农药残留光电快速检测系统软件设计
目 录
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3研究方法 2
1.4 论文研究内容 4
1.5 技术路线 4
2农药残留光电检测系统的总体设计 5
2.1 光电检测系统的硬件设计 5
2.2 光电检测系统的软件设计 10
3 系统软件实现与程序 12
3.1 AD转换模块 12
3.2 数码管显示模块 16
3.3 主程序模块 18
4 软硬件调试 19
4.1 Keil软件的介绍及使用 19
4.2 下载程序 20
4.3 硬件调试 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录 程序 27
1 绪论
1.1研究的背景及意义
二十一世纪，世界进入到了和平与发展的时代，我国的国民生产总值跃居世界第二，国民生活水品大幅度提升，开始追求高质量高品质的生活，所以环保意识也逐渐提高起来，作为一个农药生产和使用大国，农药对人体的危害也被人们和专家们提了出来。 农药残留会产生以下几方面的危害：
（1）长时间食用有农药残留超出标准的农副产品，使人们的生活受到了巨大的影响，不但会引起疾病的发生，甚至会影响下一代的生命安全。
（2）频繁的使用农药，特别是除草、除虫剂，会影响农作物的正常生长，导致农作物的产量下降，使农民承受了巨大的损失。
（3）农药残留问题影响了我国的农产品出口，造成了重大的经济损失。
因此，如何有效地控制和检测农药残留，成为人们非 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
常关心的问题。
1.2 国内外研究现状
农药的使用对象主要有农业或者林业方面的东西，主要功能就是当农业和林业方面的作物有病害、虫灾或者杂草的时候起到消灭它们或者控制它们的作用，在没有这些问题的时候也可以起到预防的作用。可以说对农、林也的发展起到了至关重要的作用。但是，农药的过度使用和不正当使用，同时也给人类本身和其他无关的生物带来的伤害甚至毁灭性的的打击，所造成的影响已经不能忽视。在这里面，因为农药残留超标导致食品安全问题越来越严重，吸引了越来越多的各国政府和公众的目光，越来越多的人将目光关注到了这个问题。对于这件事，国外发达国家对农药的生产和使用进行了严格的规定，农药残留的监控和检测更加重视起来。
我国对农药残留问题的重视是从20世纪70年代末80年代初开始的。80年代，我国科学家们对农药残留研究的主要任务是对农药残留检测方法的探究与思索；到了90年代，科学家们对农药残留的研究工作的重心就放在了针对农作物产品中有机磷、有机氯、氨基甲酸酯类农药残留的快速、准确、灵敏的定量分析方法的探索；进入新世纪，随着经济的快速发展，人们追求更好的生活，对农药残留的问题变得更加重视。相关科学技术的迅速发展，人们对农药残留检测技术的研究也有了较大的进步，研究向着快速、高效、多残留检测、自动化以及在线分析的方向开始了长足的发展。
1.3研究方法
如今，农药残留的检测方法主要还集中在气相色谱法、高效液相色谱法、气质联用和液质联用、化学发光法、免疫法等方面，这些方法虽然测量准确但是样品处理过程复杂、消耗多、用时长,不能快速、绿色检测。[9]
气相色谱法是一种非常古老而且传统并且经典的农药残留的检测方法，它的有点就是能够比较强的将农药分离，灵敏度非常高而且应用的范围非常广泛。在目前状况下，农药残留检测大部分还是使用气相色谱法来进行测试的。对于一些农药残留检测的要求来看，有的需要检测的农药的样品分析起来比较复杂，有些里面的农药含量比较低，而且大多数的有机磷农药挥发性高，很容易就挥发掉，或者是热稳定性差，温度一旦过高的话就容易发生变异，所以在这些情况下想要对农药的浓度进行检测就必须要使用灵敏度高和选择性好的方法来对农药进行检测，于是气相色谱法是首选的检测方法。[2]
但是，气相色谱法也有着致命的缺点，很多情况下就不适用与农药的浓度检测。比如说当当成本不能过高的时候就不可以使用，因为气相色谱法的检测成本比较高，价格昂贵。并且气相色谱法检测时候样品处理起来相当麻烦，处理的时间也比较长，还有技术要求高，不可以普遍使用。
高效液相色谱法是在20世纪年代末逐渐发展起来的一种分析方法，应用范围十分广泛，世界上大多数有机物都可以采用高效液相色谱分析法来分析检测。气-质联用和液-质联用这两种方式在一定程度上来说具有相似的原理和功能。气-质联用和液-质联用这两种检测方法都是都是利用其特点，也就是气相色谱和高效液相色谱的方式将农药分离，作为农药残留分析的分离器，然后在用质谱仪来进行检测。这两种测量方式是利用质谱仪作为检测器，将气象色谱仪和高效液相色谱仪的有点，也就是非常良好的分离能力与质谱仪的有点结合在一起，形成了一种新型的检测方式。这样的好处就是优化了气相色谱仪和高效液相色谱仪的缺点，增强了它们的定性功能。[8]
