食物腐敗變質(zhì)檢測電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　題 目 食物腐敗變質(zhì)檢測電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名 張夢 學(xué)號 1213024075 </p><p>　　所在學(xué)院 物 理 與 電 信 工 程

2、 學(xué) 院 </p><p>　　專業(yè)班級 通 信 工 程 專 業(yè) 1203 班 </p><p>　　指導(dǎo)教師 龍 光 利 </p><p&g

3、t;　　完成地點(diǎn) 物 理 與 電 信 工 程 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 室 </p><p>　　2016 年 5 月 30 日</p><p>　　畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚任務(wù)書</p><p>　　院(系) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信工程專業(yè)1203班 學(xué)生姓名 張 夢

4、 </p><p>　　一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚題目 食 物 腐 敗 變 質(zhì) 檢 測 電 路 的 設(shè) 計(jì) </p><p>　　二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚工作自_ 2016 _年_ 1 _月__1__日 起至__2016__年 6 月_ _20___日止</p><p>　　三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚進(jìn)行地點(diǎn): 物 理 與 電

5、信 工 程 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 室 </p><p>　　四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚的內(nèi)容要求：</p><p>　　1、設(shè)計(jì)一種食物腐敗變質(zhì)檢測語音播報(bào)裝置，采用水分傳感器和電阻檢測網(wǎng)絡(luò)，從食物的電 </p><p>　　阻和水分含量這兩個(gè)參量入手進(jìn)行檢測, 并與新鮮食物的標(biāo)準(zhǔn)值比較, 從而判斷食物腐敗變質(zhì) </p>&

6、lt;p>　　的程度, 做出食物能否食用的論斷。能檢測食物的電阻和水分含量，而且還能測溫和計(jì)時(shí)。測得的數(shù)據(jù)通過液晶顯示，具有語音播報(bào)的功能。若用單片機(jī)不建議采用常規(guī)51單片機(jī)。 </p><p>　　2、畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果是樣機(jī)和論文，論文要求嚴(yán)格按學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)格式撰寫，計(jì)算機(jī)打印。 </p><p>　　3、畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間安排

7、 </p><p>　　1月1日-2月28日：查閱相關(guān)資料（參考文獻(xiàn)不少于15篇，其中近三年中文外文期刊各不少于5篇），熟悉題目內(nèi)容，進(jìn)行方案論證，提交開題報(bào)告(圖用VISIO2003繪制)； </p><p>　　3月1日-3月31日：完成不少于3000詞的中英文翻譯，安裝

8、調(diào)試運(yùn)行； </p><p>　　4月1日-5月25日：整體聯(lián)調(diào)，畢業(yè)設(shè)計(jì)驗(yàn)收； </p><p>　　5月25日-6月5日：撰寫、修改、提交畢業(yè)論文(圖用VISIO2003繪制)； </p><p&

9、gt;　　6月5日-6月15日：制作、修改PPT,畢業(yè)答辯； </p><p>　　6月15日-6月20日：畢業(yè)設(shè)計(jì)資料歸檔。 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 龍 光 利 系(教 研 室) 通

10、 信 工 程 系 </p><p>　　系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期 2 0 1 6 年1月2日 </p><p>　　接受論文 (設(shè)計(jì))任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 </p>&l

11、t;p>　　食物腐敗變質(zhì)檢測電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　作者：張夢</b></p><p>　?。兾骼砉W(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 通信工程1203班，陜西 漢中，723000）</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：龍光利</b></p><p>　　[摘要] 針對人們對食物與人

12、體健康關(guān)系的關(guān)注以及腐敗食物對人體的危害等問題，設(shè)計(jì)制作了一種食物腐敗變質(zhì)檢測電路。該電路是基于STC12C5A60S2單片機(jī)，利用電阻檢測網(wǎng)絡(luò)和水分傳感器收集數(shù)據(jù)，使用DHT11溫度傳感器測量出當(dāng)前溫度，通過LCD12864液晶顯示屏和SYN6288語音播報(bào)模塊顯示并播報(bào)出檢測結(jié)果，同時(shí)將幾種正常食物的標(biāo)準(zhǔn)值存入微處理器，通過按鍵來更換食物種類。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)食物的正常測量，在顯示屏上能夠顯示測量時(shí)間、食物電阻和水分以及當(dāng)

13、前室溫，能通過語音播報(bào)食物是否能食用的檢測結(jié)果。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 食物檢測；食物電阻；食物水分；數(shù)據(jù)顯示；語音播報(bào)</p><p>　　Design of detection circuit for food spoilage</p><p>　　Zhang Meng</p><p>　　(Grade2012,Class3,M

14、ajor of Communication Engineering，School of Physics and </p><p>　　Telecommunication Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001,China)</p><p>　　Tutor:Long Guangli</p>&

15、lt;p>　　Abstract：The problem is people's concern about the relationship between food and human health, as well as the harm to human body etc.. A food spoilage detection circuit is designed and manufactured.. The ci

16、rcuit is based on STC12C5A60S2 microcontroller using resistance detection network and moisture sensors to collect data, DHT11 temperature sensor is used to measure the temperature, test results are displayed and was broa

17、dcast by LCD12864 LCD display and syn6288 voice broadcast module, and seve</p><p>　　Key words：Food detection; Food resistance; Food moisture; Data display; Voice broadcast;</p><p><b>　　目錄&

18、lt;/b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3研究方法與應(yīng)用領(lǐng)域1</p><p>　　1.4 論文結(jié)構(gòu)2</p><p>　　2

19、食物腐敗變質(zhì)機(jī)理、表現(xiàn)與應(yīng)對方法3</p><p>　　2.1 食物腐敗變質(zhì)機(jī)理3</p><p>　　2.2 常見幾種食物腐敗變質(zhì)表現(xiàn)及變化3</p><p>　　2.3 食物腐敗變質(zhì)應(yīng)對方法與貯藏4</p><p><b>　　3硬件電路設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　3.1 單

20、片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2.1 食物電阻測量電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2.2 食物水分測量電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2.3 室內(nèi)溫度測量電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3 液晶顯示與按鍵電路設(shè)計(jì)9</p>

21、<p>　　3.4 語音播報(bào)電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　4軟件程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.2子程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.2.1電阻檢測電路子程序12</p><p>　　4.2.2 水分檢測子程序13</p>

22、<p>　　4.2.3 溫度測量子程序13</p><p>　　4.2.4 液晶顯示子程序14</p><p>　　4.2.5 語音播報(bào)子程序14</p><p>　　4.3軟件編譯與下載15</p><p><b>　　5制作與調(diào)試17</b></p><p>　　5.1

23、硬件電路制作17</p><p>　　5.2 電路調(diào)試18</p><p>　　6.總結(jié)與展望20</p><p><b>　　6.1 總結(jié)20</b></p><p><b>　　6.2 展望20</b></p><p><b>　　致謝21</

24、b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　附錄A 英文文獻(xiàn)原文23</p><p>　　附錄B 英文文獻(xiàn)譯文30</p><p>　　附錄C 源程序35</p><p>　　附錄D 元器件清單47</p><p><b

25、>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　食品的安全問題,是關(guān)乎社稷民生的關(guān)鍵問題，其中最重要的部分就是食品腐敗的檢測問題，發(fā)生腐敗變質(zhì)的食品,無論感官還是理化性質(zhì),都會發(fā)生不利于健康的改變，所以快速準(zhǔn)確地檢測食品腐敗程度非常重要[1]。一般來說，所有的食物，在常溫狀態(tài)下,放置一段時(shí)間后都會變質(zhì)，

26、有的發(fā)霉結(jié)塊、有的腐爛發(fā)臭、有的變酸等。食物腐敗在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見。特別是炎熱潮濕的夏天,食物更易腐敗變質(zhì),尤其是含水分較多的,如魚、肉、蛋、蔬菜等,往往在短期內(nèi)，就會發(fā)臭、發(fā)酵、發(fā)霉等,人吃了這種變質(zhì)的食物會引起不適或中毒[2]。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　（1）國內(nèi)研究現(xiàn)狀：</p><p><b>　　a.

