单片机的鸡蛋破损检测系统设计
摘 要在2005年之前，许多国家都在使用人造的清除裂缝的鸡蛋。它是鸡蛋加工的一部分，食品加工行业是必不可少的，但也会浪费大量的时间和精力，这种方法劳动强度大，效率高，最重要的是相对较差的精度。因此，研究破碎蛋的检测具有重要的意义和价值。本篇课题设计的是的小鸡蛋破损检测系统。系统包括语音信号放大器、滤波器、AD转换、串行通信和自动分级几个模块。首先,使用小型蛋收集系统的信号,通过单片机和计算机之间的串口收集到一些离散的数字信号,传给计算机去处理,也可以在一个小鸡蛋识别,信号处理硬件控制蜂鸣器输出C51语言通过蜂鸣器来判断我们的结果,本研究项目的相对简单的方法,选择了后者,因为前者不觉得太多,第一是控制PC串行端口,与电脑,这是一个纯C语言软件设计,最后只能在电脑上得到一个结果,看起来有点僵硬,这个项目旨在检测小鸡蛋损坏,因为只是一个简单测试结果，并不需要很高的要求，测试结果如下:数学算法对于完好鸡蛋： Gt=-0.72869x1+0.02209x2+33.01783x3-10.56841x4-143.671587破损的小鸡蛋算法判断：Gw=-0.58783x1+0.09003x2+31.21638x3-10.25414x4-101.88942
目 录
绪论4
1.1课题的研究意义4
1.1.1关于鸡蛋的介绍4
1.1.2生活中辨别假鸡蛋方法5
1.2文献综述5
1.2.1关于声学特性在产品质量检测中的作用5
1.2.2单片机及其应用6
1.2.3研究目标7
第二章 系统硬件设计8
2.1检测系统的组成和工作原理8
2.2声音信号采集及电路设计8
2.2.1传感器的选择9
2.2.2放大电路的设计9
2.2.3滤波电路的设计10
2.2.4 A/D转换电路设计10
2.2.5检波电路设计11
2.2.6峰值保持电路12
2.2.7电压比较器电路设计12
2.2.8光电耦合电路设计12
2.3单片机和外围电路13
2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
.3.1复位电路设计13
2.3.2蜂鸣器电路14
2.3.3电源电路模块设计14
2.3.4步进电机电路设计15
2.4关于硬件抗干扰的方法15
第三章 试验研究17
3.1试验原理的组成17
3.2试验系统的组成，试验材料及试验方法17
3.3试验处理数据17
3.3.1试验程序17
3.4依据特殊变量建立算法模型24
3.4.1算法判别模型24
第四章 系统软件设计24
4.1主程序的框图24
4.2中断服务程序25
4.2.1系统中断的实现26
4.2.2中断函数C语言框架26
4.3基于FFT算法C语言描述27
4.4关于驱动硬件模块C语言的实现27
4.4.1关于五相四线电机的C语言程序27
4.4.2关于输出蜂鸣器模块的C语言程序设计27
4.5软件的抗干扰措施28
结束语30
致谢31
参考文献32
附录 34
第一章 绪论
1.1课题的研究意义
1.1.1关于鸡蛋的介绍
鸡蛋作为类似鸡蛋科动物的一种卵子。鸡蛋主要可以分为三个部分:鸡蛋壳壳、蛋白和蛋黄。鸡蛋里面含有大量的人体所需要的元素和还有一些很符合人类特征的矿物质及有一些高等生物都赖以生存的氨基酸。通常那些组成鸡蛋最主要部分也对人体有益的蛋白质和有益的元素也被称为鸡蛋。鸡肉，味甘平。可以滋养干燥、养心神经滋养胎儿血液,延长寿命。蛋是一种广受所有都必不缺少的一种食品，可以给我们人类提供大量的营养物质，是一种来自大自然营养宝库的一个大箱子。
