一种基于单片机的牛乳体细胞数快速检测传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明创造属于传感技术领域，尤其是涉及一种基于单片机的牛乳体细胞数快速检测传感器。
【背景技术】
[0002]牛乳中的体细胞数(Somatic Cell Count，SCC)是指每毫升原料奶中的细胞总数，包括白细胞(即巨噬细胞、嗜中性白细胞和淋巴细胞)和乳腺组织脱落的上皮细胞。SCC与牛乳产量、质量及奶牛的健康状况密切相关，因此，卫生部门和牛乳销售机构通常将SCC作为评价奶牛乳房健康状况及收购牛乳的重要指标。
[0003]目前，较成熟的SCC检测方法有显微镜计数法和加利福尼亚测试(CMT)法等，但这些方法通常需在实验室由专业技术人员操作，费时费力。最近市场上出现了一些商业化的SCC在线测试仪，比如美国的P0RTASCC体细胞测试仪、Bentley计数仪、以及韩国C-readerADAM体细胞计数仪。体细胞计数仪可以对原料奶中体细胞含量进行计数，从而指导牧场管理和乳制品的开发。
[0004]但是，目前这些产品设备价格昂贵，测试成本高，并不适合在一些小型牧场或者个体奶农中进行大范围推广。因此，研究一种成本低、简单便携式的家庭型体细胞计数仪具有重要意义。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明创造旨在提出一种基于单片机的牛乳体细胞数快速检测传感器，以实现成本低、简单便携式的家庭型体细胞计数仪。
[0006]为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的:
[0007]—种基于单片机的牛乳体细胞数快速检测传感器，包括单片机和与其连接的体细胞测试部分和人机接口显示部分；所述体细胞测试部分包括信号源、四电极系统、I/V转换电路、放大电路、阻抗信息提取电路、低通滤波电路及A/D转换电路；所述单片机控制信号源为四电极系统的外电极提供交流电压激励信号，I/V转换电路采集四电极系统的内电极产生的电流，进行I/V转换，之后依次通过放大电路、阻抗信息提取电路、低通滤波电路及A/D转换电路处理后的信号传送给单片机。
[0008]进一步的，还包括温度检测部分，所述温度检测部分包括均与单片机连接的实时时钟和温度传感器，所述温度传感器选择单总线芯片，用来进行温度补偿。
[0009]进一步的，所述信号源为交流电压信号源，采用直接数字频率合成芯片(DDS)作为交流电压信号源的核心器件，单片机通过发送控制字给信号源产生频率范围为0-ΙΜΗζ的交流电压激励信号，后通过信号源输出端输出给四电极系统的外电极。
[0010]进一步的，所述四电极系统包括两个外电极和两个内电极，是在普通两电极之间再加入一对电极，形成内外两对电极。
[0011]进一步的，所述I/V转换电路由运算放大器组成。
[0012]进一步的，所述放大电路包括信号连接高速放大器和多路选择器，所述高速放大器的输入端连接I/V转换电路的运算放大器的输出端，所述多路选择器采用多通道模拟多路选择器作为模拟开关，模拟开关的地址线连接单片机，放大倍数由地址线逻辑电平控制。
[0013]进一步的，所述阻抗信息提取电路的核心芯片选择视频差分放大器，通过相乘作用分离出阻抗的实部和虚部，完成阻抗测量；所述阻抗信息提取电路输出端连接所述低通滤波电路，用于提取直流分量，采用二阶低通滤波电路，所述二阶低通滤波电路增加使滤波的过渡带变窄的RC环节。
[0014]进一步的，所述人机接口显示部分包括和单片机进行信息交互的IXD显示单元和键盘，LCD显示单元选择1602点阵字符型液晶显示屏；所述键盘为一个与单片机连接的一个独立按键。
[0015]相对于现有技术，本发明创造具有以下优势:
[0016](1)成本低廉，测试方便，非常适合小型牧场或者个体奶农对原料奶进行SCC测试；
[0017](2)电路设计合理，容易实现，易推广和使用。
【附图说明】
[0018]构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中:
[0019]图1为本发明创造实施例所述基于单片机的牛乳体细胞数快速检测传感器的硬件系统框图；
[0020]图2为本发明创造实施例所述信号源电路图；
[0021]图3为本发明创造实施例所述四电极系统示意图；
[0022]图4为本发明创造实施例所述I/V转换电路的电路图；
[0023]图5为本发明创造实施例所述信号放大电路的电路图；
[0024]图6为本发明创造实施例所述阻抗信息提取电路的电路图；
[0025]图7为本发明创造实施例所述低通滤波电路的电路图；
[0026]图8为本发明创造实施例所述A/D转换电路的电路图；
[0027]图9为本发明创造实施例所述温度检测部分及人机接口显示部分的电路图；
[0028]图10为本发明创造实施例所述基于单片机的牛乳体细胞数快速检测传感器的软件系统流程图。
【具体实施方式】
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
[0031]—种基于单片机的牛乳体细胞数快速检测传感器，如图1所示，包括单片机和与其连接的体细胞测试部分、温度检测部分和人机接口显示部分，
[0032]所述体细胞测试部分包括依次信号连接的信号源、四电极系统、I/V转换电路、放大电路、阻抗信息提取电路、低通滤波电路及A/D转换电路。
[0033]所述单片机采用美国Intel公司的51系列单片机芯片AT89S51作为系统控制的核心，实现信号的采集、数据处理和结果显示。
[0034]所述信号源为交流电压信号源，作用于四电极系统，采用美国ADI公司的直接数字频率合成芯片(DDS)AD9854作为交流电压信号源的核心器件，如图2所示，单片机通过发送控制字给DDS芯片产生频率范围为Ο-lMHz的交流电压激励信号，后通过AD9854的V0UT弓丨脚输出给四电极系统的外电极。
[0035]如图3所示，所述四电极系统包括两个外电极和两个内电极，所述信号源产生的交流电压激励信号通过所述外电极进入测试样品。实现方式是在普通两电极之间再加入一对电极，形成内外两对电极；因为普通两电极系统在电化学测试过程中经常产生电极极化，影响测试的精度。
[0036]如图4所示，所述I/V转换电路由0PA350运算放大器组成，当所述信号源的输出电压信号作用在一对外电极上时，则内电极感生出测量电流。I/V转换电路负责将流入被测样品的微弱电流信号转化为电压信号输出。
[0037]如图5所示，所述放大电路包括信号连