27、菌類培養(yǎng)法：</b></p><p>　　當(dāng)前我國普遍采用菌類培養(yǎng)法來檢測食物是否變質(zhì)。通過測量食物某種細(xì)菌群的含量來判斷食物是否可以食用[2]。食物的腐敗是指不同物種的微生物通過分解食物，并利用汲取的營養(yǎng)進(jìn)行繁殖的過程。常見的微生物種類包括某些病毒、霉菌、細(xì)菌等，能引起人類食品中毒頻率最高的微生物是細(xì)菌。目前，樣本中衡量食品腐壞的主要參數(shù)是細(xì)菌數(shù)量和毒素濃度。識別細(xì)菌方法通常是通過生物化學(xué)測試完成的

28、，觀察不同細(xì)菌在不同環(huán)境下的生存能力以及不同細(xì)菌所產(chǎn)生的不同毒素來識別樣品中含有的不同細(xì)菌,這些問題使得一般消費(fèi)者很難辨別食物的安全程度[2]。</p><p>　　b.利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測食物變質(zhì)信號法：</p><p>　　目前用于食品新鮮度檢測便捷的方法有電子鼻、電子舌等，但它們并不能提供直觀的圖像信息[2]。而適用于遠(yuǎn)距離傳輸過程食品變質(zhì)信號，是通過遠(yuǎn)程食品運(yùn)輸車中的傳感器發(fā)出的，根

29、據(jù)構(gòu)建無線傳感器物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生食品變質(zhì)信號，這些信號源是包含食品的濕度、溫度、腐敗物質(zhì)含量等信息。食品變質(zhì)信號在運(yùn)輸過程中的采集和識別，可以實(shí)現(xiàn)，對遠(yuǎn)程運(yùn)輸食品，實(shí)時(shí)監(jiān)控及預(yù)防管理。故而采取有效的措施來實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)來保證食物的安全和品質(zhì)。用以往的方法，對遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)倪^程中的信號采集的識別方法是采用BP信號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采集識別，采用Music參數(shù)的估計(jì)方法來估計(jì)食物變質(zhì)信號的特征參量，從而實(shí)現(xiàn)對信號的采集識別，但是傳統(tǒng)算法識別技術(shù)采用的

30、是廣播無線電波，不能有效地對食物變質(zhì)的信號進(jìn)行無線傳感器物聯(lián)網(wǎng)地采集，并且采集信號精度低，性能差。改進(jìn)版的方法是一種基于最小方差響應(yīng)不變波束形成算法的遠(yuǎn)程運(yùn)輸過程中食品變質(zhì)信號采集識別方法[3]。</p><p>　　（2）國外研究現(xiàn)狀：</p><p>　　國外也有相關(guān)學(xué)者采用氣味和紅外熱像等檢測食品的新鮮度。在工業(yè)領(lǐng)域，食品質(zhì)量監(jiān)控也是一個(gè)很重要的問題。目前，在美國的危害分析和關(guān)鍵控制

31、點(diǎn)體系和應(yīng)用指南中，還不存在快速準(zhǔn)確地檢測肉制品中微生物含量的系統(tǒng)。傳統(tǒng)方法弊端和工業(yè)領(lǐng)域?qū)焖?、安全、高效檢測技術(shù)需求促使研究者尋找新的食品檢測解決方案 [1]。</p><p>　　1.3 研究方法與應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　?。?）研究方法： </p><p>　　食物腐敗變質(zhì)檢測電路涉及的專業(yè)比較廣泛，包括腐敗食物信號提取、信號轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)控制、參數(shù)比較、

32、語音播報(bào)等。眾所周知，食物的水分、電阻和溫度可作為評估食物腐敗過程的重要參量。食物腐敗通常伴隨著復(fù)雜的理化性質(zhì)的變化，根據(jù)這個(gè)變化，提出將水分與電阻引入食物腐敗過程的檢測中，以期提供多參數(shù)化的量化信息。通常來說，當(dāng)食物中的含水量小于15％時(shí)，食物就不太會腐敗變質(zhì)。溫度對于食物的腐敗起催化作用，氣溫高時(shí)組織酶的活性會增強(qiáng)從而食物的營養(yǎng)成分會發(fā)生分解。細(xì)菌活力越強(qiáng)，食物就越易腐敗，那么電阻就越小。所以說食品檢測這個(gè)行業(yè)是一個(gè)綜合性比較強(qiáng)的行

33、業(yè)。擬采用新鮮饅頭和腐敗饅頭這兩種樣品，利用靈敏探針去測這兩種樣品，然后通過數(shù)字顯示屏顯示兩者表達(dá)的差異性，通過表征這一差異性探索一種全新的便捷、高效食物腐敗檢測方法[2]。</p><p>　　與傳統(tǒng)技術(shù)相比，使用檢測電路技術(shù)可以快速的得到目標(biāo)電阻值，同時(shí)不需要破壞食物，所以可以做到連續(xù)、實(shí)時(shí)的食品質(zhì)量檢測。在民用領(lǐng)域，腐敗食物變質(zhì)檢測電路可以做到小型化便攜化，如果擁有了這種快速便捷的食品質(zhì)量檢測設(shè)備，消費(fèi)者的

34、消費(fèi)安全可以得到更好的保障[2]。相比于傳統(tǒng)的化學(xué)方法，檢測電路的設(shè)備操作簡單，易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成與自動化控制，這同樣符合食品工業(yè)的發(fā)展需求。 </p><p>　　擬采用的食物腐敗變質(zhì)檢測電路設(shè)計(jì)方案如圖1.1所示。使用電阻、水分、溫度檢測模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將收集到的信號送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，連接顯示屏用于顯示測得數(shù)據(jù)，連接鍵盤用于鍵入命令，連接語音播報(bào)模塊用于給出語音結(jié)果提示。</p>

35、<p>　　圖1.1 食物腐敗變質(zhì)檢測電路設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　?。?）應(yīng)用領(lǐng)域：</b></p><p>　　近年來，人們對食物安全的關(guān)注度逐漸提高，食物檢測的應(yīng)用技術(shù)由此得到了迅速發(fā)展，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，食物檢測會從醫(yī)學(xué)、科研、酒店等應(yīng)用領(lǐng)域逐步向民用、家用普及[4]。</p><p><b>　　1.

