西瓜成熟度的非生物學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，絕大多數消費者不能準確地挑選成熟度適當的西瓜，甚至連瓜農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用。本文在分析了現有的西瓜成熟度檢測技術和國內外的研究現狀之后，設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字信號處理；結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、特征參數分析，實現了便攜性，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信息研究。主要實現了檢測儀器硬件電路的設計、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量；②音波信號調理模塊，該模塊對微弱的敲擊音波的電壓信號進行放大調理，保證有效信

4、號不損失，且輸出信號便于A/D轉換器轉換，保證最大程度的應用轉換范圍，提高轉換精度；③高速串行A/D轉換模塊，此模塊把模擬信號轉化為數字信號，以便進行數字信號處理；④電平轉換模塊，此模塊實現了TTL與RS-232電平的轉換，用于研究階段單片機與PC機通信；⑤外部數據存儲器模塊，用于數字信號的存儲和讀??；⑥單片機，實現整個系統的控制及信號的處理。⑦顯示模塊，顯示相關的信息，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轉換程序，實現12位精度的高速串行A/D轉換；②串口通信程序，用于與PC機進行通信，方便信號數據分析；③外部數據寄存器的存儲與讀取，擴展了數據存儲器；④單片機FFT程序，對信號進行頻譜分析，在頻域內進行特征提取；⑤成熟度計算程序，此程序根據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)送的數據；②對數據進行碼制轉換及相關處理；③