基于ARM的牛乳成分检测仪的设计

摘要

伴随着人们生活水平的提高，对牛奶的需求不断增加，精确地检测牛奶中成分的含量更广泛地引起关注。目前牛奶成分的检测方法各自有不同的优缺点，本文在总结各种检测方法的基础上，介绍了一种新的检测方法，利用激光的散透比检测，即在光的透射方向上的光强I<,s>和与透射方向垂直方向上的光强I<,t>，用它们的比值来表征测试牛奶蛋白质和脂肪含量的光学参量。 本文围绕散透比的检测方法做了讨论分析，在此基础上设计了一台检测牛乳中蛋白质和脂肪含量的仪器，主要完成了以下工作： 1．对散透比检测牛乳中蛋白质和脂肪成分含量做出了合理的理论分析，探讨了散透比与蛋白质和脂肪含量的理论模型，在理论模型的基础上，结合实验建立了其数学模型。 2．硬件部分主要完成了基于S3C4480的核心电路控制电路、数据采集电路等模块的设计；其中对关键技术微弱信号的放大与过采样的处理做了详细分析。 3．软件部分主要在嵌入式操作系统Cμ/OS-Ⅱ的平台下实现了应用程序的设计，根据系统功能需要与任务分解的基本要求，把系统分成LCD显示任务、AD转换任务、实时时钟任务等8个任务，由,μC/OS-Ⅱ来协调并完成各个任务的实现。 4．完成了测试系统的仪器结构设计。 5．进行了仪器测试，并从仪器本身与理论两个方面分析了误差来源。 在以上的工作基础之上，完成了牛乳成分检测仪的设计，证明了激光散透比应用在牛乳检测中是可行的，也为食品检测提供了了一个新的检测方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究的目的及意义

1.2现有方法和检测现状

1.3本文主要研究内容

第2章测量原理的理论研究与数学建模

2.1基本理论研究

2.1.1光透射理论

2.1.2光散射理论

2.1.3牛乳特性分析

2.1.4散透比应用分析

2.2数学建模

2.2.1实验方案设计

2.2.2实验环境的确定

2.2.3数学模型的建立

2.3本章小结

第3章系统的总体设计与分析

3.1系统结构整体设计

3.2系统的选型与分析

3.3系统硬件总体设计分析

3.3.1微处理器选型

3.3.2硬件系统总体构架设计

3.3.3硬件设计关键技术

3.4系统软件总体设计

3.4.1嵌入式操作系统选型

3.4.2系统软件设计方案

3.4.3软件设计关键技术

3.5本章小结

第4章系统硬件设计与调试

4.1系统原理图设计

4.1.1 CPU(S3C44BO)主控核心电路设计

4.1.2存储系统电路设计

4.1.3系统电源电路电路设计

4.1.4光强检测电路设计

4.1.5利用过采样的A/D转换电路设计

4.1.6进样出样电路设计

4.1.7异步串行通信接口与打印输出控制接口设计

4.2系统PCB设计

4.2.1合理设计原理图

4.2.2 PCB布线

4.3硬件调试

4.3.1电源、晶振及复位电路的调试

4.3.2 H-JTAG电路的调试

4.3.3 SDRAM接口电路的调试

4.3.4 FLASH接口电路的调试

4.4本章小结

第5章牛乳成分检测仪系统嵌入式软件开发

5.1操作系统μ C/OS-Ⅱ在本系统中的应用

5.1.1 μ C/OS-Ⅱ的移植

5.1.2 μC/OS-Ⅱ的任务管理和任务通讯

5.2基于U-BOOT的启动引导程序设计

5.2.1 U-BOOT简介

5.2.2 U-BOOT的启动流程

5.2.3本系统中U-BOOT的移植操作

5.2.4 U-BOOT的编译与运行

5.3牛乳成分检测仪系统应用软件开发

5.3.1检测系统应用程序总体分析

5.3.2检测系统的任务划分

5.3.3检测系统的任务设计与实现

5.4牛乳成分检测仪LCD输出显示

5.5本章小结

第6章检测系统测试结果与误差分析

6.1测试步骤

6.2测试数据

6.3.1仪器系统误差

6.3.2理论与模型误差

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