CN102565435B - 便携式食品安全检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种便携式食品安全检测仪，现有的检测仪器设备功耗大，体积大不适合随身携带，微处理器中保存各种颜色的发光二极管所需要的电压值，微处理器根据矩阵键盘，通过内部软件，利用微处理器内部集成的D/A模块输出其中一种颜色的发光二级管所需要的电压值，发光二级管发出的光经过镜片反射，为比色皿提供光源，光源经过比色池内部溶液，部分光被吸收，剩余光射向另一块反射镜片，然后反射入光电传感器，光电传感器将光信号转化为电信号，经过A/D模块转换为数字信号，在芯片内进行处理，得出有毒有害物质的浓度，在LCD上显示出被测有毒有害物质的浓度，本发明体积小，功耗低，精度高；具备数据采集、处理和存储等功能。

Description

便携式食品安全检测仪

技术领域

    本发明属于嵌入式系统技术领域，具体涉及一种便携式食品安全检测仪。

背景技术

随着经济全球化的加速，食品贸易不断地发展，一个地区的食品安全出现问题有可能扩散到周边地区，甚至全球。在国内，食品安全问题屡见不鲜，“三氯氰胺”事件、“苏丹红一号”事件、“毒奶粉事件”多次在媒体上曝光。涉及到因食品添加违禁物质造成的食物中毒事件也时有发生。食品安全问题已成为人们关注的重大公共卫生问题。食品安全检测设备的发展已刻不容缓。比色法是常用的食品安全检测方法，传统的比色法通过比较有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量，只能做到定性判断而无法做到定量分析。利用比色法建立起来的食品安全检测仪器已被广泛使用，但这种设备功耗大，体积大不适合随身携带，大多采用人工采样后实验室测量的方式，难以满足实时在线检测的要求。 

发明内容

本发明是针对目前大型食品安全检测仪功耗较大，精度相对较低而且不适合现场使用，而传统的比色法不利于定量分析有害物质含量等不足而提出了一种便携式食品安全检测仪。

本发明包括电源管理模块、通讯模块、外部存储模块、信号采集模块外部光源模块输入输出模块以及控制器。各模块均采用现有成熟技术，其中，电源管理模块包括以LM2596S为核心的5V电压转换电路和以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路，通讯模块包括RS232接口、JTAG接口和USB接口，输入输出模块包括矩阵键盘和LCD接口，以LM2596S为核心的5V电压转换电路为通讯模块中的RS232电路、外部光源模块和以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路提供5V电压；以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路为控制器模块、外部存储模块、信号采集模块、输入输出模块以及通讯模块中的JTAG接口和USB接口提供3.3V电压。控制器中保存驱动外部光源模块所需要的电压值，控制器根据输入输出模块的选择，利用控制器内部D/A模块输出外部光源所需要的电压，外部光源发出的光经过处理后射入信号采集模块，信号采集模块将光信号转化为电压信号，经过控制器内部 A/D模块转换为数字信号，在控制器内进行处理，得出有毒有害物质的浓度，输入输出模块显示有毒有害物质的浓度，并将检测结果在外部存储模块中保存。其中通讯模块中的RS232接口JTAG接口和USB接口用于与外部计算机之间传送数据。

5V电压转换电路包括电源管理芯片U1LM2596S、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和稳压二极管D1，电容C1的正极与电源管理芯片U1 LM2596S的1引脚和12V电源连接，电容C1的负极、电源管理芯片U1LM2596S的3引脚、电源管理芯片U1LM2596S的5引脚、稳压二极管D1的阳极和第二电容C2的负极接地，电源管理芯片U1LM2596S的4引脚、电感L1的一端、第二电容C2的正极与电压输出端VDD5.0连接。电源管理芯片U1LM2596S的2引脚、第一电感L1的另一端和二极管D1的阴极相连。

3.3V电压转换电路包括第二十六电容C26、第二十七电容C27、电源管理芯片LM1117、二十八电容C28、二十九电容C29和发光二极管DS10，第二十六电容C26的一端与VDD5.0电压输出端、第二十七电容C27的正极和电源管理芯片LM1117的3引脚连接，第二十六电容C26的另一端和二十七电容C27的负极、电源管理芯片LM1117的1引脚、二十八电容C28的负极、二十九电容C29的一端和发光二极管DS10的阴极连接并接地，电源管理芯片LM1117的2引脚与二十八电容C28的正极、二十九电容C29的另一端、发光二极管DS10的阳极连接。

