【文章內(nèi)容簡介】 來說沒有影響的，故一般使用水分活度來表示食品中可被微生物利用的水分 [6]。 現(xiàn)以雞肉、牛肉、土豆、蘋果、蘿卜、饅頭為例，就食物中的電阻和所含水分進行說明介紹，如表 。 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 的對策來防止食物的腐敗變質(zhì)。按照食品貯藏的基本原理可分兩大類 : 一是全部或部分殺滅微生物和破壞酶活性的貯藏方法 ,如加熱法、輻射法、紫外線照射法及化學殺菌劑法。二是抑制微生物發(fā)育、酶活性和非酶化學變化的貯藏技術(shù) ,有低溫法、干燥法、酸漬法、糖餞法等。 （ 1）低溫貯藏法 : 低溫可以抑制微生物的繁殖 ,降低酶的活性 ,減少食物中的化學反應 ,可較好地保持食品原有的色香味和營養(yǎng)價值。按溫度的高低可分為冷藏貯藏和冷凍貯藏。冷藏采用的溫度是食物冰點以上的溫度。這種方法適用于蔬菜、水果、鮮蛋等。冷凍是將食品在低于冰點的低溫下凍結(jié) ,再以 0℃以下的低溫進行貯藏的方法。由于溫度在冰凍點以上 ,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 ,這種方法可較長時間貯存食品。 （ 2）高溫貯藏法 : 利用高溫加熱殺滅食品中微生物并破壞酶的活性 ,以達到長期貯藏食品的目的。高溫法可分為高溫滅菌法和巴氏殺菌法。高溫滅菌是利用高壓蒸汽達到 100℃以上的溫度 ,全部殺死微生物的滅菌技術(shù)。巴氏殺菌法是用 60℃加熱 30 分鐘殺滅有害微生物的方法。這種方法常用于不適宜長時間高溫加熱的或者只作短期貯藏的食品 ,如鮮奶、 果汁、果酒、醬油等。 （ 3）干燥貯藏法 : 水分是微生物賴以生存繁殖的根本 ,因此減少食品中的含水量 ,降低水分活性 ,可有效地控制微生物的繁殖和酶的活性 ,所以干燥食品耐貯藏。食品干燥方法很多 ,有自然干燥法 ,利用日曬、陰涼、風吹等自然干燥。還有人工干燥、微波干燥、遠紅外干燥等。貯存干燥食品時應注意防濕防潮 ,否則 ,可因吸水而腐敗變質(zhì)。 （ 4）鹽腌及糖漬貯藏法 : 這種方法原理是利用食物中加入鹽或糖所造成的高滲透壓和低水分活性 ,使微生物的細胞原生質(zhì)脫水、凝固 ,促使微生物死亡 ,從而實現(xiàn)保存食物的目的。對于這種方法貯藏的食品 要注意防潮 ,因為食物受潮后 ,含水量增加 ,使糖、鹽的濃度降低 ,微生物容易生長繁殖 ,從而使食品變質(zhì)。 （ 5）酸漬貯藏法 : 這種方法是在食品中加入有機酸 (如醋酸 )或者能產(chǎn)生酸的乳酸菌 ,使食品變陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 47 頁 酸 ,以抑制各種微生物的生長 ,從而達到貯藏目的。用這種方法酸漬的食品主要是以新鮮蔬菜為原料加工制成的食品 ,如酸黃瓜、泡菜等。 （ 6）煙薰貯藏法 : 其原理是利用木材或鋸末在不完全燃燒的情況下所產(chǎn)生的煙氣來熏蒸食品的一種方法。經(jīng)過煙熏 ,不但食物減少了水分 ,而且煙氣中有殺菌和防腐作用的木焦油、雜酚油等附在食物上面 ,可提高食物的耐貯性 。 （ 7）化學防腐劑貯藏法 : 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。在我國食品衛(wèi)生標準中允許使用的防腐劑有苯甲酸、鈉鹽、山犁酸及鉀鹽。了解以上食品腐敗及其貯藏方法 ,有助于我們?nèi)粘５纳?,使食物貯藏達到科學化、合理化 [11]。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 47 頁 3 硬件電路設(shè)計 設(shè)計的食物腐敗變質(zhì)檢測電路的硬件部分主要由主控芯片 STC12C5A60S電阻、水分采集模塊、測溫部分、計時部分、顯示部分 LCD1286按鍵電路、語音播報部分組成。各部分相互協(xié)作，構(gòu) 成完整的一個系統(tǒng)，從而實現(xiàn)食物腐敗變質(zhì)檢測的功能。 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計的單片機 最小系統(tǒng)圖 如 圖 所示，主要 由單片機（ STC12C5A60S2），復位電路，時鐘電路構(gòu)成。 A D C 0 / P 1 . 01 A D C 1 / P 1 . 123 A D C 2 / P 1 . 24 A D C 3 / P 1 . 3V C CP 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 24 03 93 83 7 A D C 4 / P 1 . 45 A D C 5 / P 1 . 567 A D C 6 / P 1 . 