一種高精度黃曲霉毒素b1檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于電子技術(shù)領域，具體為一種高精度黃曲霉毒素 Bl檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 黃曲霉毒素（AFT)是一類化學結(jié)構(gòu)類似的化合物，均為二氫呋喃香豆素的衍生物。 黃曲霉毒素是主要由黃曲霉（aspergillus flavus)寄生曲霉（a. parasiticus)產(chǎn)生的次 生代謝產(chǎn)物，在濕熱地區(qū)食品和飼料中出現(xiàn)黃曲霉毒素的機率最高，它們存在于土壤、動植 物、各種堅果中，特別是容易污染花生、玉米、稻米、大豆、小麥等糧油產(chǎn)品，是霉菌毒素中毒 性最大、對人類健康危害極為突出的一類霉菌毒素。
[0003] 黃曲霉毒素 Bl危害性最強，國家質(zhì)檢總局規(guī)定黃曲霉毒素 Bl是大部分食品的必 檢項目之一。其毒性要比嘔吐毒素的毒性強30倍，比玉米赤霉烯酮的毒性強20倍。黃曲 霉毒素 Bl的急性毒性是氰化鉀的10倍，砒霜的68倍，慢性毒性可誘發(fā)癌變，致癌能力為二 甲基亞硝胺的75倍，比二甲基偶氨苯高900倍，人的原發(fā)性肝癌也很可能與黃曲霉毒素有 關。以南方高溫、高濕地區(qū)受污染最為嚴重。黃曲霉毒素耐熱，280°C才可裂解，故一般烹調(diào) 加工溫度下難以破壞。因此有效的檢測和預防是尤為重要的。
[0004] 黃曲霉毒素是一種分子真菌毒素，是天然存在的劇毒性、強致癌性物質(zhì)，廣泛存在 于霉變的食品中，農(nóng)產(chǎn)品很容易受到黃曲霉毒素的污染，受污染的農(nóng)產(chǎn)品一旦被人和動物 食用，容易造成黃曲霉素中毒。生物研宄成果表明：該毒素作用的靶器官主要是肝臟，具有 誘導突變、抑制免疫和致癌的作用。由于倉庫中氣候潮濕、太陽光照偏少，黃曲霉毒素污染 問題顯得更為嚴重，本文針對倉庫中糧食的黃曲霉毒素含量較高的問題，提出一種基于51 單片機控制的黃曲霉毒素實時檢測與降解系統(tǒng)，不僅能夠高精度檢測黃曲霉毒素的含量， 而且當黃曲霉毒素的含量由于光照或濕度等因素而升高時，能夠通過單片機對降解系統(tǒng)發(fā) 出命令，開啟降解系統(tǒng)，從而將黃曲霉毒素的含量控制在一定范圍內(nèi)。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的是：為有效的檢測和預防黃曲霉毒素提供一種高精度黃曲霉毒 素 Bl檢測系統(tǒng)。
[0006] 為達到上述目的采用的技術(shù)方案是：一種高精度黃曲霉毒素 Bl檢測系統(tǒng)，它包含 光電檢測單元、高精度轉(zhuǎn)化電路、單片機以及液晶顯示器，所述光電檢測單元包含紫外線發(fā) 射器和熒光圖像收集轉(zhuǎn)換器，所述高精度轉(zhuǎn)化電路又包含時鐘模塊、基準源和比較器模塊； 紫外線發(fā)射器發(fā)出紫外線照射黃曲霉毒素 Bl產(chǎn)生熒光，熒光經(jīng)圖像收集轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電 信號，在時鐘模塊和基準源作用下經(jīng)比較器模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)單片機處理， 在液晶顯示器顯示檢測結(jié)果。
[0007] 所述時鐘模塊包括時鐘分頻電路、兩相不交疊時鐘產(chǎn)生電路、輸出計數(shù)器以及控 制邏輯部分。
[0008] 所述比較器模塊包括電阻串分壓部分、逐次比較部分和鎖存部分。
[0009] 所述輸出計數(shù)器為5位二進制輸出。
[0010] 所述鎖存部分包括兩個D觸發(fā)器。