通信模块包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、2*2排针JP20、场效应管2SJ355、JTAG接口CON0、串口通信电平接口转换芯片MAX3232、串口COM0、COM1和USB接口U5。USB接口U5中的1引脚与第十四电阻R14的一端、第十一电阻R11的一端、第七电容C7的阳极、JP20的1引脚相连；第十四电阻R14的另一端和第七电容C7的阴极接地；第十一电阻R11的另一端与处理器LPC2368的P1.30引脚相连；USB接口U5中的2引脚与第十八电阻R18的一端、第十六电阻R16的一端、第三电容C3的阳极、JP20的4引脚相连，第十八电阻的另一端与第三电容的阴极连接并接地，第十六电阻R16的另一端与处理器LPC2368的P0.30引脚相连；USB接口U5中的3引脚与第十九电阻R19的一端、第四电容C4的正极、第十七电阻R17的一端、第十五电阻R15的一端、JP20的2引脚相连；第十九电阻的另一端与第四电容C4的阴极连接并接地，第十七电阻R17的另一端与处理器LPC2368的P0.29引脚相连；JP20的3引脚接地；第十五电阻R15的另一端与2SJ355的D极相连；2SJ355的S极、第十三电阻R13的一端和电压VDD3.3相连；第十三电阻R13的另一端与第十二电阻R12的一端、2SJ355的G极相连；第十二电阻R12的另一端与处理器LPC2368的P2.9引脚相连；USB接口U5中的4引脚与第二电感C2的一端相连；USB接口U5中的6引脚与第五电容的一端相连；第二电感的另一端与第五电容的另一端相连并接地；USB接口U5中的5引脚架空。

发光二极管DS9的阳极与VDD3.3相连；第九发光二极管DS9的阴极与第二十电阻R20的一端相连；第二十电阻R20的另一端与处理器LPC2368的P1.18引脚相连。

JTAG中的1引脚、2引脚、第二十一电阻R21的一端、第二十二电阻R22的一端、第二十三电阻R23的一端、第二十四电阻R24的一端、第二十五电阻R25的一端与VDD3.3相连；JTAG中的3引脚、第二十一电阻R21的另一端与处理器LPC2368的nTRST引脚相连；JTAG中的5引脚、第二十二电阻R22的另一端与处理器LPC2368的TDI引脚相连；JTAG中的7引脚、第二十三电阻R23的另一端与处理器LPC2368的TMS引脚相连；JTAG中的9引脚、第二十九电阻R26的一端与处理器LPC2368的TCK引脚相连；JTAG中的11引脚、第二十四电阻R24的另一端与处理器LPC2368的RTCK引脚相连；JTAG中的13引脚、第二十五电阻R25的另一端与处理器LPC2368的TDO引脚相连；JTAG中的15引脚与处理器LPC2368的nRST引脚相连；JTAG中的17引脚与第二十七电阻R27相连；JTAG中的19引脚与第二十八电阻R28的一端相连；第二十六电阻R26的另一端、第二十七电阻R27的另一端、第二十八电阻R28的另一端以及JTAG的4引脚、6引脚、8引脚、10引脚、12引脚、14引脚、16引脚、18引脚、20引脚连接并接地。

串口通信电平接口转换芯片U6 MAX3232的16引脚与VDD5.0相连；U6 MAX3232的1引脚与第十电容C10的一端相连；U6 MAX3232的3引脚与第十电容C10的另一端相连；U6 MAX3232的4引脚与第十一电容C11的一端相连；U6 MAX3232的5引脚与第十一电容C11的另一端相连；U6 MAX3232的11引脚与处理器LPC2368的P0.2引脚相连；U6 MAX3232的12引脚与处理器LPC2368的P0.3引脚相连；U6 MAX3232的10引脚与处理器LPC2368的P0.10引脚相连；U6 MAX3232的9引脚与处理器LPC2368的P0.11引脚相连；U6 MAX3232的2引脚与第八电容C8的一端相连并接地；U6 MAX3232的6引脚与第九电容C9的一端相连；U6 MAX3232的15引脚与第九电容C9的另一端、第八电容C8的另一端相连；U6 MAX3232的14引脚与串口COM0的2引脚相连；U6 MAX3232的13引脚与串口COM0的3引脚相连；U6 MAX3232的7引脚与串口COM1的2引脚相连；U6 MAX3232的8引脚与串口COM1的3引脚相连。串口COM0的5引脚接地，串口COM1接地。

   外部存储模块包括第一电阻R1、第三电阻R3、32Mb存储器SST25VF032 U3和第六电容C6，U3的0引脚与处理器LPC2368的P0.16引脚相连，U3的1引脚与处理器LPC2368的P0.17引脚相连，U3的6引脚与处理器LPC2368的P0.18引脚相连，U3的7引脚与处理器LPC2368的P0.19引脚相连，U3的2引脚、处理器LPC2368的P0.25引脚和第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端接VDD3.3；U3的3引脚接地，U3的4引脚、第三电阻R3的一端和第六电容C6的一端接VDD3.3，第六电容C6的另一端接地，U3的5引脚与第三电阻R3另一端连接。

    信号采集模块为光电传感器OTP101 U2，光电传感器U2的1引脚和3引脚接地，U2的4引脚和5引脚与处理器LPC2368的P1.31引脚相连，U2的2引脚与3.3V电源相连。

