單片機(jī)水果成熟檢測(cè)(共22頁)_第1頁
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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上海 南 師 范 大 學(xué)本 科 生 畢 業(yè) 論 文題目:水果無損傷成熟度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)姓 名: 謝 騫 學(xué) 號(hào): 4 專 業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù)年 級(jí): 2007級(jí) 學(xué) 院: 物理與電子工程 完成日期: 2011年5月 指導(dǎo)教師: 蓋志武(教授)本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,本論文中沒有抄襲他人研究成果和偽造數(shù)據(jù)等行為 。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。論文(設(shè)計(jì))作者簽名: 日期: 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))使

2、用授權(quán)聲明海南師范大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的復(fù)印件和磁盤,允許畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))被查閱和借閱。本人授權(quán)海南師范大學(xué)可以將本畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或其他復(fù)印手段保存、匯編畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。論文(設(shè)計(jì))作者簽名: 日期: 指 導(dǎo) 教 師 簽 名: 日期: 目 錄 水果無損傷成熟度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)作者:謝騫 指導(dǎo)教師:蓋志武 教授 (海南師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院,???,)摘 要:無損檢測(cè)又稱非破壞檢測(cè),即在不破壞樣品的情況下對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法,主要運(yùn)用力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等物理學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)。方案基于適當(dāng)頻率的交變電場(chǎng)

3、的作用下,水果的阻抗特性參數(shù)會(huì)隨頻率按一定規(guī)律變化,成熟度不同則水果阻頻曲線不同,曲線與水的阻抗頻率曲線的交點(diǎn)反映水果的阻抗頻率特性,交點(diǎn)越往左移其成熟度越好。利用阻抗頻率特性衡量水果的成熟度的方法是可行的,并且該裝置具有檢測(cè)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞:水果、成熟度、交變電場(chǎng)、阻抗Fruit no damage maturity detector design Author: XieQian Tutor:professor GaiZhiWu (Physics and Electronics Engineering Institute, Hainan Normal Universi

4、ty,Haikou, )Abstract: nondestructive testing also called non-destructive testing, namely in the case without destroying samples of its internal quality evaluation method, mainly utilizes the mechanics, optical, acoustic testing such physical methods. Scheme based on proper frequency alternating elec

5、tric field, fruit under the action of the impedance characteristics parameters will on frequency by a certain rule changes, maturity different frequency curve is fruit resistance of different, curve and water impedance frequency curve intersection of the impedance frequency characteristic reflects f

6、ruit, the move left the intersection maturity, the better. Using the impedance frequency characteristics of the fruit ripeness measure method is feasible, and the device has the detection speed, simple structure and high reliability etc. Keywords: fruit, maturity, alternating electric field, impedan

7、ce 1. 引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們的生活水平的不斷提高,水果富含人體所需的各種物質(zhì),吃水果如今已成為一種時(shí)尚,因而水果供應(yīng)商對(duì)水果質(zhì)量分級(jí)和內(nèi)部品質(zhì)的要求也越來越顯得重要。水果的成熟度是水果分級(jí)與保鮮的一項(xiàng)重要指標(biāo)。水果成熟度的測(cè)試方法多種多樣,從測(cè)量方法上來說大致分為破壞性和非破壞性兩類,目前的研究大多集中于高頻、破壞性測(cè)試方面,測(cè)試量也多是阻抗。而利用水果的介電特性檢測(cè)方法進(jìn)行果蔬分級(jí),檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜且系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)采集和處理方便,還能保持果蔬內(nèi)部品質(zhì)不受影響。試驗(yàn)采用介電特性法對(duì)果蔬品質(zhì)無損檢測(cè)測(cè)量原理,構(gòu)建了一種果蔬無損檢測(cè)系統(tǒng)。并對(duì)不同新鮮度的蘋果在低頻段進(jìn)行了試驗(yàn)檢