[0011] 采用上述技術(shù)方案的有益效果是：這種高精度黃曲霉毒素 Bl檢測系統(tǒng)針對倉庫 中糧食的黃曲霉毒素含量較高的問題，提出一種基于單片機控制的高精度檢測系統(tǒng)，為糧 食中黃曲霉毒素的預防及治理提供幫助。該檢測系統(tǒng)通過紫外線感應將黃曲霉毒素發(fā)出的 熒光轉(zhuǎn)化為電信號，通過多位電路比較器高精度比較，單片機處理為數(shù)字信號，經(jīng)液晶顯示 器顯示檢測結(jié)果。5位二進制32級高精度檢測結(jié)果，性能穩(wěn)定技術(shù)成熟的51單片機結(jié)構(gòu)， 可集成性良好，配備觸屏液晶顯示器。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型高精度黃曲霉毒素 Bl檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本實用新型中時鐘模塊原理結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖3為本實用新型中比較器模塊原理結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作說明。
[0016] 如圖1所示，為以單片機為控制核心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，包括光電檢測單元、高精度 轉(zhuǎn)化電路、單片機MCU以及LCD液晶顯示器，系統(tǒng)原理如下：光電檢測單元的作用是紫外 線照射糧食，使被黃曲霉毒素污染的糧食被激發(fā)出熒光，再通過圖像傳感器對熒光信號進 行采集并把熒光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓信號通過高精度轉(zhuǎn)化電路轉(zhuǎn)換為5位二進制代 碼，5位二進制代碼(對應數(shù)值為00000-11111)通過單片機處理轉(zhuǎn)化為十進制輸出信號（對 應數(shù)值為0-31)，作為TFT的輸入信號，并最終顯示到TFT-IXD上，進而反映應當前的糧食中 的黃曲霉毒素 Bl含量。
[0017] 其中高精度轉(zhuǎn)化電路模塊內(nèi)部包括一個振蕩器、時鐘模塊和比較器模塊以及帶隙 基準。時鐘模塊用于產(chǎn)生不同相位的時鐘，比較器模塊產(chǎn)生終止控制信號；比較模塊在兩 相不交疊時鐘的控制下將電池電壓VBAT經(jīng)電阻分壓后由高到低進行逐次進行比較，具有 offset抵消功能；當比較器的結(jié)果為高電平時繼續(xù)比較，當比較結(jié)果出現(xiàn)一個低電平時將 當前狀態(tài)鎖存，這個結(jié)果也是最終的輸出。
[0018] 如圖2所示，為高精度轉(zhuǎn)化電路中的時鐘模塊結(jié)構(gòu)框圖，包括時鐘分頻電路、兩相 不交疊時鐘產(chǎn)生電路、輸出計數(shù)器（同時也是5位二進制輸出）以及整個電路的控制邏輯部 分。其中，EN為使能端，elk為振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號，termb為終止信號，EN_termb為EN 和termb共同產(chǎn)生的使能信號，clkl~clk5分別為計數(shù)器模塊的5個輸出端。整個電路在 EN控制下工作，EN為低時為休眠狀態(tài)，EN為高時開始工作，并在最多32個時鐘周期后進入 鎖存狀態(tài)，將結(jié)果保持。
[0019] 時鐘分頻電路的輸入為前端振蕩器送來的時鐘信號，使其占空比為50% ;分頻后 的信號分別送至兩個D觸發(fā)器中，其一為下降沿觸發(fā)，另一個為上升沿觸發(fā)；下降沿觸發(fā)后 的信號再經(jīng)過一個D觸發(fā)器產(chǎn)生后面比較電路的主時鐘R);上升沿觸發(fā)后的信號作為采樣 時鐘Fd ;R)同時還受由后面比較器模塊產(chǎn)生的終止信號termb的控制，當termb為低時將 置高，此時控制計數(shù)器不再工作，當前狀態(tài)被鎖存。
[0020] 兩相不交疊時鐘產(chǎn)生電路接受時鐘分頻電路產(chǎn)生的時鐘信號R)，送出兩相不交疊 時鐘Fl和F2。其中Fl與R)相位相反，F(xiàn)2與R)相位相同。當Fl為高電平的相位時將后 續(xù)比較器模塊接成單位增益放大器，F(xiàn)2為高電平的相位時比較器模塊開始比較。
[0021] 輸出計數(shù)器電路由五個D觸發(fā)器級聯(lián)，下降沿觸發(fā)。接收Fl信號，以形成32個不 同相位clkl~clk5 (00000~11111)，由低位到高位逐次比較，如果比較結(jié)果一直為高電平則 繼續(xù)比較，一旦比較出低電平則Fl置高，鎖存當前狀態(tài)，此時的計數(shù)結(jié)果即最終的結(jié)果，如 果31次比較都輸出高電平，說明此時的VBAT已經(jīng)大于上限電壓4. 3V，則鎖存住第32個狀 態(tài) Illll0
