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食品中的病原菌是威胁食品安全的重要因素,因此找出食品中的病原菌在食品安全检测中具有重大意义。为了快速、准确的检测食品中有害物质的含量,设计一种能够快速、定量、同时检测出食品中多种病原菌指标的阻抗生物传感器系统,该系统具有操作简便、快速准确、易于联机等特点。检测系统以STC89C51单片机为核心,包括键盘输入被测物种类、用带有AD5933网络分析仪芯片的电路分析测量病原菌在不同浓度下的阻抗值、电阻电压转换电路和电压放大电路、A/D转换处理、LCD显示及超限报警和软件设计等。该系统能定量检测出多种病原菌的含量,并可实现含量的LCD显示和超限报警。本论文的主要研究内容和研究结果如下:(1)提出用网络分析仪AD5933芯片测量菌液的阻抗值;(2)硬件电路系统的设计。包括阻抗测量模块、STC89C51单片机、电阻电压转换模块、电压信号放大电路模块、A/D转换模块、液晶显示模块、键盘扫描模块和报警电路模块;(3)采用C51语言编写系统软件程序。包括主程序、阻抗测量电路子程序、A/D转换子程序、键盘扫描子程序、液晶显示子程序、报警子程序、数据处理子程序等;(4)对系统进行软硬件联调和优化设计。利用Keil uVision2单片机程序调试软件实现C51程序的编译,应用Proteus单片机仿真软件,结合生成的hex程序,进行系统软硬件仿真与联调,对系统元件参数进行改进和优化,得到系统最终设计方案;(5)定量检测模型的建立。针对福氏志贺氏菌分别用阻抗生物传感器和R-L-C精密电桥进行阻抗检测。得出福氏志贺氏菌在3.7×10~3.7×107CFU/mL菌液浓度范围内的“R-C”(阻抗值—溶液浓度)的线性数学模型,通过准确性验证,表明该模型可行。经过系统的测试,本文设计的阻抗生物传感器系统能够实现病原菌检测、计算、比较、显示和超限报警等功能,达到预期目标。