36、4 論文結(jié)構(gòu)</b></p><p>　?。?）緒 論：主要闡明了課題背景，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，研究方法以及應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　?。?）食物腐敗變質(zhì)機(jī)理、表現(xiàn)與應(yīng)對方法：主要介紹食物腐敗原因，介紹了常見的幾種食物的電阻和水分，并對如何應(yīng)對食物腐敗提出了建議。 </p><p>　?。?）硬件電路設(shè)計(jì)：硬件部分主要設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小系統(tǒng)、電阻檢測模塊、

37、土壤水分傳感器、按鍵電路設(shè)計(jì)、溫度傳感器、液晶顯示的電路設(shè)計(jì)，語音播報(bào)電路設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）軟件程序設(shè)計(jì)：軟件部分主要設(shè)計(jì)了主程序，數(shù)據(jù)采集子程序，語音播報(bào)子程序，液晶顯示子程序，軟件編譯與下載。</p><p>　?。?）系統(tǒng)調(diào)試及分析：Proteus軟件上仿真，硬件制作，硬件調(diào)試。</p><p>　?。?）總結(jié)與展望：對完成的部分進(jìn)行總結(jié)，對

38、其中存在的不足提出自己的想法。</p><p>　　2食物腐敗變質(zhì)機(jī)理、表現(xiàn)與應(yīng)對方法</p><p>　　2.1 食物腐敗變質(zhì)機(jī)理 </p><p>　　食物的腐敗變質(zhì), 多指在微生物為主導(dǎo)的各種各樣原因的配合下, 食物會降低甚至失去食用價(jià)值, 如蛋、禽、肉的腐臭、霉變糧食, 潰爛的蔬菜、水果, 酸敗的油脂等[2]。食物的變質(zhì)腐敗的原因還是比較復(fù)雜的, 總體說來,

39、 大致分成以下四個(gè)方面:</p><p>　?。?）食物中所含的水分。它對于微生物的繁殖生長具有重要的作用。一般來說, 當(dāng)食物中所含的水分含量小于等于15%時(shí), 食物則不容易變質(zhì)腐敗。這么看來，水是引起食物變質(zhì)腐敗的一個(gè)重要原因。</p><p>　?。?）化學(xué)的原因。動植物的食物在宰殺或者收獲后, 在一定的時(shí)間內(nèi), 食物中的各種酶類，如組織酶等還會進(jìn)行一些生物和化學(xué)變化的過程從而引起組成

40、食物成分進(jìn)行分解, 從而引起變質(zhì)腐敗。</p><p>　?。?）物理的原因。細(xì)菌在分裂繁殖期間會產(chǎn)生一些酶,如蛋白酶、脫氨酶等。食物在腐敗菌酶的作用下,將復(fù)雜的高分子有機(jī)物分解為簡單的低分子物質(zhì)。在溫度高、濕度大的情況下會促進(jìn)微生物的繁殖和酶的活性,從而加速食物的腐敗。</p><p>　?。?）微生物的原因。食物變質(zhì)腐敗的原因主要是微生物的作用, 如金黃色葡萄球菌、變形桿菌等細(xì)菌的作用

41、 [2]。</p><p>　　2.2 常見幾種食物腐敗變質(zhì)表現(xiàn)及變化</p><p>　　食品的腐敗及變質(zhì)，這是比較復(fù)雜的過程，它不僅關(guān)系到食品內(nèi)酶的作用、還涉及到污染微生物的生長及代謝，但最重要還是微生物作用的結(jié)果。從腐敗變質(zhì)對食物感官品質(zhì)的作用來看，食物腐敗及變質(zhì)的類型主要可分為以下三種：</p><p>　?。?）變黏：食物腐敗和變質(zhì)變黏多數(shù)是因?yàn)榧?xì)菌生長及

42、代謝所產(chǎn)生成多糖導(dǎo)致的。常見的會讓食物變黏的微生物主要有：類產(chǎn)桿菌、黏液產(chǎn)桿菌、無色桿屬，氣桿菌屬，乳鼓桿菌，明串菌等，少數(shù)的酵母種類也會使食物變黏。</p><p>　?。?）變酸：食物變酸的主要原因是因?yàn)楦瘮〉奈⑸锷L及代謝導(dǎo)致的，常見的食物變酸的主要微生物有：醋酸茵屬，丙酸菌屬，微球菌屬等，還有少數(shù)霉菌。</p><p>　?。?）變臭：食物變臭主要原因是因?yàn)榧?xì)鹵的分解的以蛋白質(zhì)等

43、為主的食物而產(chǎn)生的氨氣、有機(jī)胺等所導(dǎo)致的 [5]。</p><p>　　腐敗變質(zhì)的食物對人體健康產(chǎn)生的影響表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：</p><p>　?。?）產(chǎn)生出厭惡感。由于微生物在生長繁殖過程中促使食物中各種成分發(fā)生（分解）變化，而讓食物原來的感官品質(zhì)發(fā)生改變，讓人產(chǎn)生厭惡感。如蛋白質(zhì)會在分解的過程中會生產(chǎn)硫化氫、合機(jī)胺、咧跺、硫醇等，這些物質(zhì)都有蛋白質(zhì)分解后特有的臭味；細(xì)菌以及竊菌等在繁

44、殖的過程中也能產(chǎn)生出色素，會讓食物出現(xiàn)各種各樣比較異樣的顏色，而讓食物失去它本身的色、香和味道。</p><p>　?。?）降低了食品的營養(yǎng)價(jià)值。因?yàn)槭称分械牡鞍踪|(zhì)、脂肪、腐敗的碳水化合物及變質(zhì)后它的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，所以會喪失它本來的營養(yǎng)價(jià)值。例如蛋白質(zhì)腐敗分解后會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，因而失去了蛋白質(zhì)其原有的價(jià)值；脂肪的腐敗變質(zhì)、水解以及氧化后產(chǎn)生的過氧化氫，再分解為碳基化合物、酮等，便失去了脂肪對人體的營養(yǎng)和生理作用

45、?？偟膩碚f，因?yàn)闋I養(yǎng)成分的分解，所以讓食物營養(yǎng)的價(jià)值降低了[2]。</p><p>　?。?）引起中毒或潛在的危害。食物從起初生產(chǎn)到最后銷售的整個(gè)過程中，食物被污染的方式及污染程度比較復(fù)雜．食物腐敗及變質(zhì)后產(chǎn)生的有毒東西也是多種多樣的，因此。腐敗變質(zhì)的食物對人體的健康狀況產(chǎn)生的危害的表現(xiàn)也不同：</p><p>　　a.急性毒性。通常來說，腐敗變質(zhì)的食物往往會產(chǎn)生急性中毒的狀況，輕度中毒者