外部光源模块包括模拟开关cd4051U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、紫色发光二极管DS8、蓝色发光二极管DS7、青色发光二极管DS6、绿色发光二极管DS5、黄色发光二极管DS4、橙色发光二极管DS3、红色发光二极管DS2。模拟开关cd4051U4的1引脚与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端与紫色发光二极管DS8阳极相连；模拟开关cd4051U4的2引脚与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与蓝色发光二极管DS7阳极相连；模拟开关cd4051U4的4引脚与第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端与青色发光二极管DS6阳极相连；模拟开关cd4051U4的5引脚与第七电阻R7的一端相连，第七电阻R7的另一端与绿色发光二极管DS5阳极相连；模拟开关cd4051U4的13引脚与第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端与黄色发光二极管DS4阳极相连；模拟开关cd4051U4的14引脚与第九电阻R9的一端相连，第九电阻R9的另一端与橙色发光二极管DS3阳极相连；模拟开关cd4051U4的15引脚与第十电阻R10的一端相连，第十电阻R10的另一端与红色发光二极管DS2阳极相连；DS8的阴极、DS7的阴极、DS6的阴极、DS5的阴极、DS4的阴极、DS3的阴极、DS2的阴极相连并接地；模拟开关cd4051U4的7引脚和8引脚相连并接地；模拟开关cd4051U4的9引脚与处理器LPC2368的P0.4引脚相连，模拟开关cd4051U4的10引脚与处理器LPC2368的P0.1引脚相连，模拟开关cd405U4 1的11引脚与处理器LPC2368的P0.0引脚相连，模拟开关cd4051U4的6引脚与处理器LPC2368的P3.25引脚相连，模拟开关cd4051U4的3引脚与处理器LPC2368的P0.26引脚相连，模拟开关cd4051U4的6引脚接VDD5.0。

输入输出模块包括LCD接口、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10、第十一开关S11、第十二开关S12、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37和第三十八电阻R38。第一开关S1的一端、第五开关S5的一端、第九开关S9的一端和第三十二电阻R32的一端与处理器LPC2368的P0.8引脚相连；第二开关S2的一端、第六开关S6的一端、第十开关S10的一端和第三十三电阻R33的一端与处理器LPC2368的P0.9引脚相连；第三开关S3的一端、第七开关S7的一端、第十一开关S11的一端和第三十四电阻R34的一端与处理器LPC2368的P0.15引脚相连；第四开关S4的一端、第八开关S8的一端、第十二开关S12的一端和第三十五电阻R35的一端与处理器LPC2368的P0.20引脚相连；第一开关S1的另一端、第二开关S2的另一端、第三开关S3的另一端、第四开关S4的的另一端和第三十八电阻R38的一端与处理器LPC2368的P0.7引脚相连；第五开关S5的另一端、第六开关S6的另一端、第七开关S7的另一端、第八开关S8的的另一端和第三十七电阻R37的一端与处理器LPC2368的P0.6引脚相连；第九开关S9的另一端、第十开关S10的另一端、第十一开关S11的另一端、第十二开关S12的另一端和第三十六电阻R36的一端与处理器LPC2368的P0.5引脚相连；第三十八电阻R38的另一端、第三十七电阻R37的另一端、第三十六电阻R36的另一端相连并接地；第三十二电阻R32的另一端、第三十三电阻R33的另一端、第三十四电阻R34的另一端、第三十五电阻R35的另一端和VDD3.3相连。

LCD接口的1引脚与VDD3.3相连；LCD接口的2引脚与处理器LPC2368的P2.0相连；LCD接口的3引脚与处理器LPC2368的P2.1相连；LCD接口的4引脚与处理器LPC2368的P2.2相连；LCD接口的5引脚与处理器LPC2368的P2.3相连；LCD接口的6引脚与处理器LPC2368的P0.22相连；LCD接口的7引脚与处理器LPC2368的P0.23相连；LCD接口的8引脚与处理器LPC2368的P0.24相连；LCD接口的9引脚与处理器LPC2368的P0.27相连；LCD接口的10引脚与处理器LPC2368的P0.28相连；LCD接口的11引脚与处理器LPC2368的P0.21相连；LCD接口的12引脚与处理器LPC2368的P1.0相连；LCD接口的13引脚与处理器LPC2368的P1.1相连；LCD接口的14引脚与处理器LPC2368的P1.4相连；LCD接口的15引脚与处理器LPC2368的P1.8相连；LCD接口的16引脚与处理器LPC2368的P1.9相连；LCD接口的17引脚接地。

控制模块为微处理器LPC2368，LPC2368的12引脚、10引脚、84引脚、42引脚、13引脚、96引脚、71引脚、54引脚、28引脚接VDD3.3；11引脚、83引脚、97引脚、72引脚、55引脚、41引脚、31引脚、15引脚接地。

本发明的有益效果：该装置体积小，功耗低，精度高；具备数据采集、处理和存储等功能，能快速的检测出有毒有害物质的含量，利用LCD作为可视界面，显示有害物质浓度，并对检测结果进行现场打印，同时具有低功耗、操作简单、携带方便精度高等优点。

