数字式蜂蜜含水率检测仪的设计

论文摘要

蜂蜜是一种复杂的糖类饱和溶液,具有很高的营养价值。根据国标对无公害蜂蜜的理化要求,蜂蜜中的水分含量应≤24%(依蜂蜜品种的不同有所区别)。蜂蜜中掺水会降低其营养价值。目前用于检测蜂蜜含水率的仪器主要有阿贝折射仪和手持折射仪,前者操作比较复杂,搬动不便,后者检测精度有限;且二者都不能直接得到含水率,需要读取折光指数后进一步计算。为此,开发一种精度良好、操作简便的数字式蜂蜜含水率检测仪是非常有必要的。国内外的研究表明:蜂蜜的含水量(含水量高,则糖度较低)与蜂蜜的电导率值呈正相关;而蜂蜜的含水率不变时,不同的温度对电导率值亦有影响。基于此,本文设计了以单片机为控制核心具有温度自动补偿功能的数字式蜂蜜含水率检测仪,其中主要研究的内容与取得的结果有:(1)通过实验探明了含水率和温度对蜂蜜电导率的影响规律,建立了电导率与含水率和温度之间的数学模型,并通过实验验证了该数学模型的合理性,检验结果显示:该模型的相关系数为0.986。(2)设计了检测仪的硬件系统。本文以8位单片机为控制核心,以电导率传感器和温度传感器为检测元件,设计了激励信号产生模块、电导率检测模块、温度检测模块、控制计算模块和输入输出模块等硬件系统。(3)进行了检测仪的软件开发。采用单片机C语言编写了系统程序。主要包括系统主函数、含水率计算子函数、温度采集及处理子函数、键盘输入子函数、显示子函数和串行通信子函数等。(4)对检测仪进行了软硬件系统的调试、制作和测量精度的检验。分别使用Proteus软件和Protel DXP软件实现了硬件系统的调试和PCB制作。以洋槐蜜为对象进行了检测仪检测结果的检验。检测结果表明,本检测仪检测温度的误差在±0.1℃,电导率检测误差为±0.46μS/cm,蜂蜜含水率检测误差为±0.5%。本文首次基于电导率原理开发了以单片机为控制器的数字显示蜂蜜含水率检测仪。本仪器不仅可用于蜂蜜收购现场,而且可用于在线检测,为蜂蜜含水率的检测提供了一种新方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.1.1 蜂蜜简介
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 蜂蜜品质检测技术现状
• 1.2.1 目前蜂蜜含水率（糖度）检测方法介绍
• 1.2.2 目前蜂蜜含水率检测存在的问题
• 1.3 电特性在农产品品质检测中的研究与应用
• 1.3.1 农产品电特性的研究及应用
• 1.3.2 蜂蜜电特性的研究及应用
• 1.4 研究内容和技术路线
• 1.4.1 本文的主要研究内容
• 1.4.2 本文的技术路线
• 1.5 本章小结
• 第二章 含水率和温度对蜂蜜电导率的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 实验结果分析和模型建立
• 2.3.1 实验结果与分析
• 2.3.2 蜂蜜电导率﹑含水率和温度三者模型的建立
• 2.4 模型验证
• 2.5 本章小结
• 第三章 数字式蜂蜜含水率检测仪的硬件系统设计
• 3.1 硬件系统总体方案
• 3.2 硬件系统各模块设计
• 3.2.1 电导率检测和信号调理模块
• 3.2.2 信号调理模块
• 3.2.3 单片机控制模块
• 3.2.4 输入输出模块
• 3.2.5 温度检测模块
• 3.2.6 电源模块
• 3.2.7 PCB 制作
• 3.3 本章小结
• 第四章 数字式蜂蜜含水率检测仪的软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 系统软件设计
• 4.2.1 温度数据的接收程序
• 4.2.2 LCD1602 显示程序
• 4.2.3 A/D 芯片的操作程序
• 4.2.4 含水率计算程序
• 4.2.5 键盘识别程序
• 4.2.6 串行通信程序
• 4.3 本章小结
• 第五章 数字式蜂蜜含水率检测仪的制作和验证
• 5.1 数字式蜂蜜含水率检测仪的制作
• 5.2 检测仪各模块功能验证
• 5.2.1 温度和电导率检测功能验证
• 5.2.2 串行通信功能验证
• 5.3 检测仪检测参数确定
• 5.3.1 试验对象和方法
• 5.3.2 实验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 作者简介