68 A D C 7 / P 1 . 7P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 63 63 53 43 3P 4 . 7 / R ST9 R X D / P 3 . 01 01 1 T X D / P 3 . 11 2 I N T 0 / P 3 . 2P 0 . 7 / A D 7 E A / P 4 . 6 A L E / P 4 . 5 P S E N / P 4 . 43 23 13 02 9 I N T 1 / P 3 . 31 3C L K O U T 0 / P 3 . 41 41 5 C L K O U T 1 / P 3 . 51 6 W R / P 3 . 6P 2 . 7 / A 1 5P 2 . 6 / A 1 4 P 2 . 5 / A 1 3 P 2 . 4 / A 1 22 82 72 62 5R D / P 3 . 71 7X T A L 21 81 9X T A L 12 0G N DP 2 . 3 / A 1 1P 2 . 2 / A 1 0 P 2 . 1 / A 9P 2 . 0 / A 82 42 32 22 1STC12C5A60S2VC CC 40 . 1 uS 1R11 0 kVC C0 . 1uC 1C22 0 p2 0 pC 3Y 1 圖 單片機最小系統(tǒng)圖 （ 1）單片機芯片 STC12C5A60S2 STC12C5A60S2 主要性能有： ① 增強型 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容于傳統(tǒng)的 8051；高速： 1 個時鐘 /機器周期，增強型 8051 內(nèi)核，速度要比普通的 8051 快 6~12 倍；工作電壓： STC12C5A60S2 系列的工作電壓： （ 5V單片機） STC12LE5A60S2 系列的工作電壓： （ 3V單片機）； 工作頻率范圍為： 0 35MHz，與普通 8051 的 0～ 420MHz 相當； ② ISP（在系統(tǒng)可以編程） /IAP（在應用可以編程），不需要專用編程器，不需要專用仿真器。可以通過串口（ ）直接來下載用戶程序，數(shù)秒就能夠完成一片；有 EEPROM 功能(STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM)；看門狗； ③ 時鐘源：外 部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%) 用戶通過下載用戶程序，能夠進行選擇，是使用內(nèi)部 R/C振蕩器還是使用外部晶體 /時鐘，在常溫下，內(nèi)部的 R/C振蕩器的頻率為： ： 11MHz～ ， ： 8MHz～ 12MHz，如果精度的要求不高時，我們就能夠使用內(nèi)部時鐘，但是因為存在制造誤差以及溫漂，所以要以實際測試為標準； ④ 一共 4 個 16位定時器；其中有兩個與傳統(tǒng)的 8051兼容的定時器或者計數(shù)器， 16位定時器 T0和 T1，不存在定時器 2，但是擁 有獨立的波特率的發(fā)生器、進行串行通訊的波特率發(fā)生器，還有 2路 PCA模塊可以再實現(xiàn) 2 個 16位定時器；存在 2 個時鐘輸出端口，能夠由 T0的溢出在 輸出時鐘，能夠由 T1 的溢出在 ；外部中斷 I/O 口 7 路，在傳統(tǒng)的下降沿發(fā)生中斷或者低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持在上升沿中斷的 PCA模塊， PowerDown 模式能夠由外部中斷喚醒，陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 47 頁 INT0/,INT1/,T0/, T1/， RxD/， CCP0/(也可以通過寄存器來設(shè)置到 )，CCP1/ (也可以通過寄存器來設(shè)置到 )； ⑤ A/D 轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，一共 8 路，它的轉(zhuǎn)換的速度能夠達到 250K/S(每秒鐘 25萬次 )；將全雙工異步串行口 (UART)通用，因為 STC12 是高速的 8051，能夠用定時器或者 PCA軟件來實現(xiàn)多串口； STC12C5A60S2 系列存在雙串口，后綴存在 S2 標志的才會有雙串口， RxD2/(能夠通過寄存器將其設(shè)置到 )， TxD2/(可以通過寄存器設(shè)置到 )； STC12C5A60S2 系列的單片機的A/D 轉(zhuǎn)換口在 P1口（ ） ,有 8 路 10 位的高速 A/D 的轉(zhuǎn)換器，其速度能夠達到 250KHz（ 25萬次 /秒）。 