8、測(cè)。結(jié)果表明,在 50Hz500kHz測(cè)試頻率范圍內(nèi),隨著水果新鮮度的下降,其等效阻值趨于增大,且按一定規(guī)律變化,表明該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)造是簡(jiǎn)易可行的。2. 國(guó)內(nèi)外有關(guān)本課題研究的動(dòng)態(tài)2.1、德國(guó)研究所使用氣敏傳感器檢測(cè)水果氣味德國(guó)一家研究所與該國(guó)其他一些科研單位合作研制了一種特殊的檢測(cè)水果成熟度的儀器,其核心技術(shù)是用金屬氧化物氣敏傳感器去檢測(cè)水果釋放出的特殊氣味,最后分析判斷出水果的成熟度。具體工作過程是:先用高分子分離柱將待測(cè)水果的氣味提純,再讓帶有這一氣味的氣體通過溫度達(dá)300至400攝氏度的傳感器,傳感器內(nèi)的金屬氧化物可與氣味進(jìn)行反應(yīng),最后儀器根據(jù)反應(yīng)狀態(tài)自動(dòng)分析出水果的成熟度。初步試驗(yàn)顯

9、示,這種儀器與食品實(shí)驗(yàn)室中專用測(cè)量?jī)x的檢測(cè)效果一樣精確。2.2、日本水果的現(xiàn)代分級(jí)檢測(cè)技術(shù)日本最新研制的圖像處理式分級(jí)系統(tǒng)采用無損傷檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理,可使大小分級(jí)和等級(jí)分級(jí)一次性完成,機(jī)械設(shè)備主要起了傳輸作用,得到了大大簡(jiǎn)化。同時(shí),還可根據(jù)生產(chǎn)能力隨時(shí)進(jìn)行組合,對(duì)分級(jí)場(chǎng)地?zé)o特殊要求。只要對(duì)計(jì)算機(jī)程序或設(shè)備略加修改,即可用于不同水果,應(yīng)變性強(qiáng)。計(jì)算機(jī)、電氣設(shè)備的大量應(yīng)用使得制造成本有所提高,但機(jī)械設(shè)備的簡(jiǎn)化,又使成本大為降低,以至最終成本變化不大。2.3、美國(guó)的一種探測(cè)乙烯氣體的標(biāo)簽美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的副教授馬克·萊利發(fā)明了一種特殊標(biāo)簽,市民可使用這種標(biāo)簽檢驗(yàn)水果和蔬菜是熟了還是

10、熟透,進(jìn)而幫助消費(fèi)者判斷水果是否值得買。據(jù)預(yù)測(cè),農(nóng)產(chǎn)品種植者可以在明年開始使用這種標(biāo)簽。而大規(guī)模推廣到超市中使用,則還要再等兩三年的時(shí)間。萊利認(rèn)為,農(nóng)場(chǎng)主和商販每年都會(huì)扔掉數(shù)以千計(jì)的水果,因?yàn)檫@些水果是在熟透后才被摘下,沒有更多時(shí)間在市場(chǎng)上出售。萊利發(fā)明的標(biāo)簽的工作原理,是通過探測(cè)一種乙烯氣體的化學(xué)成分判斷水果是否成熟。3. 理論依據(jù)3.1、水果的宏觀電特性水果屬于電介質(zhì),電介質(zhì)中電子受原子核強(qiáng)烈束縛,不能自由移動(dòng),電介質(zhì)的特征是以正、負(fù)電荷重心不重合的電極化方式傳遞、存貯或記錄電的作用和影響,其中起主要作用的是束縛電荷。水果一般由果皮、果肉、果核組成,其果肉占絕大部分。水果果實(shí)的主要化學(xué)成分

