基于MEMS加速度传感器的西瓜成熟度无损检测系统设计

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1、摘要摘要近年来，随着我国人民物质生活水平的日益提高，人们对水果蔬菜品质的要求也越来越高。西瓜作为我国重要的经济作物之～，已经形成了规模化的生产，并且成为农村产业结构调整、农民增收致富的首选经济作物。而多数的消费者还不能准确地挑选成熟度适当的西瓜，常见的西瓜成熟度的鉴别仍然采用算、看、听、测等方法，这些方法不能精确地对西瓜的成熟度做出判断。目前果蔬成熟度检测仪的价格都非常昂贵，这在很大程度上限制了成熟度无损检测装置的应用和推广．本文在分析了现有的西瓜成熟度无损检测技术和国内外的研究状况之后，设计了一种基于MEMS加速度传感器的西瓜成熟度无损检测系统

2、，弥补了以往检测仪器不具便携性的缺点，更使得系统的总体成本降低。本设计主要由一条粘有MEMS加速度传感器的并且可以调整松紧的宽布带和一个小型的底座盒组成，盒中放置了系统的电路板，按键和液晶位于底座盒的表面。与其他西瓜成熟度检测仪相比，本设计的特点是：引入了MEMS技术使得系统的集成性更高：在进行西瓜成熟度检测时做到无损检测；采集的振动信号与质量信号经过单片机的数字信号处理，计算出成熟度指数，对比试验西瓜的成熟度等级分类标准，检测出西瓜的成熟度并进行分类，将结果通过液晶显示出来；整个测试过程所用的时间短、成熟度分类的准确度高、并且不需要其他特殊测量

3、仪器进行辅助测量，便携性好且成本低。本设计选择基于声学和振动学原理对西瓜进行成熟度无损检测，使用MEMS加速度传感器作为振动信号的采集转换装置，利用凌阳SPCE061A单片机的数字信号处理功能对振动信号进行分析变换，最后利用成熟度指数计算公式计算出西瓜的成熟度指数，并根据分类标准进行分类。本文主要完成了系统硬件电路的设计和软件程序及算法的设计。其中硬件包括处理器外围电路设计、传感器信号采集电路设计、电源电路的设计以及显示及按键部分的设计。单片机系统的数据处理的软件算法包括西瓜一阶固有频率的计算；FFT算法的设计；起振算法的设计、成熟度校正算法的设

4、计以及称重校正算法的设计。最后对系统可靠性进行了测试并对结果进行了分析和总结，提出了改进方案。关键词MEMS；加速度传感器；成熟度检测：单片机／东北林业大学硕士学位论文AbstractRecentyears，、)l，iththeimprovingofpeople’Smateriallivingstandard，thedemandforthequalityoffruitsandvegetablesisalsoincreasing．WatermelonsasoneofthemostimportanteconomiccropsinChina,which

5、hasbecomealarge-scaleproductionandbecomeoneofthepreferredcashcropsforruralindustrialstructureadjustmentandforfarmerstoincreasewealth．nemajorityofconsumersarenotabletocorrectlychoosematurewatermelons，theestimateofmaturityofwatermelonisstillusingthetraditionalidentificationofca

6、lculating,watching,listening,measuringandothermethods．Thesemethods，dependingonpersonalexpcrienoginmosttime，aredifficulttomakeaccurateestimationofmaturityofwatermelons．Thepriceofmaturitytestersisveryexpensive；thisgreatlylimitsthepopularizationandapplicationofnondestructivematu

7、ritytesters．AReranalyzingtheexistingnon-destructivetestingtechnologyofthewatermelonmaturityandtheresearchsituationofhomeandabroad,thispaperdesignsaportablewatermelonmaturitybasedonMEMSaccelerometer,andtheinstrumenmfionhasbeenovercometheshortageofnon-portable，alsoreducethecost

8、ofthesystem．ThisdesigniscomposedoftheMEMSacceleromcter、^ritllanadjus