8 路電壓的輸入型 A/D，可以用做溫度檢測、電源電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復位之后 P1口則為弱上拉型 I/O口，用戶能夠由軟件設(shè)置將 8路中的任意一路設(shè)置為 A/D轉(zhuǎn)換，也不需要作為 A/D 使用的 I/O 口能夠繼續(xù)作為 I/O 口使用。但是要注意的是：需要作為 AD 使用的端口需要先將 P1ASF 特殊功能寄存器中的相應位置設(shè)置為“ 1”，將相應端口設(shè)為模擬功能。 ⑥ I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O口線外接。 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展 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。 （ 2）復位電路 單片機系統(tǒng)的復位方式有兩種，分別是手動按鈕復位和上電復位。 51 系列單片機復位信號均是從引腳 RST 輸入至芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中。當振蕩器運行時，在引腳 RST 上出現(xiàn)的兩個機器周期高電平使單片機復位。若只需單片機上電源就可以復位，則要在單片機外圍加一個復位電路，該復位電路的功能是在系統(tǒng)上電時為單片機提供一個復位信號，直到系統(tǒng)電源穩(wěn)定，再撤銷復位信號。為消除電源開關(guān)閉合引起抖動對復位的影響，在電 源穩(wěn)定后要經(jīng)過一定的時延再撤銷復位信號。單片機在啟動時要進行復位操作，為了使系統(tǒng)各部件及 CPU處于穩(wěn)定的初始狀態(tài)，并從該狀態(tài)開始工作。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，并且振蕩器穩(wěn)定后，若在 RST 引腳上有一個高電平并維持 24 個振蕩周期 (2 個機器周期 )以上，那么 CPU 便能響應并對系統(tǒng)復位。 （ 3）時鐘電路 STC12C5A60S2單片機的工作頻率在 048MHz，芯片內(nèi)部有一個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。外接的晶體和電容組成一個并聯(lián)諧振回路，構(gòu)成一個自 激振蕩器，其作用是向內(nèi)部的時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率在4MHz48MHz 之間選擇，振蕩器的頻率由晶體的振蕩頻率決定，晶體頻率選擇 ；電容對時鐘頻率有微調(diào)作用，可以在 5100pF 之間選擇，通常取大約 47pF 的瓷片電容。 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計 食物電阻測量電路設(shè)計 對食物中的電阻進行檢測，需要自己搭建一個電阻檢測網(wǎng)絡，主要的搭建思想是：由于單片機不能直接識別電阻，但可以直接識別電壓，故而采用分壓原理來設(shè)計電路。先通過查詢參考文獻和自己用萬用表對食物電阻進行測量（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 。 在 A點檢測出電壓，并輸出至 ，通過單片機處理，在顯示屏上輸出電阻值。 探針是采用音響接頭暫時代用。 電阻檢測電路 如圖 所 示 。 + 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 電阻檢測電路 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 47 頁 食物 水分測量電路設(shè)計 水分信號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。從而為電路中的 各單元以提供穩(wěn)定地工作電壓；晶振是用來生產(chǎn)一個單一的頻率的高頻的振蕩的信號，經(jīng)施密特觸發(fā)器的整形后成波形而標準地方波信號，是傳感器測量時的激勵信號；信號衰減器可以將方波的激勵信號的幅度，衰減后再加在探針上。真有效值檢測器是用于將插入待測饅頭中的探針上進行真有效值轉(zhuǎn)換，以將探針上的波形信號以等效的電壓值輸出，作為整個水分信號采集傳感器的輸出信號 [10]。 利用水分信號采集傳感器來采集食物中的水分，所采用探針型號為 YL69，水分傳感器探針圖如圖 所示。 圖 水分傳感器 探針 圖