【正文】 5 月 25 日 6 月 5 日：撰寫、修改、提交畢業(yè)論文 (圖用 VISIO2021 繪制 )； 6 月 5 日 6 月 15 日：制作、修改 PPT,畢業(yè)答辯； 6 月 15 日 6 月 20 日：畢業(yè)設(shè)計(jì)資料歸檔。能檢測(cè)食物的電阻和水分含量，而且還能測(cè)溫和計(jì)時(shí)。測(cè)得的數(shù)據(jù)通過液晶顯示，具有語音播報(bào)的功能。 指 導(dǎo) 教 師 龍 光 利 系 (教 研 室 ) 通 信 工 程 系 系 (教研室 )主任簽名 批準(zhǔn)日期 2 0 1 6 年 1 月 2 日 接受論文 (設(shè)計(jì) )任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 食物腐敗變質(zhì)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 作者 ： 張夢(mèng) （陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 通信工程 1203班，陜西 漢中， 723000） 指導(dǎo)教師：龍光利 [摘要 ] 針對(duì) 人們對(duì)食物與人體健康 關(guān)系 的關(guān)注 以及 腐敗食物 對(duì)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(cè) 電路 。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 circuit is based on STC12C5A60S2 microcontroller using resistance detection work and moisture sensors to collect data, DHT11 temperature sensor is used to measure the temperature, test results are displayed and was broadcast by LCD12864 LCD display and syn6288 voice broadcast module, and several kinds of normal food standard values are stored in the microprocessor, kinds of food is replaced by pressing a button. The experiment proved that the circuit can realize the normal measurement of food. Measurement time, food resistance and moisture as well as the current room temperature can be displayed on the display, the results of the test whether the food can be consumed can be broadcasted by voice. Key words： Food detection。 Voice broadcast。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(huì)發(fā)臭、發(fā)酵、發(fā)霉等 ,人吃了這種變質(zhì)的食物會(huì)引起不適或中毒 [2]。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。而適用于遠(yuǎn)距離傳輸過程食品變質(zhì)信號(hào)，是通過遠(yuǎn)程食品運(yùn)輸車中的傳感器發(fā)出的，根據(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(hào)，這些信號(hào)源是包含食品的濕度、溫度、腐敗物質(zhì)含量等信息。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(hào)采集識(shí)別方法 [3]。傳統(tǒng)方法弊端和工業(yè)領(lǐng)域?qū)焖?、安全、高效檢測(cè)技術(shù)需求促使研究者尋找新的食品檢測(cè)解決方案 [1]。通常來說，當(dāng)食物中的含水量小于 15％時(shí)，食物就不太會(huì)腐敗變質(zhì)。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(cè)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(cè)方法 [2]。 擬采用的 食物腐敗變質(zhì)檢測(cè)電路 設(shè)計(jì)方案如圖 。 （ 2） 食物腐敗變質(zhì)機(jī)理、表現(xiàn)與應(yīng)對(duì)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(duì)如何應(yīng)對(duì)食物腐敗提出了建議。 （ 6）總結(jié)與展望：對(duì)完成的部分進(jìn)行總結(jié)，對(duì)其中存在的不足提出自己的想法。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。 （ 3）物理的原因。 （ 4）微生物的原因。常見的會(huì)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(huì)使食物變黏。由于微生物在生長(zhǎng)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。例如蛋白質(zhì)腐敗分解后會(huì)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(duì)人體的營(yíng)養(yǎng)和生理作用。腐敗變質(zhì)的食物對(duì)人體的健康狀況產(chǎn)生的危害的表現(xiàn)也不同： 。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(zhǎng)期食用，也會(huì)出現(xiàn)慢性中毒，甚至更為嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)致陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 47 頁(yè) 癌、致突變甚至致畸的現(xiàn)象。 一般在缺水的條件下，微生物的新陳代謝就會(huì)發(fā)生阻礙。食物中的水分常以游離水和結(jié)合水這兩種狀態(tài)存在。 表 部分新鮮食物電阻、水分含量一覽表 名稱 電阻（ kΩ） 水分含量 雞肉 150 75% 牛肉 150 70% 土豆 1027 78% 蘋果 39 90% 蘿卜 47 78% 饅頭 400 40% 了解了食物腐敗的原理 ,就可采用相應(yīng) 的對(duì)策來防止食物的腐敗變質(zhì)。按溫度的高低可分為冷藏貯藏和冷凍貯藏。由于溫度在冰凍點(diǎn)以上 ,食品中所含水分 6080%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(zhǎng)時(shí)間貯存食品。巴氏殺菌法是用 60℃加熱 30 分鐘殺滅有害微生物的方法。還有人工干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥等。 （ 5）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 ,使食品變陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 47 頁(yè) 酸 ,以抑制各種微生物的生長(zhǎng) ,從而達(dá)到貯藏目的。 （ 7）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。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(cè)的功能。 8 路電壓的輸入型 A/D，可以用做溫度檢測(cè)、電源電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè)等。 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來擴(kuò)展 I/O口，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。若只需單片機(jī)上電源就可以復(fù)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(hào)，直到系統(tǒng)電源穩(wěn)定，再撤銷復(fù)位信號(hào)。 （ 3）時(shí)鐘電路 STC12C5A60S2單片機(jī)的工作頻率在 048MHz，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。先通過查詢參考文獻(xiàn)和自己用萬用表對(duì)食物電阻進(jìn)行測(cè)量（以饅頭 為例），得出新鮮饅頭中的電阻大概在 400kΩ1MΩ左右，而腐敗的饅頭的電阻大約在 200400kΩ之間 。 + 5V探 探RP 1 5 0 kR1 2 . 2 kR35 . 6 kR4R2R5R6R72 2 0 Ω8 . 2 k1 2 0 Ω3kV T 2V T 3RXAV T 1P 1 . 55 . 6 k 圖 電阻檢測(cè)電路 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 47 頁(yè) 食物 水分測(cè)量電路設(shè)計(jì) 水分信號(hào)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(cè)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。 圖 水分傳感器 探針 圖 水分信號(hào)采集傳感器電 路原理圖如圖 所示。 DHT11 具有響應(yīng)快速，抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)前的小數(shù)部分是用于以后的擴(kuò)展 。 5%RH 177。它能夠全部顯示 84行、 1616點(diǎn)陣的漢字，也能夠完全進(jìn)行圖形顯示。用來存儲(chǔ)這些點(diǎn)陣的信息的 RAM 則被稱做顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 ② 屏幕顯示的分辨率： 12864 點(diǎn)。 ⑥ 內(nèi)置龐大的漢字字庫(kù)，中文簡(jiǎn)體和中文繁體都可以自由選擇。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 47 頁(yè) 表 并行接口引腳說明 管腳號(hào) 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VCC 3V5V 電源正極 2 VSS 0V 電源負(fù)極 3 V0 調(diào)整對(duì)比度 4 CS (RS） H/L RS=“H”,表示 DB7——DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“L”,表示 DB7——DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 DB0的數(shù)據(jù)被寫 至 IR或 DR 6 EN(SCLK) H/L 使能信號(hào) 714 DB0DB7 H/L 三種狀態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式 ； L：串口方式 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位，低電平為有效 18 VOUT 電壓輸出 19 A VDD 背光電源 ， 正 20 K VSS 背光電源 ， 負(fù) 控制器接口信號(hào) RS 和 R/W 的配合決定 4種模式的選擇， 4種模式選擇如表 所示。因此 在 硬件電路的連接方式還是在軟件的設(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]。 （ 2）按鍵電路設(shè)計(jì) 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(duì)應(yīng)一根口線，每根 I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他 I/O 口線上的狀態(tài)。 S 1S 2S 3G N DR 11 0 kR 21 0 kR 31 0 kV C CP 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6 圖 3 路獨(dú)立按鍵電路 電路 設(shè)計(jì) SYN6288提供一組全雙工的異步串行（ 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(hào)輸出，輸出信號(hào)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(zhǎng) 度為 206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。 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。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(cè)得數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，接著進(jìn)入液晶顯示子程序。 電阻檢測(cè)電路子程序 電阻檢測(cè)子程序流程圖如圖 所示。 dianzu1=500 dianzu1 。 初 始 化水 分 檢 測(cè) 子 程 序測(cè) 得 食 物 電 壓 值處 理 后 得 到 水 分含 量返 回 圖 水分檢測(cè)子程序流程圖 將數(shù)據(jù)端定義在 ，通過公式計(jì)算，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。 //水分部分 溫度測(cè)量子程序 溫度測(cè)量子程序流程圖如圖 所示。} while (j)。i8。 液晶顯示 子程序 流程圖如圖 所示。水 分 含 量 = 2 4 %NY播 報(bào) ： “ 歡 迎 使 用 ”按 下 復(fù) 位 鍵語 音 播 報(bào) “ 食 物正 常 請(qǐng) 放 心 食用 ”語 音 播 報(bào) “ 食 物腐 敗 ， 請(qǐng) 勿 食用 ”語 音 播 報(bào) 子 程 序 圖 語音播報(bào)子程序 流程圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 4