附图说明：

图1为本发明的硬件结构示意图；

图2为本发明的5V电压转换电路原理图；

图3为本发明的3.3V电压转换电路原理图；

图4为本发明的通讯模块电路原理图；

图5为本发明的外部存储模块电路原理图；

图6为本发明的信号采集模块电路原理图；

图7为本发明的外部光源模块电路原理图；

图8为本发明的输入输出模块电路原理图；

图9为本发明的控制模块电路原理图；

图10为本发明中的光路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中各个模块做具体的说明。

如图1所示，本发明包括电源管理模块1、通讯模块2、外部存储模块3、信号采集模块4外部光源模块5输入输出模块6以及控制器7。各模块均采用现有成熟技术，其中，电源管理模块1包括以LM2596S为核心的5V电压转换电路1-1和以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路1-2，通讯模块2包括RS232接口2-1、JTAG接口2-2和USB接口2-3，输入输出模块6包括矩阵键盘6-1和LCD接口6-2，以LM2596S为核心的5V电压转换电路1-1为通讯模块2中的RS232电路2-1、外部光源模块5和以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路1-2提供5V电压；以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路1-2为控制器模块7、外部存储模块3、信号采集模块4、输入输出模块6以及通讯模块2中的JTAG接口2-2和USB接口2-3提供3.3V电压。控制器7中保存驱动外部光源模块5所需要的电压值，控制器7根据输入输出模块6的选择，利用控制器7内部D/A模块输出外部光源5所需要的电压，外部光源5发出的光经过处理后射入信号采集模块4，信号采集模块4将光信号转化为电压信号，经过控制器7内部 A/D模块转换为数字信号，在控制器7内进行处理，得出有毒有害物质的浓度，输入输出模块6-2显示有毒有害物质的浓度，并将检测结果在外部存储模块3中保存。其中通讯模块2中的RS232接口2-1JTAG接口2-2和USB接口2-3用于与外部计算机之间传送数据。

如图2所示，5V电压转换电路包括电源管理芯片U1LM2596S、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和稳压二极管D1，电容C1的正极与电源管理芯片U1 LM2596S的1引脚和12V电源连接，电容C1的负极、电源管理芯片U1LM2596S的3引脚、电源管理芯片U1LM2596S的5引脚、稳压二极管D1的阳极和第二电容C2的负极接地，电源管理芯片U1LM2596S的4引脚、电感L1的一端、第二电容C2的正极与电压输出端VDD5.0连接。电源管理芯片U1LM2596S的2引脚、第一电感L1的另一端和二极管D1的阴极相连。

如图3所示，3.3V电压转换电路包括第二十六电容C26、第二十七电容C27、电源管理芯片LM1117、二十八电容C28、二十九电容C29和发光二极管DS10，第二十六电容C26的一端与VDD5.0电压输出端、第二十七电容C27的正极和电源管理芯片LM1117的3引脚连接，第二十六电容C26的另一端和二十七电容C27的负极、电源管理芯片LM1117的1引脚、二十八电容C28的负极、二十九电容C29的一端和发光二极管DS10的阴极连接并接地，电源管理芯片LM1117的2引脚与二十八电容C28的正极、二十九电容C29的另一端、发光二极管DS10的阳极连接。

如图4所示，通信模块包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、2*2排针JP20、场效应管2SJ355、JTAG接口CON0、串口通信电平接口转换芯片MAX3232、串口COM0、COM1和USB接口U5。USB接口U5中的1引脚与第十四电阻R14的一端、第十一电阻R11的一端、第七电容C7的阳极、JP20的1引脚相连；第十四电阻R14的另一端和第七电容C7的阴极接地；第十一电阻R11的另一端与处理器LPC2368的P1.30引脚相连；USB接口U5中的2引脚与第十八电阻R18的一端、第十六电阻R16的一端、第三电容C3的阳极、JP20的4引脚相连，第十八电阻的另一端与第三电容的阴极连接并接地，第十六电阻R16的另一端与处理器LPC2368的P0.30引脚相连；USB接口U5中的3引脚与第十九电阻R19的一端、第四电容C4的正极、第十七电阻R17的一端、第十五电阻R15的一端、JP20的2引脚相连；第十九电阻的另一端与第四电容C4的阴极连接并接地，第十七电阻R17的另一端与处理器LPC2368的P0.29引脚相连；JP20的3引脚接地；第十五电阻R15的另一端与2SJ355的D极相连；2SJ355的S极、第十三电阻R13的一端和电压VDD3.3相连；第十三电阻R13的另一端与第十二电阻R12的一端、2SJ355的G极相连；第十二电阻R12的另一端与处理器LPC2368的P2.9引脚相连；USB接口U5中的4引脚与第二电感C2的一端相连；USB接口U5中的6引脚与第五电容的一端相连；第二电感的另一端与第五电容的另一端相连并接地；USB接口U5中的5引脚架空。

发光二极管DS9的阳极与VDD3.3相连；第九发光二极管DS9的阴极与第二十电阻R20的一端相连；第二十电阻R20的另一端与处理器LPC2368的P1.18引脚相连。

JTAG中的1引脚、2引脚、第二十一电阻R21的一端、第二十二电阻R22的一端、第二十三电阻R23的一端、第二十四电阻R24的一端、第二十五电阻R25的一端与VDD3.3相连；JTAG中的3引脚、第二十一电阻R21的另一端与处理器LPC2368的nTRST引脚相连；JTAG中的5引脚、第二十二电阻R22的另一端与处理器LPC2368的TDI引脚相连；JTAG中的7引脚、第二十三电阻R23的另一端与处理器LPC2368的TMS引脚相连；JTAG中的9引脚、第二十九电阻R26的一端与处理器LPC2368的TCK引脚相连；JTAG中的11引脚、第二十四电阻R24的另一端与处理器LPC2368的RTCK引脚相连；JTAG中的13引脚、第二十五电阻R25的另一端与处理器LPC2368的TDO引脚相连；JTAG中的15引脚与处理器LPC2368的nRST引脚相连；JTAG中的17引脚与第二十七电阻R27相连；JTAG中的19引脚与第二十八电阻R28的一端相连；第二十六电阻R26的另一端、第二十七电阻R27的另一端、第二十八电阻R28的另一端以及JTAG的4引脚、6引脚、8引脚、10引脚、12引脚、14引脚、16引脚、18引脚、20引脚连接并接地。