11、是可溶性糖、有機(jī)酸、淀粉、纖維素、果膠、維生素和酶,并且在成熟時(shí)果肉中含有大量水分。在果肉的成熟過程中,其內(nèi)部水分量及水分的空間分布變化很大,果肉的水分可以通過電特性宏觀反映。微觀實(shí)質(zhì)是果實(shí)分子內(nèi)部存在電場(chǎng),且在分子限度范圍內(nèi)改變位置,場(chǎng)強(qiáng)變化劇烈。但微觀場(chǎng)難以測(cè)量,因此,可以研究微觀場(chǎng)的平均值,即轉(zhuǎn)化為宏觀電特性,復(fù)阻抗和復(fù)介電常數(shù),其中復(fù)介電常數(shù)是水果內(nèi)部物質(zhì)特性的反映,復(fù)阻抗是水果的物理常數(shù)。3.2、系統(tǒng)原理系統(tǒng)通過檢測(cè)和分析水果在交變電場(chǎng)中的電特性的變化,來檢測(cè)水果的成熟度。物質(zhì)電特性包括導(dǎo)電特性和介電特性,介電特性是指生物分子中的束縛電荷對(duì)外加電場(chǎng)的響應(yīng)特性,介電常數(shù)是表征電介質(zhì)電特

12、性的宏觀參數(shù)。水果的的生理結(jié)構(gòu)特征可由其電介質(zhì)特性參數(shù)來表征,而介電特性參數(shù)可通過測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得知。它的主要參數(shù)有相對(duì)介電常數(shù)r 、相對(duì)介質(zhì)損耗因數(shù)tan 、介質(zhì)損耗角正切值和介質(zhì)等效阻抗|Z|。介電常數(shù)r 是電介質(zhì)固有的一種物理屬性,表示電介質(zhì)存儲(chǔ)電場(chǎng)能量的能力。反映該電介質(zhì)提高電容器電容量的能力;損耗因數(shù)r 反映電介質(zhì)在交流電場(chǎng)中損耗的能量;介質(zhì)損耗角正切 tan 是反映能量的損耗 ,介質(zhì)損耗角是交流電的總電流 I(或總電壓 U)與電容電流 IC (或電容電壓 UC ) 之間的夾角。果蔬的介電特性可用復(fù)阻抗 Z或?qū)Ъ{ Y 及復(fù)介電常數(shù)r 表示 , 這里 Z 或 Y 是果蔬的物理常數(shù),與果蔬

13、的個(gè)體尺寸有關(guān);而r 是果蔬內(nèi)部物質(zhì)特性的反映,與果蔬的個(gè)體尺寸無關(guān)。在給定頻率下,果蔬可用理想電容和電阻組成的并聯(lián)或串聯(lián)電路來表示,若將被檢測(cè)果蔬置于平行電極之間作為電容器的內(nèi)部介質(zhì)。就可建立交變電場(chǎng)中果蔬電特性的模型。4. 方案總體介紹 4.1、系統(tǒng)整體方案該作品是基于水果阻抗特性而設(shè)計(jì)出來的無損檢測(cè)裝置,其總體方案圖示如下: 圖1 系統(tǒng)方案框圖 如圖1所示,該設(shè)計(jì)作品由無損傷水果成熟度檢測(cè)儀和檢測(cè)容器組成,在正弦信號(hào)發(fā)生器給定的頻率作用下,將水果置于兩電極之間作為電容器的內(nèi)部電介質(zhì),信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦波的電流流過標(biāo)準(zhǔn)電阻R和電極之間的阻抗Z構(gòu)成的串聯(lián)電路,通過相同增益放大的至電壓為U1