化学发光法利用发光物质鲁米诺、光泽精、洛酚和过氧草酸等化学物质 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
与农药之间进行特殊的化学反应，化学物质在反应中吸收释放出的化学能，而处于电子激发态的应中间体或反应产物由激发态回到基态时产生光辐射。在化学发光法这种测量方法中，采用有以下试剂：洛酚、鲁米诺和过氧草酸等试剂，这些都是可以造成发光的化学发光试剂。在反应过程中，这些化学发光物质都可以吸收化学反应中的化学能，从而经过一系列的反应和过程，比如说将处于电子激发态的反应中间体或者反应产物转化到基态，伴随这个过程的是产生了光辐射，形成发光的效果。这种农药残留测量方式，很好的利用了化学物质的反应之后的效应。于是最近几年，化学发光法测量农药残留的方式越来越受人们的欢迎，随之它的应用发展也越来越迅速。[3]
随着人们对药物的研究以及对抗原和抗体特性的分析，人们将这两者结合起来，形成了一种名叫免疫法的新型农药残留检测方式。这种测量方式的问世，对农药残留快速检测行业带来了很大程度上的改善。首先，它测量气力啊相对比较简便，而且测量的过程周期短，测量比较快速。并且它拥有很高的灵敏度，可以非常准确的测量出农药的种类和含量。还有它的特异性非常强，加上这种测量方式的过程不需要太复杂的步骤，它的检测的成本费用也随之大大降低。于是，化学发光法逐渐成了人们检测农药的不可或缺的一种选择。但是，它也有它的缺点，就是只能适用于一种农药的测量，不适用多种农药测量的领域。
以上这几种农药残留检测方式虽然大部分都可以完成要求，初步实现对农药的检测，有的也具有相对较好的特点，好似灵敏度高，快速等优势。但是，这些农药检测的方法经常会出现不稳定或者测量步骤繁琐，不能满足快速检测和准确检测的要求。而且有的测量方式虽然看似不错，但是造价成本太高，得不偿失。所以，农药残留快速检测的方法还亟需进一步的发展以满足市场和人们的需求。
我国对农药残留的检测方法还主要集中在上面提到的农药残留检测方法，这些农药残留方法虽然具有分析精度高、定量准确等优点，但是这些方法处理样品的过程非常复杂，一旦发生错误，理论结果与检测结果就会相差很大；检测过程复杂，检测时间就会变长，成本就会过高，不仅需要在专业的实验室，而且还需要有由专业的人员来进行检测。这样又不能满足在现场快速检测的需求。因此研究出新的农药残留检测方法是势在必行的，新的检测方法不仅要能够满足现场检测，而且不需要专业人员，使用门槛低；检测速度快，结果显示时间短；成本需求低、廉价，显示结果易懂、能测出大致成分和大概的分量；还要判断该产品是否使用安全，不会造成很大的安全隐患和安全事故。
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3研究方法 2
1.4 论文研究内容 4
1.5 技术路线 4
2农药残留光电检测系统的总体设计 5
2.1 光电检测系统的硬件设计 5
2.2 光电检测系统的软件设计 10
3 系统软件实现与程序 12
3.1 AD转换模块 12
3.2 数码管显示模块 16
3.3 主程序模块 18
4 软硬件调试 19
4.1 Keil软件的介绍及使用 19
4.2 下载程序 20
4.3 硬件调试 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录 程序 27
1 绪论
1.1研究的背景及意义
二十一世纪，世界进入到了和平与发展的时代，我国的国民生产总值跃居世界第二，国民生活水品大幅度提升，开始追求高质量高品质的生活，所以环保意识也逐渐提高起来，作为一个农药生产和使用大国，农药对人体的危害也被人们和专家们提了出来。 农药残留会产生以下几方面的危害：
（1）长时间食用有农药残留超出标准的农副产品，使人们的生活受到了巨大的影响，不但会引起疾病的发生，甚至会影响下一代的生命安全。
（2）频繁的使用农药，特别是除草、除虫剂，会影响农作物的正常生长，导致农作物的产量下降，使农民承受了巨大的损失。
（3）农药残留问题影响了我国的农产品出口，造成了重大的经济损失。
因此，如何有效地控制和检测农药残留，成为人们非 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