图11蛋壳图
完整的蛋壳椭圆形,一头大,一头小,主要成分是碳酸钙,全蛋大小11。1% ~ 11。5%。可分为蛋壳膜上的壳,壳在皮肤下,空气室。蛋壳在一些醋或浸泡在酸溶液在一段时间之后,shell将会消失,变得没有壳鸡蛋,留下一层薄膜。
壳膜(壳)作为蛋白纤维膜外包裹,是由角蛋白的强度(角蛋白)的有机纤维。壳膜可以分为两层:壳膜厚,接近Shell,是一层不透明,没有膜的结构,作用是避免鸡蛋内容蒸发;约1/3内膜的厚度,附加到内膜的外壳,空气可以自由通过细胞膜。最密切联合内膜和壳膜,只有在两个单独的钝端形成气室(气囊)。气室蛋输出后才出现的,是一个温差收缩引起的体内和体外形成的壳膜之间的差距;如果蛋内水分损失,气室将继续增加,当受精卵孵化,增加随着胚胎的发展。
蛋白质折叠
蛋白质是一种类似流动在体内的一种物质，比较抽象,体积约占56%的全蛋到 57.5%左右一般。蛋白质所占的比例约为11%,主要是卵白蛋白。蛋白质还含有一定量的核黄素，烟酸,生物素,和钙、磷、铁等物质。
蛋白分为高蛋白和低蛋白两种类型。高蛋白：靠近蛋黄的部分是蛋白，浓度较高。 低等蛋白：蛋白靠近蛋壳部分，浓度相对比较稀。
折叠蛋黄
一般蛋黄分散在鸡蛋内部主体，放置在两边蛋黄的体积约全蛋的31%~31.5%，主要组成物质为卵子。
鸡蛋
图12鸡蛋图
蛋黄体积约全蛋的31%~31.5%，主要组成物质为卵子结构。
1.1.2生活中辨别假鸡蛋的方法
（1）从一些资料可以看出,可以确定真假的鸡蛋可以从以下方面得出结论:假鸡蛋的蛋壳的颜色比真鸡蛋壳浅亮一些,但不太明显了。
(2)碰假鸡蛋壳,会觉得比真正的粗糙一些鸡蛋。
(3)当颤抖的声音,这是因为水假鸡蛋因为溢出的固化剂。
(4)一般，完好的，用鼻子的气味非常小心,会有一个微弱的气味。
(5)一般假的而言，鸡蛋黄会和蛋白融合在一块，分不开来，因为黄蛋和蛋清是同一样的材料。
1.2文献综述
1.2.1关于声学特性在产品质量检测中的作用
几年以前,在中国农产品的破损在声学性能测试的应用程序和质量中存在着缺陷,但在国外在这一领域一直是很多研究中心的技术。对于不同的农产品,由于表面或内部质量有不同的结构,在外部力量的直接干预下,发生振动,声音信号将呈现不同的特征,人们使用声音脉冲响应技术,如BCLIC直流检测生长梨收获后的变化。王书茂使用冲击振动测试的方法成熟的西瓜,其实在我们的日常生活中也可以按判别西瓜西瓜成熟,当然,使用的声学特征农产品质量检测方法也应用于家禽野兽蛋裂纹检测。当裂纹鸡蛋,鸡蛋的结构刚度和阻尼系数小的变化,也会反映在小鸡蛋省模态固有频率和阻尼比。相关数据表明,固有频率将下降由于裂纹,阻尼比将增加裂纹的传播,从而振动传播的块。小蛋了裂缝,因此,沙哑的声音沉闷,完整的蛋的声音响了,基于声学特性的差异,可以保存完好的蛋和破碎的小鸡蛋。曹等人通过使用声反应系统,破碎的鸡蛋进行了测试实验,利用多元线性回归分析模型来识别破碎的鸡蛋。王书才先生和其他人对于正常的鸭蛋研究检测,鸡蛋碎钢壳鸡蛋,尖嘴鸡蛋的打击乐模糊识别,整个批鸭蛋识别精度为91.5%。