14、和U2,經(jīng)過等效的代數(shù)運(yùn)算得到被測(cè)電極之間的復(fù)阻抗為: (1) 其中正弦信號(hào)發(fā)生模塊是為了產(chǎn)生交變電場(chǎng),從而方便的檢測(cè)水果的介電特性,兩路信號(hào)采集模塊是為了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓和兩電極板間的等效電阻進(jìn)行采集,信號(hào)放大模塊是為了對(duì)兩端電信號(hào)進(jìn)行相同增益的放大,以便于信號(hào)的處理,單片機(jī)作為中央處理器對(duì)采集到的阻抗特性進(jìn)行處理和分類,并將處理后的信息發(fā)送到液晶顯示器上即時(shí)顯示。兩電極是由兩塊銅板做成的,將其置于容器的中間,且電極的寬度為容易寬度的1/3,這樣有利于稀釋水果在測(cè)試中滲透離子對(duì)阻抗的影響。然后在水槽中裝滿水,將水果放置在水槽中兩個(gè)電極之間,因?yàn)樗胁淮嬖诃h(huán)境濕度的控制和水果水分散失的問題。4.2、

15、方案論證與比較4.2.1、采用近紅外光譜分析法近紅外光技術(shù)是一種新的光譜技術(shù),主要優(yōu)點(diǎn)有:(1)它屬于非破壞性檢測(cè);(2)檢測(cè)速度快,不像傳統(tǒng)化學(xué)分析法,需花費(fèi)大量時(shí)間來做復(fù)雜的樣本的預(yù)處理和常規(guī)分析;3) 近紅外吸收光譜包含了待測(cè)水果的所有成分吸收信息,因此可同時(shí)檢測(cè)多種內(nèi)部成分。不足之處:實(shí)現(xiàn)困難,對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸計(jì)算,建立數(shù)學(xué)模型等工作過于繁瑣。4.2.2、X射線分析法檢測(cè)裝置由X射線發(fā)射、接收、遮擋罩板、計(jì)算機(jī)等組成。檢測(cè)的結(jié)果與我們平時(shí)習(xí)慣了的圖像形式不同,它是以波形出現(xiàn)的(這主要是為了減少成像時(shí)間,加快檢測(cè)速度),正常水果的波形圓滑,而皺皮果由于局部密度的減小,使得波形中產(chǎn)生突變

16、,根據(jù)波形中有無突變現(xiàn)象及其大小,即可判斷皺皮發(fā)生情況。 該方法主要用于水果內(nèi)部是否存在空洞或表皮是否存在皺皮,主要用于檢查水果的外部特性和完整性而非成熟度。4.2.3、檢測(cè)水果的介電特性利用水果的介電特性檢測(cè)方法進(jìn)行果蔬分級(jí),檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜且系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)采集和處理方便,還能保持果蔬內(nèi)部品質(zhì)不受影響。所以設(shè)計(jì)采用該方案。5. 硬件設(shè)計(jì)5.1、方案總體框圖正弦信號(hào)發(fā)生電路水果阻抗標(biāo)準(zhǔn)電阻阻抗抗(U2)同增益放大電路A/D轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)電路上位機(jī)顯示液晶顯示模塊鍵盤預(yù)置參數(shù) 圖2 方案總體框圖5.2、正弦信號(hào)發(fā)生電路由單片機(jī)控制產(chǎn)生50HZ500KHZ的正弦波,在這些頻率的交變電場(chǎng)影

17、響下,得到水果的阻抗特性曲線,找出放入水果以后的阻抗頻率曲線和水的阻抗特性曲線的交點(diǎn),并將交點(diǎn)處的頻率保存下來,進(jìn)而去判斷水果的成熟度。正弦信號(hào)發(fā)生電路由D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、幅值平移電路以及穩(wěn)幅單元組成。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路是把單片機(jī)電路的數(shù)字量通過雙路緩沖器74LS573送給12位AD7521轉(zhuǎn)換為連續(xù)的正弦模擬信號(hào),然后經(jīng)過uA741進(jìn)行幅值平移。AD7521是一種不含寄存器、基準(zhǔn)電壓源和運(yùn)算放大器的CMOS12位DAC電路,如圖3。在AD7521數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的波形電壓信號(hào)中會(huì)摻雜一些無用的高頻干擾信號(hào),這些信號(hào)會(huì)對(duì)后續(xù)電路的檢測(cè)帶來干擾,因此需要濾除無用的信號(hào)。設(shè)計(jì)采用Cl、Cz和電壓跟隨器等

