基于ＴＣＳ２３０果蔬稻米农药残留检测系统的设计 农药残留检测报告
摘要：针对如何实现果蔬稻米农药残留度的检测问题，设计了以颜色传感器ＴＣＳ２３０和单片机Ｃ８０５１Ｆ３１０为核心的检测系统。系统通过对ＴＣＳ２３０颜色识别的结果，对比颜色数据与农药残留程度数据库，查找出相应的农药残留度数据，液晶显示器ＨＴＧ２４０１６０Ｃ和语音装置给予用户提示。系统开机显示待机画面、当前时间，键盘选择“选项”和“检测”功能菜单，完成系统设置或农药残留检测。测试结果表明，利用该系统完成的果蔬稻米农药残留检测，结构简单、可靠，操作方便，易于掌握。
关键词：农药残留；颜色；检测；键盘选择
中图分类号：ＴＰ３６８．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）15－3349-03
Design of Pesticide Residue Detection System for Fruit，Vegetable and Rice Based
on TCS230
ＺＨＡＮＧ Ｆｕ－ｊｕｎ１，ＨＵＡＮＧ Ｓｈｕａｎｇ２，ＬＩＵ Ｋｕｎ１
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｂａyｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｄａｑｉｎｇ １６３３１９， Ｈｅｉｌｏｎgｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｃｏｌｏｒ ｓｅｎｓｏｒｓ ＴＣＳ２３０ ａｎｄ Ｃ８０５１Ｆ３１０ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｆｒｕｉｔ， ｖｅｇｅｔａｂｌｅ ａｎｄ rｉｃｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＴＣＳ２３０ cｏｌｏｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｄａｔａ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｄａｔａｂａｓｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｄａｔａ was found． Ｔｈｅ ｒｅｍｉｎｄｅｒｓ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ ｂｙ ｔｈｅ ＬＣＤ ｍｏｎｉｔｏｒ ＨＴＧ２４０１６０Ｃ ａｎｄ ｖｏｉｃｅ ｄｅｖｉｃｅ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂｏｏｔｓ ｓｈｏｗｓ ｓｔａｎｄｂｙ ｓｃｒｅｅｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｅｎｕ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｋｅｙｂｏａｒｄ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ， and ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅｔｔｉｎｇｓ ｏｒ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｂｙ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｒｅｌｉａｂｌｅ， ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅｓ； ｃｏｌｏｒ； ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ； ｋｅｙｂｏａｒｄ ｓｅｌｅｃｔion
随着人们生活水平的不断提高，健康已逐渐成为人们关注的焦点。但是水果、蔬菜、稻米等食品上的农药残留严重威胁着人们的健康。因此设计出一款便携式农药残留检测仪，能在几分钟内鉴别出果蔬稻米中是否有残余农药非常重要。
检测仪以ＴＣＳ２３０颜色传感器和Ｃ８０５１Ｆ３1０单片机为核心，液晶显示器ＨＴＧ２４０１６０Ｃ显示农药的残留程度，若农药残留超标则给予语音报警提示，按键选择被测对象的种类和测试精度的设置，系统还可以存储检测数据，利用专用ＰＣ软件自动上传数据，ＰＣ管理和打印，方便高效［１］。
１ ＴＣＳ２３０颜色传感器工作原理
ＴＣＳ２３０是美国ＴＡＯＳ公司推出的可编程彩色光／频率转换器，是世界上第一个有数字兼容接口的ＲＧＢ颜色传感器。该转换器输出数字信号，可以驱动标准的ＴＴＬ或ＣＭＯＳ电路，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接。ＴＣＳ２３０能够实现每个彩色信道１０位以上的转换精度，因而不再需要Ａ／Ｄ转换器，使电路变得更简单。图１是ＴＣＳ２３０的引脚封装和功能图［２］。
图１中，ＴＣＳ２３０采用８引脚的ＳＯＩＣ表面贴装式封装，在单一芯片上集成有６４个光电二极管。该传感器的典型输出频率范围为２ Ｈｚ～５００ ＫＨｚ，用户还可以通过两个可编程引脚来选择１００％、２０％或２％的输出比例因子，或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围，提高了它的适应能力［３］。
Ｓ０、Ｓ１为输出比例因子或电源关断模式，Ｓ２、Ｓ３为滤波器类型的选择（表１）。OE为频率输出使能，也可以片选信号，低电平有效；ＯＵＴ为频率输出。
当入射光投到ＴＣＳ２３０上时，通过Ｓ２、Ｓ３的不同组合选择不同的滤波器，经过内部转换电路输出不同频率占空比为１／２的方波。不同频率和光强对应不同的频率，选择Ｓ０、Ｓ１的组合，选择不同的输出比例因子，对输出频率进行微调［４］。Ｃ８０５１Ｆ３１０对ＴＣＳ２３０输出的频率进行测试后得到一定的数据，再与基准数据进行比较，从而确定收到光的颜色比例与强度。
２ 果蔬农药残留检测的原理
蔬菜、水果和稻米在生长过程中使用的农药主要是有机磷和氨基甲酸酯类农药，这类农药能抑制昆虫中枢和周围神经系统中特殊的酶——乙酰胆碱酯酶的活性，造成神经传导介质乙酰胆碱的积累，影响正常的神经传导。系统正是应用了这个原理，从昆虫中提取乙酰胆碱酯酶与蔬菜、水果中的残留农药萃取液进行反应，农药残留量越多酶的抑制率越高，通过检测酶被抑制程度，来判断农药残留情况［５］。