嵌入式牛乳大分子成分含量檢測系統的研制

摘 要：牛乳大分子成分含量是牛乳飼養場的重要評價指標。以散透比方法為基礎，在整體上進行系統方案的設計，包括基于嵌入式微處理器的硬件總體方案和基于嵌入式實時操作系統的軟件總體方案的設計。系統的軟件設計分為數據處理，數據傳送以及動作控制等幾部分來完成，使得系統的程序便于調試，便于維護。實驗結果表明，該系統能夠達到牛乳蛋白質和脂肪快速檢測的目的。

關鍵詞：牛乳大分子；成分含量；檢測系統

1 引言

目前，牛乳大分子成分含量的快速檢測是我國乳品工業最薄弱的環節。因此，乳品中脂肪、蛋白質等主要成分含量的測定方法備受關注[2]，尤其是在滿足準確前提下的快速實現檢測方法。研究一種快速檢測牛乳主要成分含量的測量方法，開發適合國情的牛乳成分快速檢測儀器是提高乳品質量、改變我國乳品行業落后面貌、趕超世界先進水平的必經之路。

研制以嵌入式微處理為核心的檢測系統的主控制單元，包括通信模塊、數據采集模塊、數據顯示模塊等電路的設計；在光電檢測模塊電路的設計中考慮了易維護性及誤差控制的問題。軟件設計方面，利用嵌入式實時操作系統μC/OS-II實現了數據融合及數據處理。

2 硬件系統的設計

由于檢測系統中的光接收信號是微安級，這要求系統具有穩定的信號放大電路，能有效地抑制溫漂和放大微弱直流信號，系統采用ICL7650來完成微信號的放大功能；牛乳的進出樣設計通過蠕動泵控制實現，通過控制電機的正轉和反轉控制牛乳的進樣和出樣。驅動采用內部集成有達林頓管組成的H型的功率變換橋電路的恒壓恒流橋式驅動芯片。

3 軟件系統的設計

根據系統的任務重要性不同對軟件設計劃分不同的優先級，即對牛乳檢測系統的功能需求和特點將應用程序劃分為7個不同的任務，任務的劃分和優先級如表1，任務優先級號越低，其優先級越高。

在牛乳大分子成分檢測系統中，系統應及時響應外部的中斷操作，所以把按鍵處理任務的優先級設為最高，優先數值為2，且按鍵還完成參數的設置功能。進樣出樣任務是接受到按鍵處理任務發來的消息后對其做出響應，根據分配的時間來控制電機的運轉，優先級也比較高，設為3；由于牛乳在一定時間內某些物質會發生沉淀，數據處理任務實時性要求也比較高，設為4。

4 結束語

本文依據激光散透比理論，研究了牛乳大分子成分檢測系統，完成了系統的硬件和軟件部分的設計。采用了蠕動泵、暗室密閉結構的設計，減小了外界因素的干擾，提高了檢測質量。同時對于硬件電路的設計提高了設計精度，減小了系統誤差，軟件的設計更趨近于人性化，操作方便。從牛乳樣品測量值與定標值的對比可知，該系統可實現牛乳大分子成分的快速檢測，為奶廠管理決策提供有力的數據支持。

參考文獻

[1]譚昌龍，姬廣舉，沈濤，于助.牛乳稀釋倍率對蛋白質質量分數測量的影響[J].哈爾濱理工大學學報，2004，9（03）：62-63.

[2]胥靜.嵌入式系統設計與開發實例詳解[M].北京航空航天大學出版社，2005：206-218，220-230，235-240.

[3]胡友水.uC/OS-II在AT91X40單片機上的移植[J].單片機與嵌入式系統應用，2003，（12）：69-70.