18、構(gòu)成的二階有源低通濾波電路,Cl電容兩端分別接到集成運(yùn)放uA741的輸入和輸出端,構(gòu)成二階壓控電壓低通濾波。如圖4在電路中,電容Cl具有超前作用,Cz具有滯后作用,這樣電路幅頻特性好,不會(huì)造成自激振蕩,且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的波形電壓幅值不穩(wěn)定,這樣給后續(xù)電路的精確電壓檢測(cè)帶來非常大的影響,因此必須對(duì)輸出的波形進(jìn)行穩(wěn)壓處理,r。在穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中采用NPN(2N5551)、pNp(H54ol)晶體管構(gòu)成互補(bǔ)功率放大電路,如圖5此電路可實(shí)現(xiàn)波形不失真的輸出,且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)。 圖3 D/A轉(zhuǎn)換 圖4 二階有源低通濾波電路 圖5 穩(wěn)幅電路5.3、信號(hào)采集模塊 圖6 信號(hào)采集如圖6所

19、示,在給定頻率(50HZ500KHZ)的的正弦信號(hào)作用下,將被測(cè)的水果置于電極內(nèi)部作為電容的內(nèi)部介質(zhì),信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦波的電流流過標(biāo)準(zhǔn)電阻R以及容器、電極、水果的阻抗Z構(gòu)成串聯(lián)電路,并分別采集兩端的電壓U1和U2。5.4、同增益放大電路該電路目的是將從信號(hào)采集模塊得到的兩路電壓(即測(cè)得的參考電阻的電壓值和電極兩端得到的電壓值)通過LF356運(yùn)算放大器放大30倍,將輸入信號(hào)放大到03V,目的是為了方便ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 圖7 同增益放大電路5.5、A/D轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)采用兩片ADC0804芯片作為A/D轉(zhuǎn)換芯片,所謂A/D轉(zhuǎn)換,即把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào),信號(hào)的

20、輸入端接同增益放大電路的輸出信號(hào),其存取時(shí)間為135us,轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us,基本上能滿足采集出的波形的所需的轉(zhuǎn)換速度,因?yàn)锳DC0804只能轉(zhuǎn)換05V的模擬電壓,所以必須要將兩路電壓信號(hào)經(jīng)過同增益放大。 圖8 A/D轉(zhuǎn)換5.6、單片機(jī)最小系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部件,單片機(jī)起著靈魂的作用,沒有軟件只有硬件的系統(tǒng)是無法達(dá)到理想效果的,本系統(tǒng)主要是由晶振電路和復(fù)位電路組成,51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度,頻率越大處理速度越快。采用11.0592MHz的晶振基本能滿足系統(tǒng)要求,起振電容C2、C3一般采用1533pF,并且電容離晶振越近越好,晶振離單片機(jī)越近越好。系統(tǒng)原理圖

21、如圖9所示: 圖9 單片機(jī)最小系統(tǒng)5.7、液晶顯示模塊要直觀地知道水果的成熟度,最直觀的方法就是采用液晶來顯示,本方案采用LCD1602來顯示,1602能夠同時(shí)顯示16列*2行英文大小寫字符以及數(shù)字,不能顯示漢字,但相較于LCD12864,l602的體積小,便于攜帶,滿足了設(shè)計(jì)的初衷。根據(jù)單片機(jī)讀寫控制來顯示出水果成熟度得三大指標(biāo):“Bad”、“Pass”、“Well”、“Excellence”。基本電路如圖10所示: 圖10 液晶顯示5.8、鍵盤模塊因?yàn)椴煌淖杩固匦圆煌?,成熟時(shí)的頻率也不同,所以判斷水果水果成熟度得標(biāo)準(zhǔn)閾值也不同,該模塊主要就是為了適應(yīng)不同的水果的阻抗特性,通過鍵盤來設(shè)