46、多會出現(xiàn)急性胃腸炎癥狀，如嘔吐、腹瀉或腹痛、發(fā)燒等，經(jīng)過及時(shí)治療后基本會恢復(fù)；重度中毒者會在呼吸、神經(jīng)、循環(huán)等系統(tǒng)中出現(xiàn)癥狀，只有搶救地及時(shí)才會脫離安全，如稍有耽擱說不定會出現(xiàn)生命危險(xiǎn)。有的人急性中毒，雖然經(jīng)千方百計(jì)的治療，但也會給中毒者留下一些后遺癥。</p><p>　　b.慢性毒性及潛在危害。有的變質(zhì)的食物中含有的有毒物質(zhì)的量比較少，或者由于本身的毒性不強(qiáng)，并不能夠引起急性中毒，如果一旦長期食用，也會出現(xiàn)慢

47、性中毒，甚至更為嚴(yán)重的會出現(xiàn)致癌、致突變甚至致畸的現(xiàn)象。從大量的動物試驗(yàn)的研究資料中可以看出：一旦食用被黃曲霉的毒素污染后的霉變花生、糧食和花生油，就會出現(xiàn)慢性中毒的現(xiàn)象。</p><p>　　大部分的食物都溶解了一定量離子鹽的游離水后成為了導(dǎo)體，而且食物的水份含量一般都常在40％以上，并且具有導(dǎo)電的性能。因?yàn)樗巧顒拥谋匾獥l件，所以對微生物細(xì)胞的組成來說水是必不可少的，而且細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的各種生化反應(yīng)，都是以水

48、為溶解媒質(zhì)的[6]。</p><p>　　一般在缺水的條件下，微生物的新陳代謝就會發(fā)生阻礙。但不同微生物的生長繁殖所要求的水分的含量都不同。故也可以說食物中的水分含量決定了微生物生長的種類。通常來說，含水量較多的食物，細(xì)菌繁殖能力比較強(qiáng)；含水量少的食物，則霉菌和酵母菌的繁殖能力比較強(qiáng)。食物中的水分常以游離水和結(jié)合水這兩種狀態(tài)存在。微生物在食物上的生長繁殖，一般能利用的水都是游離水。這都是因?yàn)橐徊糠值乃桥c蛋白質(zhì)、

49、碳水化合物及一些可溶性物質(zhì)，如糖、氨基酸和鹽等結(jié)合的，這些結(jié)合的水是對微生物來說沒有影響的，故一般使用水分活度來表示食品中可被微生物利用的水分[6]。</p><p>　　現(xiàn)以雞肉、牛肉、土豆、蘋果、蘿卜、饅頭為例，就食物中的電阻和所含水分進(jìn)行說明介紹，如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 部分新鮮食物電阻、水分含量一覽表</p><p>　　2.3食物腐

50、敗變質(zhì)應(yīng)對方法與貯藏</p><p>　　了解了食物腐敗的原理,就可采用相應(yīng)的對策來防止食物的腐敗變質(zhì)。按照食品貯藏的基本原理可分兩大類: 一是全部或部分殺滅微生物和破壞酶活性的貯藏方法,如加熱法、輻射法、紫外線照射法及化學(xué)殺菌劑法。二是抑制微生物發(fā)育、酶活性和非酶化學(xué)變化的貯藏技術(shù),有低溫法、干燥法、酸漬法、糖餞法等。</p><p>　?。?）低溫貯藏法: 低溫可以抑制微生物的繁殖,降

51、低酶的活性,減少食物中的化學(xué)反應(yīng),可較好地保持食品原有的色香味和營養(yǎng)價(jià)值。按溫度的高低可分為冷藏貯藏和冷凍貯藏。冷藏采用的溫度是食物冰點(diǎn)以上的溫度。這種方法適用于蔬菜、水果、鮮蛋等。冷凍是將食品在低于冰點(diǎn)的低溫下凍結(jié),再以0℃以下的低溫進(jìn)行貯藏的方法。由于溫度在冰凍點(diǎn)以上,食品中所含水分60-80%結(jié)冰,使水分活性下降,使絕大多數(shù)微生物停止發(fā)育,食物中酶的活性也大大受到抑制,這種方法可較長時(shí)間貯存食品。</p><p

52、>　?。?）高溫貯藏法: 利用高溫加熱殺滅食品中微生物并破壞酶的活性,以達(dá)到長期貯藏食品的目的。高溫法可分為高溫滅菌法和巴氏殺菌法。高溫滅菌是利用高壓蒸汽達(dá)到100℃以上的溫度,全部殺死微生物的滅菌技術(shù)。巴氏殺菌法是用60℃加熱30分鐘殺滅有害微生物的方法。這種方法常用于不適宜長時(shí)間高溫加熱的或者只作短期貯藏的食品,如鮮奶、果汁、果酒、醬油等。</p><p>　　（3）干燥貯藏法: 水分是微生物賴以生存繁

53、殖的根本,因此減少食品中的含水量,降低水分活性,可有效地控制微生物的繁殖和酶的活性,所以干燥食品耐貯藏。食品干燥方法很多,有自然干燥法,利用日曬、陰涼、風(fēng)吹等自然干燥。還有人工干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥等。貯存干燥食品時(shí)應(yīng)注意防濕防潮,否則,可因吸水而腐敗變質(zhì)。</p><p>　?。?）鹽腌及糖漬貯藏法: 這種方法原理是利用食物中加入鹽或糖所造成的高滲透壓和低水分活性,使微生物的細(xì)胞原生質(zhì)脫水、凝固,促使微生物

54、死亡,從而實(shí)現(xiàn)保存食物的目的。對于這種方法貯藏的食品要注意防潮,因?yàn)槭澄锸艹焙?含水量增加,使糖、鹽的濃度降低,微生物容易生長繁殖,從而使食品變質(zhì)。</p><p>　?。?）酸漬貯藏法: 這種方法是在食品中加入有機(jī)酸(如醋酸)或者能產(chǎn)生酸的乳酸菌,使食品變酸,以抑制各種微生物的生長,從而達(dá)到貯藏目的。用這種方法酸漬的食品主要是以新鮮蔬菜為原料加工制成的食品,如酸黃瓜、泡菜等。</p><p&

55、gt;　?。?）煙薰貯藏法: 其原理是利用木材或鋸末在不完全燃燒的情況下所產(chǎn)生的煙氣來熏蒸食品的一種方法。經(jīng)過煙熏,不但食物減少了水分,而且煙氣中有殺菌和防腐作用的木焦油、雜酚油等附在食物上面,可提高食物的耐貯性。</p><p>　?。?）化學(xué)防腐劑貯藏法: 這種方法是向食品中添加人工合成的防腐劑,抑制或殺死腐敗微生物。在我國食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中允許使用的防腐劑有苯甲酸、鈉鹽、山犁酸及鉀鹽。了解以上食品腐敗及其貯藏方

56、法,有助于我們?nèi)粘５纳?使食物貯藏達(dá)到科學(xué)化、合理化[11]。</p><p><b>　　3硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)的食物腐敗變質(zhì)檢測電路的硬件部分主要由主控芯片STC12C5A60S2、電阻、水分采集模塊、測溫部分、計(jì)時(shí)部分、顯示部分LCD12864、按鍵電路、語音播報(bào)部分組成。各部分相互協(xié)作，構(gòu)成完整的一個(gè)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)食物腐敗變質(zhì)檢測的