串口通信电平接口转换芯片U6 MAX3232的16引脚与VDD5.0相连；U6 MAX3232的1引脚与第十电容C10的一端相连；U6 MAX3232的3引脚与第十电容C10的另一端相连；U6 MAX3232的4引脚与第十一电容C11的一端相连；U6 MAX3232的5引脚与第十一电容C11的另一端相连；U6 MAX3232的11引脚与处理器LPC2368的P0.2引脚相连；U6 MAX3232的12引脚与处理器LPC2368的P0.3引脚相连；U6 MAX3232的10引脚与处理器LPC2368的P0.10引脚相连；U6 MAX3232的9引脚与处理器LPC2368的P0.11引脚相连；U6 MAX3232的2引脚与第八电容C8的一端相连并接地；U6 MAX3232的6引脚与第九电容C9的一端相连；U6 MAX3232的15引脚与第九电容C9的另一端、第八电容C8的另一端相连；U6 MAX3232的14引脚与串口COM0的2引脚相连；U6 MAX3232的13引脚与串口COM0的3引脚相连；U6 MAX3232的7引脚与串口COM1的2引脚相连；U6 MAX3232的8引脚与串口COM1的3引脚相连。串口COM0的5引脚接地，串口COM1接地。

    如图5所示， 外部存储模块包括第一电阻R1、第三电阻R3、32Mb存储器SST25VF032 U3和第六电容C6，U3的0引脚与处理器LPC2368的P0.16引脚相连，U3的1引脚与处理器LPC2368的P0.17引脚相连，U3的6引脚与处理器LPC2368的P0.18引脚相连，U3的7引脚与处理器LPC2368的P0.19引脚相连，U3的2引脚、处理器LPC2368的P0.25引脚和第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端接VDD3.3；U3的3引脚接地，U3的4引脚、第三电阻R3的一端和第六电容C6的一端接VDD3.3，第六电容C6的另一端接地，U3的5引脚与第三电阻R3另一端连接。

    如图6所示，信号采集模块为光电传感器OTP101 U2，光电传感器U2的1引脚和3引脚接地，U2的4引脚和5引脚与处理器LPC2368的P1.31引脚相连，U2的2引脚与3.3V电源相连。

如图7所示，外部光源模块包括模拟开关cd4051U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、紫色发光二极管DS8、蓝色发光二极管DS7、青色发光二极管DS6、绿色发光二极管DS5、黄色发光二极管DS4、橙色发光二极管DS3、红色发光二极管DS2。模拟开关cd4051U4的1引脚与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端与紫色发光二极管DS8阳极相连；模拟开关cd4051U4的2引脚与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与蓝色发光二极管DS7阳极相连；模拟开关cd4051U4的4引脚与第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端与青色发光二极管DS6阳极相连；模拟开关cd4051U4的5引脚与第七电阻R7的一端相连，第七电阻R7的另一端与绿色发光二极管DS5阳极相连；模拟开关cd4051U4的13引脚与第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端与黄色发光二极管DS4阳极相连；模拟开关cd4051U4的14引脚与第九电阻R9的一端相连，第九电阻R9的另一端与橙色发光二极管DS3阳极相连；模拟开关cd4051U4的15引脚与第十电阻R10的一端相连，第十电阻R10的另一端与红色发光二极管DS2阳极相连；DS8的阴极、DS7的阴极、DS6的阴极、DS5的阴极、DS4的阴极、DS3的阴极、DS2的阴极相连并接地；模拟开关cd4051U4的7引脚和8引脚相连并接地；模拟开关cd4051U4的9引脚与处理器LPC2368的P0.4引脚相连，模拟开关cd4051U4的10引脚与处理器LPC2368的P0.1引脚相连，模拟开关cd405U4 1的11引脚与处理器LPC2368的P0.0引脚相连，模拟开关cd4051U4的6引脚与处理器LPC2368的P3.25引脚相连，模拟开关cd4051U4的3引脚与处理器LPC2368的P0.26引脚相连，模拟开关cd4051U4的6引脚接VDD5.0。