22、置水果的閾值,使得水果成熟度檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確和可靠。鍵盤由三個(gè)獨(dú)立按鍵組成,主要是為了節(jié)省硬件空間,三個(gè)按鍵分別是“增大”、“減小”和“確定”。如圖11所示: 圖11 按鍵電路6. 軟件設(shè)計(jì) 6.1、軟件設(shè)計(jì)流程圖開 始 初始化系統(tǒng)以及串口和A/D轉(zhuǎn)換,設(shè)置中斷掃描按鍵接收電壓信號(hào),啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換串口發(fā)送數(shù)據(jù),上位機(jī)調(diào)試單片機(jī)運(yùn)算,處理數(shù)據(jù)液晶顯示結(jié)束 圖12 軟件流程圖6.2、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換 將放大后的兩路信號(hào)電壓轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以識(shí)別和處理的數(shù)字信號(hào)。圖13為ADC0804啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖,分析可知,CS先為低電平,隨后置低,經(jīng)過至少Tw()L時(shí)間后,拉高,隨后A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)并且在經(jīng)過(1

23、8個(gè)A/D時(shí)鐘周期+內(nèi)部Tc)時(shí)間后,模數(shù)完成轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器,用時(shí)INTR自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?,通知單片機(jī)本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。 圖13 ADC0804時(shí)序圖A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)如下:Void adchange() P0=0; /選通ADCS adwr=0;/AD寫入 _nop_(); adwr=1; P0=0xff; /關(guān)閉ADCS delay(15); P1=0xff; /讀取P1口之前先給其寫全1 P0=0; /選通ADCS adrd=0; /AD讀使能 adval=P1;/AD數(shù)據(jù)讀取賦給P1口 adrd=1; P0=0xff; /關(guān)閉ADCS adwr=0;6.3、上位機(jī)調(diào)試該部分是為了

24、即時(shí)向串口發(fā)送A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),以便于調(diào)試,并使用串口調(diào)試助手來實(shí)時(shí)觀測(cè)串口所接收到的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù),串口發(fā)送程序如下:Void init() /初始化 TMOD=0x20; /設(shè)定T1定時(shí)器工作方式2 TH1=0xfd; /T1定時(shí)器裝初值 TL1=0xfd; TR1=1; /啟動(dòng)T1定時(shí)器 SM0=0; SM1=1; /設(shè)定串口工作方式1 REN=1; /允許串口接收 EA=1; /開總中斷 ES=1; /開串口中斷void send(uint date) uint bai,shi,ge; bai=date/100; /將date中的個(gè)十百位拆分出來 shi=date%100/10; ge=d

25、ate%10; if(flag=1) /開始發(fā)送標(biāo)志位 ES=0; /關(guān)串口中斷 SBUF=' ' /發(fā)送空格,便于區(qū)分 while(!TI); /等待TI=1,代表發(fā)送數(shù)據(jù)成功 TI=0; /復(fù)位TI SBUF=0x30+bai; /發(fā)送百位數(shù)據(jù)(ASIC碼) while(!TI); TI=0; SBUF=0x30+shi; /發(fā)送十位數(shù)據(jù) while(!TI); TI=0; SBUF=0X30+ge; /發(fā)送個(gè)位數(shù)據(jù) while(!TI); TI=0; ES=1; /開串口中斷 void ser() interrupt 4 /串口中斷 RI=0; flag=1; /接收到數(shù)