57、功能。</p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖3.1所示，主要由單片機(jī)（STC12C5A60S2），復(fù)位電路，時(shí)鐘電路構(gòu)成。</p><p>　　圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖</p><p>　　（1）單片機(jī)芯片STC12C5A60S2</p><p>　　STC1

58、2C5A60S2主要性能有：</p><p>　?、僭鰪?qiáng)型8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容于傳統(tǒng)的8051；高速：1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度要比普通的8051快6~12倍；工作電壓：STC12C5A60S2系列的工作電壓：5.5V-3.3V（5V單片機(jī)）STC12LE5A60S2系列的工作電壓：3.6V-2.2V（3V單片機(jī)）；工作頻率范圍為：0 

59、- 35MHz，與普通8051的 0～420MHz相當(dāng)；</p><p>　　②ISP（在系統(tǒng)可以編程）/IAP（在應(yīng)用可以編程），不需要專用編程器，不需要專用仿真器。可以通過串口（P3.0/P3.1）直接來下載用戶程序，數(shù)秒就能夠完成一片；有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)；看門狗；</p><p>　?、蹠r(shí)鐘源：外部高精度

60、晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%) 用戶通過下載用戶程序，能夠進(jìn)行選擇，是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是使用外部晶體/時(shí)鐘，在常溫下，內(nèi)部的R/C振蕩器的頻率為：5.0V單片機(jī)的頻率為：11MHz～15.5MHz，3.3V單片機(jī)的頻率為：8MHz～12MHz，如果精度的要求不高時(shí)，我們就能夠使用內(nèi)部時(shí)鐘，但是因?yàn)榇嬖谥圃煺`差以及溫漂，所以要以實(shí)際測試為標(biāo)準(zhǔn)；</p><p>　?、芤还?個(gè)1

61、6位定時(shí)器；其中有兩個(gè)與傳統(tǒng)的8051兼容的定時(shí)器或者計(jì)數(shù)器，16位定時(shí)器T0和T1，不存在定時(shí)器2，但是擁有獨(dú)立的波特率的發(fā)生器、進(jìn)行串行通訊的波特率發(fā)生器，還有2路PCA模塊可以再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器；存在2個(gè)時(shí)鐘輸出端口，能夠由T0的溢出在P3.4/T0上輸出時(shí)鐘，能夠由T1的溢出在P3.5/T1輸出時(shí)鐘；外部中斷I/O口7路，在傳統(tǒng)的下降沿發(fā)生中斷或者低電平觸發(fā)中斷,并新增支持在上升沿中斷的PCA模塊，PowerDown模式能夠

62、由外部中斷喚醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3(也可以通過寄存器來設(shè)置到P4.2 )，CCP1/P1.4 (也可以通過寄存器來設(shè)置到P4.3)；</p><p>　?、軦/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，一共8路，它的轉(zhuǎn)換的速度能夠達(dá)到250K/S(每秒鐘25萬次)；將全雙工異步串行口(UART)通用，因?yàn)镾TC12是高速的8051，能夠

63、用定時(shí)器或者PCA軟件來實(shí)現(xiàn)多串口；STC12C5A60S2系列存在雙串口，后綴存在S2標(biāo)志的才會有雙串口，RxD2/P1.2(能夠通過寄存器將其設(shè)置到P4.2)，TxD2/P1.3(可以通過寄存器設(shè)置到P4.3)；STC12C5A60S2系列的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口（P1.7-P1.0）,有8路10位的高速A/D的轉(zhuǎn)換器，其速度能夠達(dá)到250KHz（25萬次/秒）。8路電壓的輸入型A/D，可以用做溫度檢測、電源電壓檢測、按鍵掃描

64、、頻譜檢測等。上電復(fù)位之后P1口則為弱上拉型I/O口，用戶能夠由軟件設(shè)置將8路中的任意一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，也不需要作為A/D使用的I/O口能夠繼續(xù)作為I/O口使用。但是要注意的是：需要作為AD使用的端口需要先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應(yīng)位置設(shè)置為“1”，將相應(yīng)端口設(shè)為模擬功能。</p><p>　?、轎/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接。74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴(kuò)展I/O口，

65、還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或者用雙CPU，三線通信，還多了串口。</p><p><b>　　（2）復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有兩種，分別是手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。51系列單片機(jī)復(fù)位信號均是從引腳RST輸入至芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在引腳RST上出現(xiàn)的兩個(gè)機(jī)器周期高電平使單片機(jī)復(fù)位。若只需單片機(jī)上電源就可以復(fù)

66、位，則要在單片機(jī)外圍加一個(gè)復(fù)位電路，該復(fù)位電路的功能是在系統(tǒng)上電時(shí)為單片機(jī)提供一個(gè)復(fù)位信號，直到系統(tǒng)電源穩(wěn)定，再撤銷復(fù)位信號。為消除電源開關(guān)閉合引起抖動對復(fù)位的影響，在電源穩(wěn)定后要經(jīng)過一定的時(shí)延再撤銷復(fù)位信號。單片機(jī)在啟動時(shí)要進(jìn)行復(fù)位操作，為了使系統(tǒng)各部件及CPU處于穩(wěn)定的初始狀態(tài)，并從該狀態(tài)開始工作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，并且振蕩器穩(wěn)定后，若在RST引腳上有一個(gè)高電平并維持24個(gè)振蕩周期(2個(gè)機(jī)器周期)以上，那么CPU便能響應(yīng)并對

67、系統(tǒng)復(fù)位。</p><p><b>　?。?）時(shí)鐘電路</b></p><p>　　STC12C5A60S2單片機(jī)的工作頻率在0-48MHz，芯片內(nèi)部有一個(gè)反相放大器的輸入端和輸出端，通常用來連接晶體振蕩器，它的外接晶體引腳為XTAL1與XTAL2。外接的晶體和電容組成一個(gè)并聯(lián)諧振回路，構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，其作用是向內(nèi)部的時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的頻率在4MHz-

68、48MHz之間選擇，振蕩器的頻率由晶體的振蕩頻率決定，晶體頻率選擇12.000MHz；電容對時(shí)鐘頻率有微調(diào)作用，可以在5-100pF之間選擇，通常取大約47pF的瓷片電容。</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 食物電阻測量電路設(shè)計(jì)</p><p>　　對食物中的電阻進(jìn)行檢測，需要自己搭建一個(gè)電阻檢測網(wǎng)絡(luò)，主要的搭建思想是：由

69、于單片機(jī)不能直接識別電阻，但可以直接識別電壓，故而采用分壓原理來設(shè)計(jì)電路。先通過查詢參考文獻(xiàn)和自己用萬用表對食物電阻進(jìn)行測量（以饅頭為例），得出新鮮饅頭中的電阻大概在400kΩ-1MΩ左右，而腐敗的饅頭的電阻大約在200-400kΩ之間。在A點(diǎn)檢測出電壓，并輸出至P1.5，通過單片機(jī)處理，在顯示屏上輸出電阻值。探針是采用音響接頭暫時(shí)代用。電阻檢測電路如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 電阻檢測電路&l

