西瓜成熟度的非生物學(xué)信息研究及檢測(cè)儀器開(kāi)發(fā).pdf

1、近年來(lái)，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)西瓜、甜瓜等果蔬品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，也使得西瓜的消費(fèi)量日益增加。另一方面，絕大多數(shù)消費(fèi)者不能準(zhǔn)確地挑選成熟度適當(dāng)?shù)奈鞴?，甚至連瓜農(nóng)在采摘時(shí)也會(huì)誤摘生瓜。目前果蔬成熟度檢測(cè)儀的價(jià)格都很昂貴，且不便于攜帶，大多是基于PC機(jī)供研究用，這在很大程度上限制了成熟度檢測(cè)儀的推廣應(yīng)用。本文在分析了現(xiàn)有的西瓜成熟度檢測(cè)技術(shù)和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀之后，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的便攜式西瓜成熟度檢測(cè)儀，目的

2、主要是提高西瓜檢測(cè)儀器的便攜性和降低成本。這種新型的成熟度檢測(cè)儀具有便攜的特點(diǎn)：一個(gè)小型的敲擊裝置和小型的儀表盒，既能滿足瓜農(nóng)摘瓜時(shí)的需要也能滿足消費(fèi)者挑選西瓜之用。與其他西瓜成熟度檢測(cè)儀相比，本檢測(cè)儀的特點(diǎn)是：在進(jìn)行西瓜成熟度檢測(cè)時(shí)做到無(wú)損檢測(cè)；采集西瓜被敲擊時(shí)的音波信號(hào)，用單片機(jī)直接對(duì)音波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理；結(jié)合實(shí)驗(yàn)提取出的西瓜成熟度的敲擊音波特征值，檢測(cè)出西瓜的成熟度。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程不依賴于PC機(jī)，僅在特征提取階段借助于PC機(jī)進(jìn)行

3、特征參數(shù)分析，實(shí)現(xiàn)了便攜性，也大大降低了成本。 本文完成了西瓜成熟度檢測(cè)儀器以及西瓜成熟度的非生物學(xué)信息研究。主要實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)儀器硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件的編寫以及不同成熟度西瓜的敲擊音波信號(hào)的特征提取。 硬件電路主要包括：①信號(hào)的發(fā)生裝置及西瓜半徑測(cè)量模塊，該部分主要是制作敲擊音波信號(hào)的發(fā)生裝置，在裝置上固定簡(jiǎn)支梁，用測(cè)量西瓜半徑的方法間接測(cè)量質(zhì)量；②音波信號(hào)調(diào)理模塊，該模塊對(duì)微弱的敲擊音波的電壓信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理，保證有效信

4、號(hào)不損失，且輸出信號(hào)便于A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，保證最大程度的應(yīng)用轉(zhuǎn)換范圍，提高轉(zhuǎn)換精度；③高速串行A/D轉(zhuǎn)換模塊，此模塊把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，以便進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理；④電平轉(zhuǎn)換模塊，此模塊實(shí)現(xiàn)了TTL與RS-232電平的轉(zhuǎn)換，用于研究階段單片機(jī)與PC機(jī)通信；⑤外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊，用于數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)和讀??；⑥單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制及信號(hào)的處理。⑦顯示模塊，顯示相關(guān)的信息，例如啟動(dòng)指示、等待狀態(tài)以及最終的成熟度顯示。 控制軟件主要

5、包括：①A/D轉(zhuǎn)換程序，實(shí)現(xiàn)12位精度的高速串行A/D轉(zhuǎn)換；②串口通信程序，用于與PC機(jī)進(jìn)行通信，方便信號(hào)數(shù)據(jù)分析；③外部數(shù)據(jù)寄存器的存儲(chǔ)與讀取，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；④單片機(jī)FFT程序，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，在頻域內(nèi)進(jìn)行特征提?。虎莩墒於扔?jì)算程序，此程序根據(jù)西瓜成熟度的特征計(jì)算出被測(cè)西瓜的成熟度；⑥顯示輸出程序，用于顯示相關(guān)的信息。 西瓜敲擊音波信號(hào)的特征提取主要包括：①PC機(jī)接受單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)；②對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行碼制轉(zhuǎn)換及相關(guān)處理；③