26、據(jù)標(biāo)志位置1;6.4、按鍵掃描主要目的是設(shè)定水果成熟度頻率閾值,不同的水果的成熟的特性阻抗曲線不同,曲線規(guī)律和水果的成熟度判定標(biāo)準(zhǔn)也不同,按鍵掃描這一模塊就是為了使檢測(cè)儀器能夠更好地適應(yīng)不同的水果。共包括三個(gè)按鍵,分別是“增大”、“減小”和“確定”。程序如下:uint keyscan() uint Date; If(keyBig=1) Delay(15); If(keyBig=1) Date+; If(keySmall=1) Delay(15); If(keySmall=1) Date-; If(keyDecemine=1) Delay(15); If(keyDecemine=1) Retur

27、n(date); 6.5、液晶顯示先初始化液晶,定義寫數(shù)據(jù)和寫指令的函數(shù),再將所需顯示的數(shù)據(jù)通過P0口輸出到液晶,程序如下:void write_com(uchar com) /寫指令 lcdrs=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;void write_date(uchar date) /寫數(shù)據(jù) lcdrs=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void init() /初始化液晶 lcden=0; write_com(0x38); /設(shè)置16*2顯示,5*7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù)接口 wr

28、ite_com(0x0c); /設(shè)置開顯示,不顯示光標(biāo) write_com(0x06); / 寫一個(gè)字符后地址指針加1 write_com(0x01); /顯示清0,數(shù)據(jù)指針清0void write_gsb(uint date) /將要顯示的數(shù)據(jù)拆分為個(gè)位、十位和百位,并顯示 uint bai,shi,ge; bai=date/100; shi=date%100/10; ge=date%10; write_com(0x80); write_date(0x30+bai); write_date(0x30+shi); write_date(0x30+ge)l; 6.6、主控單元將A/D轉(zhuǎn)換后得到的

29、數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析和處理,可以通過特性阻抗頻率的位置來判斷水果的成熟情況,越往左移的成熟情況越好,越往右移的越不成熟。特性阻抗頻率可通過與未放入水果的曲線的交點(diǎn)來判定,交點(diǎn)越往左移,成熟度越好。讓單片機(jī)產(chǎn)生50HZ500KHZ的正弦波,并計(jì)算兩個(gè)信號(hào)源的復(fù)阻抗,將水的復(fù)阻抗值保存在一個(gè)數(shù)組中,然后與放入了水果而測(cè)出來的特性阻抗曲線相比較,找出其交點(diǎn),經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)得出,交點(diǎn)頻率在16KHZ左右的水果成熟度較好,而交點(diǎn)頻率在75KHZ以后則較不成熟。7. 結(jié)果分析在適當(dāng)頻率的交變電場(chǎng)的作用下,水果的阻抗特性參數(shù)會(huì)隨頻率按一定規(guī)律變化,成熟度不同則水果阻頻曲線不同,曲線與水的阻抗頻率曲線的交點(diǎn)反映水果

30、的阻抗頻率特性,交點(diǎn)越往左移其成熟度越好。利用阻抗頻率特性衡量水果的成熟度的方法是可行的,并且裝置具有檢測(cè)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。從示波器觀察兩路信號(hào)的電壓,并根據(jù)其峰峰值求出標(biāo)準(zhǔn)電阻與水果的復(fù)阻抗,繪出以下曲線,其中橫軸為頻率,縱軸為復(fù)阻抗。圖14為第一次放入一個(gè)成熟的蘋果的阻抗頻率曲線,它與水的阻抗頻率的交點(diǎn)在16KHZ左右,圖15為第二次放入一個(gè)不太成熟的蘋果的阻抗頻率曲線,它與水的阻抗頻率的交點(diǎn)在75KHZ左右,這個(gè)結(jié)果證實(shí)了之前的猜想,進(jìn)一步說明了設(shè)計(jì)方案是可行的。 圖14 第一次放入蘋果與未放蘋果的阻抗頻率特性曲線 圖15 第二次放入蘋果與未放蘋果的阻抗頻率特性曲線8. 總結(jié) 經(jīng)過近一個(gè)月的努力,終于把這個(gè)水果成熟度檢測(cè)儀的思路和基本內(nèi)容搞

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