70、t;/p><p>　　3.2.2 食物水分測量電路設(shè)計(jì)</p><p>　　水分信號采集傳感器主要是由電源的濾波電路、晶振、施密特觸發(fā)器、探針及真有效值檢測器等組成，電源的濾波電路是用于減少或消除低電位跳躍及電源噪聲。從而為電路中的各單元以提供穩(wěn)定地工作電壓；晶振是用來生產(chǎn)一個(gè)單一的頻率的高頻的振蕩的信號，經(jīng)施密特觸發(fā)器的整形后成波形而標(biāo)準(zhǔn)地方波信號，是傳感器測量時(shí)的激勵(lì)信號；信號衰減器可以將

71、方波的激勵(lì)信號的幅度，衰減后再加在探針上。真有效值檢測器是用于將插入待測饅頭中的探針上進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換，以將探針上的波形信號以等效的電壓值輸出，作為整個(gè)水分信號采集傳感器的輸出信號[10]。</p><p>　　利用水分信號采集傳感器來采集食物中的水分，所采用探針型號為YL-69，水分傳感器探針圖如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 水分傳感器探針圖</p><

72、;p>　　水分信號采集傳感器電路原理圖如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 水分信號采集傳感器電路原理圖</p><p>　　現(xiàn)以饅頭為例，當(dāng)饅頭水分含量達(dá)到40%時(shí)，測得的對應(yīng)電壓為2.8V，且二者之間關(guān)系基本呈冪函數(shù)關(guān)系，由此得出饅頭水分含量與反饋電壓之間的關(guān)系公式為： </p>

73、;<p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　3.2.3 室內(nèi)溫度測量電路設(shè)計(jì)</p><p>　　DHT11數(shù)字溫度傳感器是含有校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，他應(yīng)用專用的溫濕度傳感器和數(shù)字模擬采集技術(shù)，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性。DHT11傳感器內(nèi)部含有一個(gè)NTC測溫和一個(gè)電阻式感濕元件并與一個(gè)8位的高新能單片機(jī)相連接。在檢測信號的

74、時(shí)候，處理過程中傳感器內(nèi)部要調(diào)用校準(zhǔn)系數(shù)，采用但限制的串行接口，使系統(tǒng)集成可以有較低的功耗。DHT11具有響應(yīng)快速，抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　DHT11有四條引腳，兩條為電源引腳，兩條為輸出數(shù)據(jù)引腳，由于DHT11才用的是單總線通信，所以只需將單片機(jī)的一個(gè)I/O端口與其連接就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳送，溫度傳感器原理圖如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 溫度傳

75、感器原理圖</p><p>　　DATA 用于單片機(jī)與 DHT11之間的同步和通訊，采用的是單總線的數(shù)據(jù)格式。一次的通訊時(shí)間在4毫秒左右，數(shù)據(jù)為整數(shù)部分。當(dāng)前的小數(shù)部分是用于以后的擴(kuò)展?，F(xiàn)讀出的為零。DHT11的特性參數(shù)如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 DHT11特性參數(shù)</p><p>　　3.3 液晶顯示與按鍵電路設(shè)計(jì)</p>&l

76、t;p>　　（1）液晶顯示屏LCD12864</p><p>　　LCD12864液晶顯示屏原理圖如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9 液晶顯示屏原理圖</p><p>　　帶中文字庫的LCD12864是一種采取8位或者4位并行、3線或者2線串行的多種接口的方式，它的內(nèi)部存在著豐富的中文簡體、中文繁體的字庫以及圖形液晶顯示模塊；它的顯示分辨率每行會多

77、達(dá)128，能夠顯示出4行，內(nèi)置8192個(gè)16×16點(diǎn)的漢字，以及128個(gè)16×8點(diǎn)的ASCII字符集。并通過這個(gè)模塊靈活的接口方式以及方便的操作指令，能夠很容易構(gòu)成全中文的人機(jī)交互的圖形界面。它能夠全部顯示8×4行、16×16點(diǎn)陣的漢字，也能夠完全進(jìn)行圖形顯示。LCD12864它具有低電壓、低功耗等顯著特點(diǎn)。</p><p>　　LCD12864顯示塊就是所說的點(diǎn)陣液晶的顯

78、示模塊，它是由128×64個(gè)液晶顯示點(diǎn)所組成的一個(gè)128列和64行的陣列，因此也被叫做12864。每個(gè)顯示點(diǎn)都會對應(yīng)著將有一位二進(jìn)制數(shù)，0表示滅，1表示亮。用來存儲這些點(diǎn)陣的信息的RAM則被稱做顯示數(shù)據(jù)存儲器。如果需要顯示某一個(gè)圖形或者漢字就是要將相應(yīng)的點(diǎn)陣信息寫入到與其相對應(yīng)的存儲單元中。圖形或者漢字的點(diǎn)陣信息都是由自己所設(shè)計(jì)的，這個(gè)時(shí)候關(guān)鍵的問題是顯示點(diǎn)在液晶屏上的位置及它在存儲器中的地址之間的關(guān)系[11]。</p&

79、gt;<p>　?、匐娫吹姆秶?.3-5.0V。</p><p>　?、谄聊伙@示的分辨率：128×64點(diǎn)。</p><p>　　③2MHz時(shí)鐘頻率。</p><p>　?、苋N顯示方式分別為STN、半透、正顯。</p><p>　?、輦?cè)部高亮白色LED背光，功耗僅為普通較低。</p><p>　

80、?、迌?nèi)置龐大的漢字字庫，中文簡體和中文繁體都可以自由選擇。</p><p>　?、吲c主控芯片通信方式可選為串行和并行。</p><p>　?、鄡?nèi)部工作存儲溫度范圍：-20℃-（+60）℃，正常工作溫度：0℃-（+55）℃。</p><p>　　LCD12864工有20個(gè)引腳，它的接口使用方法以下進(jìn)行闡述并行接口引腳說明如表3.2所示。</p><

81、p>　　表3.2 并行接口引腳說明</p><p>　　控制器接口信號RS和R/W的配合決定4種模式的選擇，4種模式選擇如表3.3所示。</p><p>　　表3.3 4種模式選擇</p><p>　　使能信號如表3.4所示。</p><p>　　表3.4 使能信號</p><p>　　帶中文字庫的LCD12

82、864是一種具有4位或者8位并行、2線或3線串行多接口方式，引腳功能見表3.5，顯示器分辨率為128×64，內(nèi)置了8192個(gè)16×16點(diǎn)的漢字，和128個(gè)16×8點(diǎn)的ASCII字符集。利用其接口方式的靈活和簡單，操作指令很方便的，可以形成全中文的人機(jī)交互圖形界面，可以來顯示8×4行的16×16點(diǎn)陣的漢字，也能實(shí)現(xiàn)圖形顯示以及低功耗低電壓又是其一顯著特點(diǎn)。因此在硬件電路的連接方式還是在軟件

