基于DSP的鸡蛋电特性检测系统的研究

论文摘要

自1985年以来,我国的鸡蛋产量一直位于世界第一位,但是我国鸡蛋的品质检测手段落后,商品蛋良莠不齐,使得许多优质蛋只能以低等级蛋出售,降低了社会的经济效益,也影响着我国鸡蛋的国际市场竞争力,同时劣质蛋也影响着消费者的健康。因此,加强我国鸡蛋品质的无损检测与分级技术,提高鸡蛋的商品化处理水平是当务之急。基于生物体电特性的检测原理,本文以DSP为核心研究并设计了鸡蛋电特性的检测系统。该系统可根据用户设定的频率自动检测鸡蛋的电特性,同时能够显示计算结果。本论文主要包括以下内容:系统硬件的研究与设计。硬件系统主要由信号发生模块、幅相检测模块、模数转换模块、输入和显示模块等组成。信号发生模块采用DDS芯片AD9851设计出频率可调的信号发生器,作为检测系统的信号源。DDS芯片作为DSP的外设,由DSP实现对其操作,该模块可以独立作为信号发生器使用。检测模块用幅相检测芯片AD8302,其作用是把鸡蛋两边信号的幅度比和相位差转化为电压信号传递给下一模块。模数转化模块采用16位∑-△A/D模转换器AD7705,它通过McBSP完成与DSP的通信。人机交换模块采用DSP+MCU模式,MCU采用AT89S52单片机管理液晶显示和键盘的输入,其显示和输入功能独立于DSP系统,DSP与MCU之间通过串口芯片TL16C550实现通信。DSP选用TMS320VC5402并外加时钟电路、存储器电路和电源电路等构成了DSP的最小系统。系统软件的研究与设计。软件系统主要包括系统的初始化程序、显示子程序、键盘子程序、中断子程序、CORDIC计算tgθ和计算等效阻抗等各部分。系统的初始化程序主要完成AD9851、AD7705、TL16C550、McBSP和DSP的初始化,其中DSP的初始化又由时钟初始化,存储器连接定位文件,中断设置及使能等组成。本文首次研究了基于DSP、DDS和AD8302进行鸡蛋电特性的自动检测,在电特性的检测领域开辟了一条新途径。设计的检测系统,能够在多频率下自动测量鸡蛋介质损耗角正切和等效阻抗,为无损检测鸡蛋的内部品质提供一种方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 鸡蛋品质的无损检测
• 1.3 生物体电特性的研究概况
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 介电特性的研究及应用
• 1.4 DSP 及其应用
• 1.4.1 DSP 简介
• 1.4.2 DSP 在农业工程中的应用
• 1.4.3 DSP 在仪器仪表中的应用
• 1.5 本章小结
• 第二章 农产品介电特性的基本概念
• 2.1 概述
• 2.2 介电特性的基本概念及主要参数
• 2.3 介质损耗的等效模型
• 2.4 交变电场频率对鸡蛋介电特性的影响
• 2.5 鸡蛋的介电特性
• 2.6 鸡蛋电特性的检测原理
• 2.7 本章小结
• 第三章 检测系统的硬件研究与设计
• 3.1 检测系统总体结构的研究与设计
• 3.2 信号发生模块的研究与设计
• 3.2.1 DDS 概述
• 3.2.2 AD9851 概述
• 3.2.3 AD9851 的工作原理和控制方式
• 3.2.4 AD9851 和DSP 的接口研究设计
• 3.3 幅相检测模块的研究与设计
• 3.3.1 AD8302 的主要特点
• 3.3.2 AD8302 的工作原理
• 3.3.3 AD8302 的测量工作模式
• 3.4 数模转换模块的研究与设计
• 3.4.1 AD7705 的主要特点
• 3.4.2 AD7705 引脚排列及功能
• 3.4.3 AD7705 的片内寄存器
• 3.4.4 AD7705 的转换原理
• 3.4.5 AD7705 的接口电路设计
• 3.5 人机交换模块的研究与设计
• 3.5.1 异步通信芯片TL16C550 简介
• 3.5.2 TL16C550 的硬件连接
• 3.6 DSP 最小系统的研究与设计
• 3.6.1 TMS320VC5402 介绍
• 3.6.2 DSP 最小系统的研究与设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 检测系统的软件研究与设计
• 4.1 CORDIC 算法的工作原理
• 4.2 DSP 中数据表示方法
• 4.2.1 定点数的表示法
• 4.2.2 浮点数的表示方法
• 4.3 CORDIC 内核及数据处理
• 4.3.1 CORDIC 内部结构
• 4.3.2 数据处理单元
• 4.4 DSP 程序设计
• 4.4.1 系统主程序
• 4.4.2 系统初始化程序
• 4.4.3 McBSP 的中断服务程序
• 4.4.4 键盘、显示子程序的设计
• 4.5 计算实现
• 4.5.1 DSP 除法运算的实现
• 4.5.2 计算结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 本研究设计的创新点和不足
• 5.2.1 创新点
• 5.2.2 缺点和不足
• 5.3 介电特性无损检测鸡蛋品质系统的展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介