基于单片机的鸡蛋破损检测系统的设计.doc

摘要:我国是世界上禽蛋生产大国，据国家统计局统计，2009年禽蛋产量为2741万吨，禽蛋产量占世界的比例超过了40%。从全国情况来看，鸡蛋产量大约占到了禽蛋产量的82%左右。所以鸡蛋的生产长久以来一直是我们关注的对象。目前常用的方法是人工检测，不仅检测工作条件差、劳动强度大，而且检测效率和精度都不高。因此，探讨研制鸡蛋破损检测系统是一项非常有意义的工作。

本文采用声学特性检测技术对鸡蛋的破损情况进行检测。为了利用鸡蛋蛋壳发出的能够反应其破损状况的声音信号，设计了由单片机控制的鸡蛋破损检测系统，由声音拾取、信号放大、带通滤波、A/D转换、串口通信和自动分级等模块组成。利用该系统通过敲击装置来采集敲蛋信号，将离散化了的数字信号通过单片机与PC机的串行接口上传PC机以供分析。

对采集到的声音信号，主要是借助软件对其进行频谱分析，找出敲击好壳蛋与损壳蛋所产生声音信号在频域里的差异及区分它们的显著特征参数，在充分考虑各个特征参数的相互之间独立性的基础上，选出最优的特征参数组合来建立区分好壳蛋和损壳蛋的判别模型。

在软件方面，构建了运用汇编语言编制基于单片机的蛋壳破损检测程序的流程图。系统软件主要由主程序和中断服务程序组成。在主程序中，单片机一直处于等待敲蛋事件发生的循环之中。当敲蛋发生后，系统转入中断服务程序，在中断服务程序中完成信号的实时采集、分析处理和判别鸡蛋是否破损，并将最终结果送给分级机构，完成好壳蛋与损壳蛋的自动分级。这样不仅提高了系统软件执行的效率，而且减小了对系统程序存储器的扩展要求，降低了系统硬件的复杂性。

关键词：蛋壳破损检测；单片机；信号处理；频谱

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题的研究意义-1

1.2 文献综述-2

1.2.1 国内外禽蛋无损检测技术研究概况-2

1.2.2 国内外基于单片机的控制技术研究概况-4

1.3 设计的研究目标-5

1.3.1 设计相关研究状况-5

1.3.2 设计的研究内容-6

1.4 本章小结-7

第2章 系统总体方案选择-9

2.1 鸡蛋破损自动检测系统方案-9

2.2系统设计的方案选择-10

2.3 本章小结-11

第3章 系统硬件设计-13

3.1 硬件系统总体结构思路及设计-13

3.2 单片机的选择及其最小系统的设计-14

3.2.1 单片机的选择-14

3.2.2 复位电路设计-14

3.2.3 时钟电路接法-15

3.3 声音信号采集及调理电路的设计-15

3.3.1 声音信号采集电路-15

3.3.2 信号放大电路设计-17

3.3.3 抗混频滤波电路设计-19

3.3.4 阀值触发电路设计-21

3.3.5 A/D转换电路设计-22

3.3.6 光电耦合电路设计-25

3.4 其他外围电路的设计-26

3.4.1 串口通信电路设计-26

3.4.2 分级执行机构驱动电路设计-27

3.4.3 电源与抗干扰设计-28

3.5 本章小结-29

第4章 系统软件设计-31

4.1 鸡蛋破损检测原理与检测参数的确定-31

4.1.1 鸡蛋破损检测系统的理论基础-31

4.1.2 检测参数的确定-31

4.2 软件系统总体程序流程图设计-32

4.3 单片机系统主程序框图-33

4.4 中断服务程序-34

4.4.1 中断服务程序的实现-34

4.4.2 中断处理过程-34

4.5 单片机与PC机通信-36

4.6 本章小结-38

第5章 结论与展望-39

5.1 结论-39

5.2 不足之处及未来展望-39

参考文献-41

致  谢-43

附  录-45