如图8所示，输入输出模块包括LCD接口、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10、第十一开关S11、第十二开关S12、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37和第三十八电阻R38。第一开关S1的一端、第五开关S5的一端、第九开关S9的一端和第三十二电阻R32的一端与处理器LPC2368的P0.8引脚相连；第二开关S2的一端、第六开关S6的一端、第十开关S10的一端和第三十三电阻R33的一端与处理器LPC2368的P0.9引脚相连；第三开关S3的一端、第七开关S7的一端、第十一开关S11的一端和第三十四电阻R34的一端与处理器LPC2368的P0.15引脚相连；第四开关S4的一端、第八开关S8的一端、第十二开关S12的一端和第三十五电阻R35的一端与处理器LPC2368的P0.20引脚相连；第一开关S1的另一端、第二开关S2的另一端、第三开关S3的另一端、第四开关S4的的另一端和第三十八电阻R38的一端与处理器LPC2368的P0.7引脚相连；第五开关S5的另一端、第六开关S6的另一端、第七开关S7的另一端、第八开关S8的的另一端和第三十七电阻R37的一端与处理器LPC2368的P0.6引脚相连；第九开关S9的另一端、第十开关S10的另一端、第十一开关S11的另一端、第十二开关S12的另一端和第三十六电阻R36的一端与处理器LPC2368的P0.5引脚相连；第三十八电阻R38的另一端、第三十七电阻R37的另一端、第三十六电阻R36的另一端相连并接地；第三十二电阻R32的另一端、第三十三电阻R33的另一端、第三十四电阻R34的另一端、第三十五电阻R35的另一端和VDD3.3相连。

LCD接口的1引脚与VDD3.3相连；LCD接口的2引脚与处理器LPC2368的P2.0相连；LCD接口的3引脚与处理器LPC2368的P2.1相连；LCD接口的4引脚与处理器LPC2368的P2.2相连；LCD接口的5引脚与处理器LPC2368的P2.3相连；LCD接口的6引脚与处理器LPC2368的P0.22相连；LCD接口的7引脚与处理器LPC2368的P0.23相连；LCD接口的8引脚与处理器LPC2368的P0.24相连；LCD接口的9引脚与处理器LPC2368的P0.27相连；LCD接口的10引脚与处理器LPC2368的P0.28相连；LCD接口的11引脚与处理器LPC2368的P0.21相连；LCD接口的12引脚与处理器LPC2368的P1.0相连；LCD接口的13引脚与处理器LPC2368的P1.1相连；LCD接口的14引脚与处理器LPC2368的P1.4相连；LCD接口的15引脚与处理器LPC2368的P1.8相连；LCD接口的16引脚与处理器LPC2368的P1.9相连；LCD接口的17引脚接地。

如图9所示，控制模块为微处理器LPC2368，LPC2368的12引脚、10引脚、84引脚、42引脚、13引脚、96引脚、71引脚、54引脚、28引脚接VDD3.3；11引脚、83引脚、97引脚、72引脚、55引脚、41引脚、31引脚、15引脚接地。

如图10所示，光路图主要包括7个发光二级管，一个比色皿和两块镜片。

便携式食品安全检测仪的工作工程如下： 微处理器LPC2368中保存各种颜色的发光二极管所需要的电压值，微处理器LPC2368根据矩阵键盘，通过内部软件，利用微处理器内部集成的D/A模块输出其中一种颜色的发光二级管所需要的电压值，发光二级管发出的光经过镜片反射，为比色皿提供光源，光源经过比色池内部溶液，部分光被吸收，剩余光射向另一块反射镜片，然后反射入光电传感器，光电传感器将光信号转化为电信号，经过 A/D模块转换为数字信号，在芯片内进行处理，得出有毒有害物质的浓度，在LCD上显示出被测有毒有害物质的浓度。

Claims (1)

1.便携式食品安全检测仪，其特征在于：该检测仪包括电源管理模块、通讯模块、外部存储模块、信号采集模块外部光源模块输入输出模块以及控制器，其中，电源管理模块包括以LM2596S为核心的5V电压转换电路和以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路，通讯模块包括RS232接口、JTAG接口和USB接口，输入输出模块包括矩阵键盘和LCD接口，以LM2596S为核心的5V电压转换电路为通讯模块中的RS232电路、外部光源模块和以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路提供5V电压；以LM1117-3.3为核心的3.3V电压转换电路为控制器模块、外部存储模块、信号采集模块、输入输出模块以及通讯模块中的JTAG接口和USB接口提供3.3V电压，控制器中保存驱动外部光源模块所需要的电压值，控制器根据输入输出模块的选择，利用控制器内部D/A模块输出外部光源所需要的电压，外部光源发出的光经过处理后射入信号采集模块，信号采集模块将光信号转化为电压信号，经过控制器内部 A/D模块转换为数字信号，在控制器内进行处理，得出有毒有害物质的浓度，输入输出模块显示有毒有害物质的浓度，并将检测结果在外部存储模块中保存，其中通讯模块中的RS232接口JTAG接口和USB接口用于与外部计算机之间传送数据；

5V电压转换电路包括电源管理芯片U1LM2596S、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和稳压二极管D1，电容C1的正极与电源管理芯片U1 LM2596S的1引脚和12V电源连接，电容C1的负极、电源管理芯片U1LM2596S的3引脚、电源管理芯片U1LM2596S的5引脚、稳压二极管D1的阳极和第二电容C2的负极接地，电源管理芯片U1LM2596S的4引脚、电感L1的一端、第二电容C2的正极与电压输出端VDD5.0连接，电源管理芯片U1LM2596S的2引脚、第一电感L1的另一端和二极管D1的阴极相连；

3.3V电压转换电路包括第二十六电容C26、第二十七电容C27、电源管理芯片LM1117、二十八电容C28、二十九电容C29和发光二极管DS10，第二十六电容C26的一端与VDD5.0电压输出端、第二十七电容C27的正极和电源管理芯片LM1117的3引脚连接，第二十六电容C26的另一端和二十七电容C27的负极、电源管理芯片LM1117的1引脚、二十八电容C28的负极、二十九电容C29的一端和发光二极管DS10的阴极连接并接地，电源管理芯片LM1117的2引脚与二十八电容C28的正极、二十九电容C29的另一端、发光二极管DS10的阳极连接；