83、的設(shè)計(jì)都比較容易，該液晶顯示器與同類型的液晶顯示器相比，性價(jià)比很高，最后從價(jià)格方面此模塊也比較適中[11]。</p><p>　　表3.5 LCD12864液晶顯示器引腳功能表</p><p>　　液晶顯示器LCD12864與單片機(jī)STC12C5A60S2采用并行數(shù)據(jù)輸出方法。RST接P2.0、EN接P2.3、CS1接P2.2、CS2接P2.1、VO接10k滑動變阻器調(diào)節(jié)亮度。D0到D7

84、接P0口。</p><p><b>　?。?）按鍵電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了獨(dú)立式鍵盤電路，這種鍵盤使用單片機(jī)的I/O口線直接連接，每個(gè)按鍵對應(yīng)一根口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線上的狀態(tài)。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式，設(shè)置各個(gè)口線為輸入模式，通過中斷方式或者軟件查詢方式獲取各個(gè)口線是否有鍵按下的信息

85、在如圖3.7所示的鍵盤中，有鍵按下則口線端電平為高，否則為低電平。第一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，第二個(gè)實(shí)現(xiàn)開始計(jì)時(shí)功能，第三個(gè)實(shí)現(xiàn)結(jié)束以及語音播報(bào)的功能。</p><p>　　3路獨(dú)立按鍵電路如圖3.10所示。</p><p>　　圖3.10 3路獨(dú)立按鍵電路</p><p>　　3.4語音播報(bào)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　SYN6288提供一組

86、全雙工的異步串行（UART）通訊接口，實(shí)現(xiàn)與主控芯片的數(shù)據(jù)傳送，控制器可通過TxD和RxD以及GND向SYN6288語音合成芯片發(fā)送控制命令和文本信息，SYN6288把接收到的語音信號輸出，輸出信號經(jīng)功率放大器進(jìn)行放大連接到喇叭進(jìn)行播放，允許發(fā)送的數(shù)據(jù)最大長度為206字節(jié)。主控芯片以命令幀的方式向SYN6288芯片發(fā)送命令，SYN6288芯片接收命令執(zhí)行，并向主控芯片返回命令執(zhí)行結(jié)果。芯片支持的命令幀的格式為：“幀頭FD+數(shù)據(jù)區(qū)長度+數(shù)

87、據(jù)區(qū)”格式。（最大206個(gè)字節(jié)）。主控芯片的所有命令和數(shù)據(jù)都需要用“幀”的方式進(jìn)行封裝后傳輸。芯片默認(rèn)初始化的波特率為9600bps，起始位為1，數(shù)據(jù)位為8，無校驗(yàn)位，停止位為1，無流控制。</p><p>　　SYN6288的電路連接圖如圖3.11所示。</p><p>　　圖3.11 SYN6288的電路連接圖</p><p><b>　　4軟件程序

88、設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　食物腐敗變質(zhì)檢測電路的設(shè)計(jì)中分別定義了：A/D轉(zhuǎn)換子程序、數(shù)據(jù)顯示子程序、語音播報(bào)子程序、延時(shí)子程序等。主程序通過調(diào)用這幾個(gè)子程序來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能。延時(shí)子程序穿插于各個(gè)子程序之間頻繁調(diào)用，故流程圖中不再畫出。程序的主體設(shè)計(jì)流程圖4.1所示。</p>

89、<p>　　圖4.1 主體設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　程序開始運(yùn)行時(shí)，首先進(jìn)行初始化，并播報(bào)預(yù)先設(shè)計(jì)好的語音內(nèi)容：“歡迎使用”。然后開始模擬數(shù)據(jù)采集，包括當(dāng)前室溫、食物的電阻和水分信息，將采集到的信息發(fā)送至單片機(jī)處理，按下按鍵，將測得數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對，接著進(jìn)入液晶顯示子程序。在液晶顯示屏上顯示電阻、水分和溫度，最后進(jìn)入語音播報(bào)子程序，語音播報(bào)出食物能否食用的結(jié)果：若食物正常，則播報(bào)：“

90、食物正常，請放心食用”；若食物腐敗，則播報(bào)：“食物已腐敗，請勿食用”。若按下復(fù)位鍵則再次運(yùn)行主程序。</p><p><b>　　4.2子程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　子程序包括電阻檢測電路子程序、水分檢測子程序和溫度測量子程序，分別定義了電阻、水分和溫度的地址，同時(shí)通過定時(shí)器1來實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。</p><p>　　4.2.1 電阻檢測

91、電路子程序</p><p>　　電阻檢測子程序流程圖如圖4.2所示。初始化后采集食物電阻信息，并送入單片機(jī)內(nèi)處理。</p><p>　　圖4.2 電阻檢測子程序流程圖</p><p>　　將數(shù)據(jù)端定義在P1.5，通過公式計(jì)算，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。關(guān)鍵語句為：</p><p>　　dianzu1 = GetADCResult5();<

92、/p><p>　　dianzu1=500- dianzu1 ;</p><p>　　dianzu = (uint)(25500/dianzu1) - 100;</p><p>　　4.2.2 水分檢測子程序</p><p>　　水分檢測子程序流程圖如圖4.3所示。在初始化之后，開始檢測食物水分，并將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，測量結(jié)果在顯示屏上進(jìn)行

93、顯示。</p><p>　　圖4.3 水分檢測子程序流程圖</p><p>　　將數(shù)據(jù)端定義在P1.0，通過公式計(jì)算，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。關(guān)鍵語句為：</p><p>　　water = GetADCResult();</p><p>　　lcd_wcmd(0x8b);</p><p>　　water=5712/w

94、ater;//水分部分</p><p>　　4.2.3 溫度測量子程序</p><p>　　溫度測量子程序流程圖如圖4.4所示。在初始化完成后，開始測量當(dāng)前室內(nèi)溫度，在單片機(jī)內(nèi)處理完成后在顯示屏上進(jìn)行顯示。</p><p>　　圖4.4 溫度測量子程序流程圖</p><p>　　溫度數(shù)據(jù)傳輸端設(shè)在P3.4，通過測量與處理，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)

95、字量。關(guān)鍵語句為：:</p><p>　　while (--k);}</p><p>　　while (--j);} </p><p>　　while (--i);}</p><p>　　uchar receive_byte(){</p><p>　　uchar i,temp;</p><p>

96、　　for(i=0;i<8; i++){</p><p>　　count = 2;</p><p>　　4.2.4 液晶顯示子程序</p><p>　　在系統(tǒng)上電后首先對LCD12864初始化，使其硬件做好一切準(zhǔn)備，接著在執(zhí)行在大循環(huán)里執(zhí)行LCD12864液晶屏顯示程序，在沒有按鍵觸發(fā)的情況下始終在界面顯示的子程序里。計(jì)時(shí)時(shí)間顯示為000，數(shù)據(jù)端是P0口。液

97、晶顯示子程序流程圖如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 液晶顯示子程序流程圖</p><p>　　4.2.5 語音播報(bào)子程序</p><p>　　設(shè)計(jì)的語音播報(bào)子程序流程圖如圖4.6所示。語音播報(bào)子程序是在初始化之后，播報(bào)“歡迎使用”，然后在進(jìn)行電阻、水分值判斷后進(jìn)行播報(bào)食物是否能夠食用的結(jié)果。</p><p>　　圖4.6 語