潘磊庆使用声级计和其他收集敲门声音识别精度达到87%。以上研究证明的可行性应用声学特征检测裂纹鸡蛋,同时我们对噪音的处理研究不多，而且对于线性模型等等，要求很低，存在一些局限性和很多的问题。小蛋裂纹检测装置的研究是由自己,可以收集和分析利用小蛋的过程产生的响应,并通过信号基于归一化最小均方(NLMS)算法的自适应滤波器对于环境噪声处理,并提取信号特征,然后使用相反方向的误差传播模型,人工神经网络(BP ANN)来识别损伤的小鸡蛋,为我们提供了一个更有效的检测模型,鸡蛋,改善小破蛋的精确检测提供了理论依据。
目 录
绪论4
1.1课题的研究意义4
1.1.1关于鸡蛋的介绍4
1.1.2生活中辨别假鸡蛋方法5
1.2文献综述5
1.2.1关于声学特性在产品质量检测中的作用5
1.2.2单片机及其应用6
1.2.3研究目标7
第二章 系统硬件设计8
2.1检测系统的组成和工作原理8
2.2声音信号采集及电路设计8
2.2.1传感器的选择9
2.2.2放大电路的设计9
2.2.3滤波电路的设计10
2.2.4 A/D转换电路设计10
2.2.5检波电路设计11
2.2.6峰值保持电路12
2.2.7电压比较器电路设计12
2.2.8光电耦合电路设计12
2.3单片机和外围电路13
2
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.3.1复位电路设计13
2.3.2蜂鸣器电路14
2.3.3电源电路模块设计14
2.3.4步进电机电路设计15
2.4关于硬件抗干扰的方法15
第三章 试验研究17
3.1试验原理的组成17
3.2试验系统的组成，试验材料及试验方法17
3.3试验处理数据17
3.3.1试验程序17
3.4依据特殊变量建立算法模型24
3.4.1算法判别模型24
第四章 系统软件设计24
4.1主程序的框图24
4.2中断服务程序25
4.2.1系统中断的实现26
4.2.2中断函数C语言框架26
4.3基于FFT算法C语言描述27
4.4关于驱动硬件模块C语言的实现27
4.4.1关于五相四线电机的C语言程序27
4.4.2关于输出蜂鸣器模块的C语言程序设计27
4.5软件的抗干扰措施28
结束语30
致谢31
参考文献32
附录 34
第一章 绪论
1.1课题的研究意义
1.1.1关于鸡蛋的介绍
鸡蛋作为类似鸡蛋科动物的一种卵子。鸡蛋主要可以分为三个部分:鸡蛋壳壳、蛋白和蛋黄。鸡蛋里面含有大量的人体所需要的元素和还有一些很符合人类特征的矿物质及有一些高等生物都赖以生存的氨基酸。通常那些组成鸡蛋最主要部分也对人体有益的蛋白质和有益的元素也被称为鸡蛋。鸡肉，味甘平。可以滋养干燥、养心神经滋养胎儿血液,延长寿命。蛋是一种广受所有都必不缺少的一种食品，可以给我们人类提供大量的营养物质，是一种来自大自然营养宝库的一个大箱子。
图11蛋壳图
完整的蛋壳椭圆形,一头大,一头小,主要成分是碳酸钙,全蛋大小11。1% ~ 11。5%。可分为蛋壳膜上的壳,壳在皮肤下,空气室。蛋壳在一些醋或浸泡在酸溶液在一段时间之后,shell将会消失,变得没有壳鸡蛋,留下一层薄膜。