通信模块包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、2*2排针JP20、场效应管2SJ355、JTAG接口CON0、串口通信电平接口转换芯片MAX3232、串口COM0、COM1和USB接口U5，USB接口U5中的1引脚与第十四电阻R14的一端、第十一电阻R11的一端、第七电容C7的阳极、JP20的1引脚相连；第十四电阻R14的另一端和第七电容C7的阴极接地；第十一电阻R11的另一端与处理器LPC2368的P1.30引脚相连；USB接口U5中的2引脚与第十八电阻R18的一端、第十六电阻R16的一端、第三电容C3的阳极、JP20的4引脚相连，第十八电阻的另一端与第三电容的阴极连接并接地，第十六电阻R16的另一端与处理器LPC2368的P0.30引脚相连；USB接口U5中的3引脚与第十九电阻R19的一端、第四电容C4的正极、第十七电阻R17的一端、第十五电阻R15的一端、JP20的2引脚相连；第十九电阻的另一端与第四电容C4的阴极连接并接地，第十七电阻R17的另一端与处理器LPC2368的P0.29引脚相连；JP20的3引脚接地；第十五电阻R15的另一端与2SJ355的D极相连；2SJ355的S极、第十三电阻R13的一端和电压VDD3.3相连；第十三电阻R13的另一端与第十二电阻R12的一端、2SJ355的G极相连；第十二电阻R12的另一端与处理器LPC2368的P2.9引脚相连；USB接口U5中的4引脚与第二电感C2的一端相连；USB接口U5中的6引脚与第五电容的一端相连；第二电感的另一端与第五电容的另一端相连并接地；USB接口U5中的5引脚架空；

发光二极管DS9的阳极与VDD3.3相连；第九发光二极管DS9的阴极与第二十电阻R20的一端相连；第二十电阻R20的另一端与处理器LPC2368的P1.18引脚相连；

JTAG中的1引脚、2引脚、第二十一电阻R21的一端、第二十二电阻R22的一端、第二十三电阻R23的一端、第二十四电阻R24的一端、第二十五电阻R25的一端与VDD3.3相连；JTAG中的3引脚、第二十一电阻R21的另一端与处理器LPC2368的nTRST引脚相连；JTAG中的5引脚、第二十二电阻R22的另一端与处理器LPC2368的TDI引脚相连；JTAG中的7引脚、第二十三电阻R23的另一端与处理器LPC2368的TMS引脚相连；JTAG中的9引脚、第二十九电阻R26的一端与处理器LPC2368的TCK引脚相连；JTAG中的11引脚、第二十四电阻R24的另一端与处理器LPC2368的RTCK引脚相连；JTAG中的13引脚、第二十五电阻R25的另一端与处理器LPC2368的TDO引脚相连；JTAG中的15引脚与处理器LPC2368的nRST引脚相连；JTAG中的17引脚与第二十七电阻R27相连；JTAG中的19引脚与第二十八电阻R28的一端相连；第二十六电阻R26的另一端、第二十七电阻R27的另一端、第二十八电阻R28的另一端以及JTAG的4引脚、6引脚、8引脚、10引脚、12引脚、14引脚、16引脚、18引脚、20引脚连接并接地；

串口通信电平接口转换芯片U6 MAX3232的16引脚与VDD5.0相连；U6 MAX3232的1引脚与第十电容C10的一端相连；U6 MAX3232的3引脚与第十电容C10的另一端相连；U6 MAX3232的4引脚与第十一电容C11的一端相连；U6 MAX3232的5引脚与第十一电容C11的另一端相连；U6 MAX3232的11引脚与处理器LPC2368的P0.2引脚相连；U6 MAX3232的12引脚与处理器LPC2368的P0.3引脚相连；U6 MAX3232的10引脚与处理器LPC2368的P0.10引脚相连；U6 MAX3232的9引脚与处理器LPC2368的P0.11引脚相连；U6 MAX3232的2引脚与第八电容C8的一端相连并接地；U6 MAX3232的6引脚与第九电容C9的一端相连；U6 MAX3232的15引脚与第九电容C9的另一端、第八电容C8的另一端相连；U6 MAX3232的14引脚与串口COM0的2引脚相连；U6 MAX3232的13引脚与串口COM0的3引脚相连；U6 MAX3232的7引脚与串口COM1的2引脚相连；U6 MAX3232的8引脚与串口COM1的3引脚相连，串口COM0的5引脚接地，串口COM1接地；

   外部存储模块包括第一电阻R1、第三电阻R3、32Mb存储器SST25VF032 U3和第六电容C6，U3的0引脚与处理器LPC2368的P0.16引脚相连，U3的1引脚与处理器LPC2368的P0.17引脚相连，U3的6引脚与处理器LPC2368的P0.18引脚相连，U3的7引脚与处理器LPC2368的P0.19引脚相连，U3的2引脚、处理器LPC2368的P0.25引脚和第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端接VDD3.3；U3的3引脚接地，U3的4引脚、第三电阻R3的一端和第六电容C6的一端接VDD3.3，第六电容C6的另一端接地，U3的5引脚与第三电阻R3另一端连接；