98、音播報(bào)子程序流程圖</p><p>　　當(dāng)初始化完成后運(yùn)行語音播報(bào)子程序。設(shè)計(jì)語音播報(bào)部分在開機(jī)時(shí)即播報(bào)提前寫好的語音文本：“歡迎使用”，在插入探針進(jìn)行測量食物電阻和水分時(shí)，按下開始按鍵，即開始測量計(jì)時(shí)，按下結(jié)束按鍵時(shí)，即開始播報(bào)語音內(nèi)容，若判斷食物正常，則播報(bào)：“食物正常，請放心食用”；若判斷食物腐敗變質(zhì)，則播報(bào)：“食物已腐敗，請勿食用”。</p><p>　　語音播報(bào)子程序關(guān)鍵語句為：

99、</p><p>　　unsigned char *huhu = "歡迎使用";</p><p>　　void main(){ </p><p>　　UartIni();</p><p><b>　　TI=1;</b></p><p>　　delayms(200);<

100、/p><p>　　while(1){ </p><p>　　xianshi12864();//12864函數(shù)</p><p><b>　　qiti(); }</b></p><p>　　根據(jù)以上流程圖，用C語言編寫程序，源程序見附錄C。</p><p>　　4.3 軟件編譯與下載</p>

101、;<p>　　在Keil（uVision4）軟件中對程序進(jìn)行編譯和調(diào)試。Keil（uVision4）軟件編譯界面如圖4.7所示，由圖中可以看出，程序編譯正確，無錯(cuò)誤。</p><p>　　圖4.7 keil軟件編譯界面</p><p>　　把編譯完成后的程序通過單片機(jī)下載軟件下載至單片機(jī)。下載時(shí)首先選擇單片機(jī)型號為STC12C5A60S2，再點(diǎn)擊打開文件選擇編譯好的程序，最

102、后點(diǎn)擊下載，對最小系統(tǒng)上電。當(dāng)對話框顯示下載完成則燒錄成功。程序燒錄軟件界面圖如圖4.8所示，由圖中的“操作成功”的字樣可以看出程序燒錄成功。</p><p>　　圖4.8 程序燒錄軟件界面圖</p><p><b>　　5 制作與調(diào)試</b></p><p>　　5.1 硬件電路制作</p><p>　　單片機(jī)電路包括

103、電源、單片機(jī)、外部時(shí)鐘震蕩電路、復(fù)位電路和外部接口電路。首先制作一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，由單片機(jī)底座、10k電阻，兩個(gè)22pF電容，一個(gè)電位器等，再根據(jù)設(shè)計(jì)好的電阻、水分檢測電路、溫度傳感器、按鍵設(shè)計(jì)電路、語音播報(bào)電路和液晶顯示電路的各個(gè)引腳與單片機(jī)引腳焊接。焊接圖如圖5.1所示。</p><p><b>　　圖5.1 焊接圖</b></p><p>　　按鍵制作圖如圖5

104、.2所示。</p><p>　　圖5.2 按鍵制作圖</p><p><b>　　5.2 電路調(diào)試</b></p><p>　　（1）單片機(jī)基礎(chǔ)電路包括電源、單片機(jī)、外部時(shí)鐘震蕩電路、復(fù)位電路和外部接口電路。調(diào)試過程需要注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　?、贆z查電源是否接好。</p><p>　　

105、②單片機(jī)的電源要連接的正確，并且保證STC125A60S2的31號片選管腳要接高電平。STC12C5A60S2的31號引腳是外部程序存儲器選擇信號端，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，單片機(jī)會從片內(nèi)程序存儲器內(nèi)一直取指令。</p><p>　?、凼褂萌f用表來排查電路中是否存在短路或者斷路的情況。例如在制作外部接口電路的時(shí)候使用的是排針，焊接時(shí)就容易出現(xiàn)管腳之間短路，所以在上電以前必須先排查電路。</p><

106、p>　?。?）LCD12864液晶顯示電路調(diào)試</p><p>　　調(diào)試要注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　①檢查電源線是否接好。</p><p>　?、诒驹O(shè)計(jì)中采用的是并行模式。 </p><p>　?、墼赩O引腳接一個(gè)滑動變阻器來調(diào)節(jié)液晶屏的亮度。</p><p>　　顯示部分電路硬件調(diào)試時(shí)應(yīng)特別注意3管腳

107、滑動變阻器的接法，2和15管腳之間接有一個(gè)10k的保護(hù)電阻，在和電源相接。我們可以先下載一個(gè)簡單的顯示程序，對這一部分進(jìn)行調(diào)試。 由于本次設(shè)計(jì)需要顯示時(shí)間、電阻、水分和溫度，用單字符顯示每個(gè)字母和數(shù)字，要注意所定義的行和列，否則會發(fā)生覆蓋。剛開始調(diào)試的時(shí)候，在LCD12864液晶屏上顯示為亂碼，總是不是按照預(yù)想的結(jié)果去顯示，反復(fù)的思考琢磨，認(rèn)證的檢查程序，還是沒能處理好數(shù)據(jù)的顯示，進(jìn)過數(shù)多天的研究，最終是在程序的數(shù)據(jù)格式上解決了這個(gè)顯示

108、問題?？墒秋@示亂碼解決了，但是顯示的數(shù)據(jù)也是有問題的，在0-5V的模擬量采集時(shí)，顯示結(jié)果卻在5V -(-5)V之間變化，怎么會有負(fù)值呢？百思不得其解，開始重新檢查電路圖檢查程序但是結(jié)果還是一樣的，最后發(fā)現(xiàn)是電路沒接地導(dǎo)致的。</p><p><b>　?。?）按鍵電路調(diào)試</b></p><p>　　按鍵電路一般來說不會出什么問題，我們可以用電壓表測和各個(gè)開關(guān)相接的端

109、口的電平，看其在工作時(shí)是否變化 ，也可用一個(gè)簡單的按鍵程序來進(jìn)行調(diào)試。保證各個(gè)按鍵正常工作。</p><p>　　在測試這一部分電路的時(shí)候，最簡單的辦法是將自己焊接的按鍵電路用杜邦線接到開發(fā)板上，讓其控制燈的亮滅，若工作正常則說明硬件電路焊接正確，各按鍵焊接正確。接下來驗(yàn)證程序邏輯問題，可將按鍵子程序下載到單片機(jī)，逐個(gè)調(diào)試個(gè)按鍵功能。</p><p>　　硬件實(shí)物圖如圖5.3所示。<

110、/p><p>　　圖5.3 硬件實(shí)物圖</p><p>　?。?）電阻、水分?jǐn)?shù)據(jù)采集電路調(diào)試</p><p>　　對于自己搭建的電阻檢測電路來說，精度不高，而且和很多因素有關(guān)，故而要保證每次探針插入食物的深度、距離等因素基本一致，任何一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化都會導(dǎo)致觀察到的顏色發(fā)生變化。</p><p>　　在與單片機(jī)連接的過程中需要注意以下幾點(diǎn)：<