接；光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示器電路連接。
本實(shí)用新型提供的便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)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(zhǎng)范圍內(nèi)獲取水果的近紅外光譜信息，通過(guò)89C51微處理器計(jì)算出水果內(nèi)部的維生素含量。測(cè)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(guò)水果的透射光信號(hào)由聚焦凹面鏡、光纖探頭、光柵單色儀、光信號(hào)采集器采集后，由微處理器等組成的光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；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(cè)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(shí)用新型的有益效果是在水果的成熟過(guò)程中，維生素會(huì)隨著水果營(yíng)養(yǎng)成分的增加而變大，同時(shí)水果對(duì)近紅外光的吸收特征也會(huì)隨之變化，這就是本實(shí)用新型的理論依據(jù)。在350nm-1100nm近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)，獲取水果的近紅外吸收光譜信息，通過(guò)微處理器進(jìn)行計(jì)算分析，根據(jù)水果吸光度大小確定水果的維生素含量。
實(shí)際測(cè)量時(shí)，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(hào)輸送到光柵單色儀分光后進(jìn)入光信號(hào)采集器，光信號(hào)采集器可以是多通道CCD硅檢測(cè)器，通過(guò)R232通訊接口將信息傳給光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)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(shí)用新型的便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)定裝置簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)定裝置電路部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖說(shuō)明光源1、聚焦凹面鏡2、光柵單色儀3、光信號(hào)采集器4、光信號(hào)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(shí)施方式
實(shí)施例1、一種便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)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(hào)采集器4、光信號(hào)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(duì)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(hào)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(hào)采集器4；光信號(hào)采集器4與光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5電路連接；光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5與顯示器6電路連接。
實(shí)施例2、光信號(hào)8LMNDYSR通過(guò)ADC0809的八路模擬輸入端IN0-IN7輸入；89C51的WR、P2.7、RD來(lái)通過(guò)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(guò)與非門、反相器通過(guò)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(guò)兩個(gè)反相器與LED2(Y)、LED3(R)連接。
89C51的P3.2通過(guò)電阻R3與LED1連接，LED1與Vcc連接，P1.7、P1.6還分別通過(guò)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(dòng)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(duì)應(yīng)的DB0～DB7是8位數(shù)據(jù)線腳。
其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3、光信號(hào)8LMNDYSR通過(guò)ADC0809的八路模擬輸入端IN0-IN7輸入；89C51的WR、P2.7、RD來(lái)的信號(hào)通過(guò)或非門后輸出，并進(jìn)入到ADC0809的START、ALE、OE端口來(lái)控制ADC0809的模/數(shù)轉(zhuǎn)換；89C51的ALE信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)給ADC0809的CLK端作為工作時(shí)鐘信號(hào)；ADC0809的8位數(shù)字信號(hào)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(guò)89C51內(nèi)部ROM的程序指令使之實(shí)現(xiàn)信號(hào)鎖定、顯示；89C51也通過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)八路模擬信號(hào)的輪換導(dǎo)通輸入的控制；如當(dāng)某一路水果的光測(cè)試信號(hào)到來(lái)時(shí)，通過(guò)ADC0809的八路模擬輸入端IN0-IN7輸入的某一對(duì)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(guò)對(duì)數(shù)據(jù)總線的讀寫實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD的控制。
在水果的光測(cè)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(cè)試開始后，當(dāng)任一路水果的光測(cè)試信號(hào)到來(lái)時(shí)，模擬信號(hào)輸入到ADC0809的IN0-IN7時(shí)，然后由89C51的P2.6、WR、RD、P2.7、P1.0-P1.7輸出，經(jīng)過(guò)LCD模塊顯示水果的光測(cè)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(hào)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(shí)89C51的WR、RD、P2.7端口通過(guò)兩個(gè)與非門及一個(gè)反相器再與液晶模塊的E相連，起到對(duì)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(shí)LED1亮，顯示滿數(shù)值的大小，松開S2顯示當(dāng)前被測(cè)數(shù)值的大??；按鈕S3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(dòng)負(fù)載的輸出端口信號(hào)，P1.0的輸出端口接MC3041的輸入，經(jīng)MC3041放大后再驅(qū)動(dòng)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(dòng)負(fù)載FZ1；89C51的P1.2、P1.3輸出端口通過(guò)兩個(gè)反相器分別驅(qū)動(dòng)LED2(Y)、LED3(R)；LED2(Y)、LED3(R)的發(fā)光組合來(lái)直接指示出特殊品質(zhì)的水果，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)把它分離出來(lái)。
P0.0-P0.7作為89C51輸出口使用時(shí)，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(shí)，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(shí)復(fù)用口，可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)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(wèn)外部鎖存器時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(chǔ)器寫選通輸出口，RD是89C51的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出口。
ADC0809共有28只腳，8路模擬信號(hào)輸入腳為IN0、IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6、IN7；8路數(shù)字信號(hào)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(hào)通道的切換功能，ALE為地址鎖存允許，C、B、A＝000～111分別對(duì)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(dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，當(dāng)START為1時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換開始；EOC為A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)的結(jié)束端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)的結(jié)束后，發(fā)出一個(gè)正脈沖，表示A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)的結(jié)束；CLK為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。
液晶顯示模塊的引腳說(shuō)明VSS為接地腳；Vdd為電源正腳，5V±％；Vlcd為液晶驅(qū)動(dòng)電壓腳；RS為寄存器選擇腳，為1時(shí)數(shù)據(jù)寄存器，為0時(shí)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(duì)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(shí)施例1。
權(quán)利要求1.一種便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)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(hào)采集器(4)、光信號(hào)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(duì)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(hào)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(hào)采集器(4)；光信號(hào)采集器(4)與光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(5)電路連接；光信號(hào)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(shí)用新型涉及一種便攜式水果營(yíng)養(yǎng)成分快速測(cè)定裝置。本實(shí)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(hào)采集器、光信號(hào)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(duì)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(hào)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(hào)采集器；光信號(hào)采集器與光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電路連接；光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示器電路連接。水果對(duì)近紅外光的吸收特征隨著水果營(yíng)養(yǎng)成分的增加而變化，本實(shí)用新型通過(guò)獲取近紅外吸收光譜信息，通過(guò)光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算分析，由數(shù)碼顯示器快速顯示水果的維生素等營(yíng)養(yǎng)成分。
文檔編號(hào)G01N21/27GK2903976SQ200620096560
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)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(yáng)愛國(guó), 劉仁鑫, 劉春生, 李曉珍, 羅吉 申請(qǐng)人:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)