    信号采集模块为光电传感器OTP101 U2，光电传感器U2的1引脚和3引脚接地，U2的4引脚和5引脚与处理器LPC2368的P1.31引脚相连，U2的2引脚与3.3V电源相连；

外部光源模块包括模拟开关cd4051U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、紫色发光二极管DS8、蓝色发光二极管DS7、青色发光二极管DS6、绿色发光二极管DS5、黄色发光二极管DS4、橙色发光二极管DS3、红色发光二极管DS2，模拟开关cd4051U4的1引脚与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端与紫色发光二极管DS8阳极相连；模拟开关cd4051U4的2引脚与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与蓝色发光二极管DS7阳极相连；模拟开关cd4051U4的4引脚与第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端与青色发光二极管DS6阳极相连；模拟开关cd4051U4的5引脚与第七电阻R7的一端相连，第七电阻R7的另一端与绿色发光二极管DS5阳极相连；模拟开关cd4051U4的13引脚与第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端与黄色发光二极管DS4阳极相连；模拟开关cd4051U4的14引脚与第九电阻R9的一端相连，第九电阻R9的另一端与橙色发光二极管DS3阳极相连；模拟开关cd4051U4的15引脚与第十电阻R10的一端相连，第十电阻R10的另一端与红色发光二极管DS2阳极相连；DS8的阴极、DS7的阴极、DS6的阴极、DS5的阴极、DS4的阴极、DS3的阴极、DS2的阴极相连并接地；模拟开关cd4051U4的7引脚和8引脚相连并接地；模拟开关cd4051U4的9引脚与处理器LPC2368的P0.4引脚相连，模拟开关cd4051U4的10引脚与处理器LPC2368的P0.1引脚相连，模拟开关cd405U4 1的11引脚与处理器LPC2368的P0.0引脚相连，模拟开关cd4051U4的6引脚与处理器LPC2368的P3.25引脚相连，模拟开关cd4051U4的3引脚与处理器LPC2368的P0.26引脚相连，模拟开关cd4051U4的6引脚接VDD5.0；

输入输出模块包括LCD接口、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10、第十一开关S11、第十二开关S12、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37和第三十八电阻R38，第一开关S1的一端、第五开关S5的一端、第九开关S9的一端和第三十二电阻R32的一端与处理器LPC2368的P0.8引脚相连；第二开关S2的一端、第六开关S6的一端、第十开关S10的一端和第三十三电阻R33的一端与处理器LPC2368的P0.9引脚相连；第三开关S3的一端、第七开关S7的一端、第十一开关S11的一端和第三十四电阻R34的一端与处理器LPC2368的P0.15引脚相连；第四开关S4的一端、第八开关S8的一端、第十二开关S12的一端和第三十五电阻R35的一端与处理器LPC2368的P0.20引脚相连；第一开关S1的另一端、第二开关S2的另一端、第三开关S3的另一端、第四开关S4的的另一端和第三十八电阻R38的一端与处理器LPC2368的P0.7引脚相连；第五开关S5的另一端、第六开关S6的另一端、第七开关S7的另一端、第八开关S8的的另一端和第三十七电阻R37的一端与处理器LPC2368的P0.6引脚相连；第九开关S9的另一端、第十开关S10的另一端、第十一开关S11的另一端、第十二开关S12的另一端和第三十六电阻R36的一端与处理器LPC2368的P0.5引脚相连；第三十八电阻R38的另一端、第三十七电阻R37的另一端、第三十六电阻R36的另一端相连并接地；第三十二电阻R32的另一端、第三十三电阻R33的另一端、第三十四电阻R34的另一端、第三十五电阻R35的另一端和VDD3.3相连；

LCD接口的1引脚与VDD3.3相连；LCD接口的2引脚与处理器LPC2368的P2.0相连；LCD接口的3引脚与处理器LPC2368的P2.1相连；LCD接口的4引脚与处理器LPC2368的P2.2相连；LCD接口的5引脚与处理器LPC2368的P2.3相连；LCD接口的6引脚与处理器LPC2368的P0.22相连；LCD接口的7引脚与处理器LPC2368的P0.23相连；LCD接口的8引脚与处理器LPC2368的P0.24相连；LCD接口的9引脚与处理器LPC2368的P0.27相连；LCD接口的10引脚与处理器LPC2368的P0.28相连；LCD接口的11引脚与处理器LPC2368的P0.21相连；LCD接口的12引脚与处理器LPC2368的P1.0相连；LCD接口的13引脚与处理器LPC2368的P1.1相连；LCD接口的14引脚与处理器LPC2368的P1.4相连；LCD接口的15引脚与处理器LPC2368的P1.8相连；LCD接口的16引脚与处理器LPC2368的P1.9相连；LCD接口的17引脚接地；

控制模块为微处理器LPC2368，LPC2368的12引脚、10引脚、84引脚、42引脚、13引脚、96引脚、71引脚、54引脚、28引脚接VDD3.3；11引脚、83引脚、97引脚、72引脚、55引脚、41引脚、31引脚、15引脚接地。

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