常关心的问题。
1.2 国内外研究现状
农药的使用对象主要有农业或者林业方面的东西，主要功能就是当农业和林业方面的作物有病害、虫灾或者杂草的时候起到消灭它们或者控制它们的作用，在没有这些问题的时候也可以起到预防的作用。可以说对农、林也的发展起到了至关重要的作用。但是，农药的过度使用和不正当使用，同时也给人类本身和其他无关的生物带来的伤害甚至毁灭性的的打击，所造成的影响已经不能忽视。在这里面，因为农药残留超标导致食品安全问题越来越严重，吸引了越来越多的各国政府和公众的目光，越来越多的人将目光关注到了这个问题。对于这件事，国外发达国家对农药的生产和使用进行了严格的规定，农药残留的监控和检测更加重视起来。
我国对农药残留问题的重视是从20世纪70年代末80年代初开始的。80年代，我国科学家们对农药残留研究的主要任务是对农药残留检测方法的探究与思索；到了90年代，科学家们对农药残留的研究工作的重心就放在了针对农作物产品中有机磷、有机氯、氨基甲酸酯类农药残留的快速、准确、灵敏的定量分析方法的探索；进入新世纪，随着经济的快速发展，人们追求更好的生活，对农药残留的问题变得更加重视。相关科学技术的迅速发展，人们对农药残留检测技术的研究也有了较大的进步，研究向着快速、高效、多残留检测、自动化以及在线分析的方向开始了长足的发展。
1.3研究方法
如今，农药残留的检测方法主要还集中在气相色谱法、高效液相色谱法、气质联用和液质联用、化学发光法、免疫法等方面，这些方法虽然测量准确但是样品处理过程复杂、消耗多、用时长,不能快速、绿色检测。[9]
气相色谱法是一种非常古老而且传统并且经典的农药残留的检测方法，它的有点就是能够比较强的将农药分离，灵敏度非常高而且应用的范围非常广泛。在目前状况下，农药残留检测大部分还是使用气相色谱法来进行测试的。对于一些农药残留检测的要求来看，有的需要检测的农药的样品分析起来比较复杂，有些里面的农药含量比较低，而且大多数的有机磷农药挥发性高，很容易就挥发掉，或者是热稳定性差，温度一旦过高的话就容易发生变异，所以在这些情况下想要对农药的浓度进行检测就必须要使用灵敏度高和选择性好的方法来对农药进行检测，于是气相色谱法是首选的检测方法。[2]
但是，气相色谱法也有着致命的缺点，很多情况下就不适用与农药的浓度检测。比如说当当成本不能过高的时候就不可以使用，因为气相色谱法的检测成本比较高，价格昂贵。并且气相色谱法检测时候样品处理起来相当麻烦，处理的时间也比较长，还有技术要求高，不可以普遍使用。
高效液相色谱法是在20世纪年代末逐渐发展起来的一种分析方法，应用范围十分广泛，世界上大多数有机物都可以采用高效液相色谱分析法来分析检测。气-质联用和液-质联用这两种方式在一定程度上来说具有相似的原理和功能。气-质联用和液-质联用这两种检测方法都是都是利用其特点，也就是气相色谱和高效液相色谱的方式将农药分离，作为农药残留分析的分离器，然后在用质谱仪来进行检测。这两种测量方式是利用质谱仪作为检测器，将气象色谱仪和高效液相色谱仪的有点，也就是非常良好的分离能力与质谱仪的有点结合在一起，形成了一种新型的检测方式。这样的好处就是优化了气相色谱仪和高效液相色谱仪的缺点，增强了它们的定性功能。[8]
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以上这几种农药残留检测方式虽然大部分都可以完成要求，初步实现对农药的检测，有的也具有相对较好的特点，好似灵敏度高，快速等优势。但是，这些农药检测的方法经常会出现不稳定或者测量步骤繁琐，不能满足快速检测和准确检测的要求。而且有的测量方式虽然看似不错，但是造价成本太高，得不偿失。所以，农药残留快速检测的方法还亟需进一步的发展以满足市场和人们的需求。
我国对农药残留的检测方法还主要集中在上面提到的农药残留检测方法，这些农药残留方法虽然具有分析精度高、定量准确等优点，但是这些方法处理样品的过程非常复杂，一旦发生错误，理论结果与检测结果就会相差很大；检测过程复杂，检测时间就会变长，成本就会过高，不仅需要在专业的实验室，而且还需要有由专业的人员来进行检测。这样又不能满足在现场快速检测的需求。因此研究出新的农药残留检测方法是势在必行的，新的检测方法不仅要能够满足现场检测，而且不需要专业人员，使用门槛低；检测速度快，结果显示时间短；成本需求低、廉价，显示结果易懂、能测出大致成分和大概的分量；还要判断该产品是否使用安全，不会造成很大的安全隐患和安全事故。
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