壳膜(壳)作为蛋白纤维膜外包裹,是由角蛋白的强度(角蛋白)的有机纤维。壳膜可以分为两层:壳膜厚,接近Shell,是一层不透明,没有膜的结构,作用是避免鸡蛋内容蒸发;约1/3内膜的厚度,附加到内膜的外壳,空气可以自由通过细胞膜。最密切联合内膜和壳膜,只有在两个单独的钝端形成气室(气囊)。气室蛋输出后才出现的,是一个温差收缩引起的体内和体外形成的壳膜之间的差距;如果蛋内水分损失,气室将继续增加,当受精卵孵化,增加随着胚胎的发展。
蛋白质折叠
蛋白质是一种类似流动在体内的一种物质，比较抽象,体积约占56%的全蛋到 57.5%左右一般。蛋白质所占的比例约为11%,主要是卵白蛋白。蛋白质还含有一定量的核黄素，烟酸,生物素,和钙、磷、铁等物质。
蛋白分为高蛋白和低蛋白两种类型。高蛋白：靠近蛋黄的部分是蛋白，浓度较高。 低等蛋白：蛋白靠近蛋壳部分，浓度相对比较稀。
折叠蛋黄
一般蛋黄分散在鸡蛋内部主体，放置在两边蛋黄的体积约全蛋的31%~31.5%，主要组成物质为卵子。
鸡蛋
图12鸡蛋图
蛋黄体积约全蛋的31%~31.5%，主要组成物质为卵子结构。
1.1.2生活中辨别假鸡蛋的方法
（1）从一些资料可以看出,可以确定真假的鸡蛋可以从以下方面得出结论:假鸡蛋的蛋壳的颜色比真鸡蛋壳浅亮一些,但不太明显了。
(2)碰假鸡蛋壳,会觉得比真正的粗糙一些鸡蛋。
(3)当颤抖的声音,这是因为水假鸡蛋因为溢出的固化剂。
(4)一般，完好的，用鼻子的气味非常小心,会有一个微弱的气味。
(5)一般假的而言，鸡蛋黄会和蛋白融合在一块，分不开来，因为黄蛋和蛋清是同一样的材料。
1.2文献综述
1.2.1关于声学特性在产品质量检测中的作用
几年以前,在中国农产品的破损在声学性能测试的应用程序和质量中存在着缺陷,但在国外在这一领域一直是很多研究中心的技术。对于不同的农产品,由于表面或内部质量有不同的结构,在外部力量的直接干预下,发生振动,声音信号将呈现不同的特征,人们使用声音脉冲响应技术,如BCLIC直流检测生长梨收获后的变化。王书茂使用冲击振动测试的方法成熟的西瓜,其实在我们的日常生活中也可以按判别西瓜西瓜成熟,当然,使用的声学特征农产品质量检测方法也应用于家禽野兽蛋裂纹检测。当裂纹鸡蛋,鸡蛋的结构刚度和阻尼系数小的变化,也会反映在小鸡蛋省模态固有频率和阻尼比。相关数据表明,固有频率将下降由于裂纹,阻尼比将增加裂纹的传播,从而振动传播的块。小蛋了裂缝,因此,沙哑的声音沉闷,完整的蛋的声音响了,基于声学特性的差异,可以保存完好的蛋和破碎的小鸡蛋。曹等人通过使用声反应系统,破碎的鸡蛋进行了测试实验,利用多元线性回归分析模型来识别破碎的鸡蛋。王书才先生和其他人对于正常的鸭蛋研究检测,鸡蛋碎钢壳鸡蛋,尖嘴鸡蛋的打击乐模糊识别,整个批鸭蛋识别精度为91.5%。潘磊庆使用声级计和其他收集敲门声音识别精度达到87%。以上研究证明的可行性应用声学特征检测裂纹鸡蛋,同时我们对噪音的处理研究不多，而且对于线性模型等等，要求很低，存在一些局限性和很多的问题。小蛋裂纹检测装置的研究是由自己,可以收集和分析利用小蛋的过程产生的响应,并通过信号基于归一化最小均方(NLMS)算法的自适应滤波器对于环境噪声处理,并提取信号特征,然后使用相反方向的误差传播模型,人工神经网络(BP ANN)来识别损伤的小鸡蛋,为我们提供了一个更有效的检测模型,鸡蛋,改善小破蛋的精确检测提供了理论依据。
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