[0022] 控制邏輯電路該電路由一個五輸入或非門和一個反相器組成，clkl~clk5為上面 輸出計數(shù)器的輸出端，clkl_B~clk5_B分別為clkl~clk5的反相端；共有32個這樣的電路， 產(chǎn)生32個不同頻率的控制信號F1〈0> ~ Fl〈31>，依次控制比較器模塊中的電阻串分壓。
[0023] 如圖3所示，為高精度轉(zhuǎn)化電路中的比較器模塊，包括電阻串分壓部分、逐次比較 部分和后面的鎖存部分，其中Fl〈0:31>為圖2中產(chǎn)生的32個控制信號，依次送入圖3中的 電阻分壓電路，從而依次改變VBAT分壓電阻的阻值。
[0024] 電阻分壓結(jié)構(gòu)如圖3中虛線框所示，采用短接到地和直接選擇相結(jié)合的方法，選 擇合適的電阻值，不僅比直接將開關短接到電源的方法更加線性化，而且這樣短接到地用 NMOS實現(xiàn)，還可以避免使用level-shifter。其中，R為主電阻，RS為限流電阻，RS大小取 決于電路的功耗。電阻分壓Vfb與電池當前電壓VBAT的關系如式（2. 1)所示，式中k為 Fl〈0:31>控制信號分別對應的開關。
[0025]
【主權(quán)項】
1. 一種高精度黃曲霉毒素BI檢測系統(tǒng)，其特征是：它包含光電檢測單元、高精度轉(zhuǎn)化 電路、單片機以及液晶顯示器，所述光電檢測單元包含紫外線發(fā)射器和熒光圖像收集轉(zhuǎn)換 器，所述高精度轉(zhuǎn)化電路又包含時鐘模塊、基準源和比較器模塊；紫外線發(fā)射器發(fā)出紫外線 照射黃曲霉毒素Bl產(chǎn)生熒光，熒光經(jīng)圖像收集轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號，在時鐘模塊和基準源 作用下經(jīng)比較器模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)單片機處理，在液晶顯示器顯示檢測結(jié) 果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征是：所述時鐘模塊包括時鐘分頻電路、兩相 不交疊時鐘產(chǎn)生電路、輸出計數(shù)器以及控制邏輯部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征是：所述比較器模塊包括電阻串分壓部分、 逐次比較部分和鎖存部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測系統(tǒng)，其特征是：所述輸出計數(shù)器為5位二進制輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測系統(tǒng)，其特征是：所述鎖存部分包括兩個D觸發(fā)器。
【專利摘要】一種高精度黃曲霉毒素B1檢測系統(tǒng)，包含光電檢測單元、高精度轉(zhuǎn)化電路、單片機以及液晶顯示器，所述光電檢測單元包含紫外線發(fā)射器和熒光圖像收集轉(zhuǎn)換器，紫外線發(fā)射器發(fā)出紫外線照射黃曲霉毒素B1產(chǎn)生熒光，熒光經(jīng)圖像收集轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號，在時鐘模塊和基準源作用下經(jīng)比較器模塊轉(zhuǎn)換為5位二進制32級數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)單片機處理，在液晶顯示器顯示檢測結(jié)果。該系統(tǒng)針對倉庫中糧食的黃曲霉毒素含量較高的問題，提出一種基于單片機控制的高精度檢測系統(tǒng)，為糧食中黃曲霉毒素的預防及治理提供幫助。檢測顯示精度高，基于性能穩(wěn)定成熟的51單片機結(jié)構(gòu)，集成性好，配備觸屏液晶顯示器。
【IPC分類】G01N21-64
【公開號】CN204422421
【申請?zhí)枴緾N201520148984
【發(fā)明人】潘正坤, 楊潔
【申請人】遵義師范學院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月17日