西瓜成熟度的非生物學(xué)信息研究及檢測儀器開發(fā).pdf

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

2、主要是提高西瓜檢測儀器的便攜性和降低成本。這種新型的成熟度檢測儀具有便攜的特點：一個小型的敲擊裝置和小型的儀表盒，既能滿足瓜農(nóng)摘瓜時的需要也能滿足消費者挑選西瓜之用。與其他西瓜成熟度檢測儀相比，本檢測儀的特點是：在進行西瓜成熟度檢測時做到無損檢測；采集西瓜被敲擊時的音波信號，用單片機直接對音波信號進行數(shù)字信號處理；結(jié)合實驗提取出的西瓜成熟度的敲擊音波特征值，檢測出西瓜的成熟度。整個檢測過程不依賴于PC機，僅在特征提取階段借助于PC機進行

3、特征參數(shù)分析，實現(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儀器以及西瓜成熟度的非生物學(xué)信息研究。主要實現(xiàn)了檢測儀器硬件電路的設(shè)計、軟件的編寫以及不同成熟度西瓜的敲擊音波信號的特征提取。 硬件電路主要包括：①信號的發(fā)生裝置及西瓜半徑測量模塊，該部分主要是制作敲擊音波信號的發(fā)生裝置，在裝置上固定簡支梁，用測量西瓜半徑的方法間接測量質(zhì)量；②音波信號調(diào)理模塊，該模塊對微弱的敲擊音波的電壓信號進行放大調(diào)理，保證有效信

4、號不損失，且輸出信號便于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，此模塊把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，以便進行數(shù)字信號處理；④電平轉(zhuǎn)換模塊，此模塊實現(xiàn)了TTL與RS-232電平的轉(zhuǎn)換，用于研究階段單片機與PC機通信；⑤外部數(shù)據(jù)存儲器模塊，用于數(shù)字信號的存儲和讀??；⑥單片機，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制及信號的處理。⑦顯示模塊，顯示相關(guān)的信息，例如啟動指示、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機進行通信，方便信號數(shù)據(jù)分析；③外部數(shù)據(jù)寄存器的存儲與讀取，擴展了數(shù)據(jù)存儲器；④單片機FFT程序，對信號進行頻譜分析，在頻域內(nèi)進行特征提取；⑤成熟度計算程序，此程序根據(jù)西瓜成熟度的特征計算出被測西瓜的成熟度；⑥顯示輸出程序，用于顯示相關(guān)的信息。 西瓜敲擊音波信號的特征提取主要包括：①PC機接受單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)；②對數(shù)據(jù)進行碼制轉(zhuǎn)換及相關(guān)處理；③