信息技术在检测仓储害虫中的运用48946.docx
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1、信息技术在检测仓储害虫中的应用Applicaation of innformaation technnologyy in ppest ttestinng of storees摘 要利用信息技术采采集仓储害虫虫的吃食和爬爬行声进行仓仓储害虫的检检测预报是一一种新技术。本本文介绍了利利用仓储害虫虫的吃食和爬爬行声进行仓仓储害虫检测测可行性设计计方案。其设设计思路是对对粮库和中草草药仓库采集集的声信号进进行傅里叶频频谱分析,根根据声信号的的强度确定害害虫种群的数数量:由基波波频率确定害害虫的种类以以及成虫还是是幼虫。计算算机技术的应应用更为仓储储害虫检测技技术的发展起起到推动作用用。关键词:信息技技
2、术 频谱谱分析 仓仓储害虫ABSTRACCTAccordiing thhe souunds oof pessts crrawlinng andd eatiing ,ttestinng pesst of storee by iinformmationn is ss kindd of nnew teechnollogy.TThis ppaper preseents iits deesign progeect too pestt crawwling.It deetermiined tthe nuumber pest throuugh Foourierr anallysis.Then the hhin
3、d oof pesst by basicc freqquencyy.Key Worrd: inndexinng Camm Dyynamiccs Moodel前 言随着近代超大规规模集成电路路的出现,微处理器及及其外围芯片片有了迅速的的发展,集成成技术的最新新进展之一是是将CPU和外围围芯片,如程程序存储器,数数据存储器,并并行,串行II/O口,定定时器/计数数器,中断控控制器及其它它控制部件集集成在一个芯芯片之中,制制成单片计算算机,而近年年来推出的一一些高档单片片机还包括许许多特殊功能能单元,如AA/D,D/A转换器,调调制解调器,通通信控制器,锁锁相环,DMMA,浮点运运算单元等,因因此只
4、要外加加一些扩展电电路及必要的的通道接口就就可以构成各各种计算机应应用系统,智智能仪表,智智能接口,功功能模块等,由由于单片机集集许多优点于于一身(例如如它集成度高高,高可靠性性,工好笑,价价格低廉,体体积小,对工工作环境无特特殊要求和使使用范围宽)得得到广泛应用用。此次我们的设计计就是利用以以8031单单片机为核心心一系列集成成电路的微机机应用系统。本本次设计单片片机来实现对对仓储害虫的的检测,分析析,显示集报报警等工作,利利用现代科技技是那些仓库库里的害虫无无所遁行,同同时由于每年年仓储害虫的的危害十分严严重,因此具具有很高的推推广和应用价价值目 录 第一章 硬件系系统介绍 11 概述-5
5、1 1。1 预报系系统的声学原原理-512 硬件电路设设计-6121 主主机系统芯片片性能介绍-7122 前前向通道部分分-13123 显显示部分-11413 8031定定时器-22131 概概述-22132 定定时器的控制制字-23第二章 软件件系统介绍2 1 指令令系统概述-242 2 中断断系统概述-25221 中中断源-26222 中中断控制-26223 中中断处理过程程-27723 软件程序设设计-228231 主主程序-29232 TT0中断服务务子程序-30233 AA/D转换子子程序-311234 防防脉冲干扰平平均值滤波子子程序-32235 码码制转换-33236 延延时子程
6、序-334237显示示子程序 - 35程序硬件原理图系统调试总结与体会参考书目 第一章 硬件系统介绍11 概述中药和粮食在储储存中往往因因管理不善遭遭受虫害,霉霉变等,每年年造成严重的的经济损失。根根据全国中药药材协作组织织调查报告,在在四百多种中中药材中,发发现210多多种仓虫。软软,硬,有毒毒,无毒的重重要裁军收藏藏虫的侵害。全全国每年因仓仓储害虫造成成的中药材损损失达五千万万元以上。如如1997年年某仓库储存存30万咖啡啡豆被田七侵侵蚀,损失仅仅按1%计算算则达30000公斤,出出口价格每公公斤计算1660元,共折折合人民币448万元。根根据黑龙江药药材公司统计计,19899年因仓虫损损
7、失达44万万元。因此研研制出能准确确检测仓虫的的仪器,已成成为中药材和和粮食储运系系统建勤损失失的当务之急急。据联合国粮农组组织对世界收收获后粮食损损失调查初步步估计为1%,即使在美美国,每年粮粮食损失也在在十亿美元以以上。仓储害害虫是中草药药和粮食存储储损失的一个个重要原因。如如何早期发现现及准确定位位害虫发生的的部位,已成成为及时根治治害虫,安全全储药和储粮粮的重要工作作内容。结合安全储药和和储粮的迫切切需要,我们们利用信息技技术和单片机机系统设计了了仓储害虫的的预报系统。该该系统具有结结构简单,预预报准确等优优点。该系统统的功能是:可以确定已已发生仓储害害虫的数量及及危害程度;也可以对仓
8、仓储害虫种群群的种类进行行分析和预报报;并且区分分发生的仓储储害虫是成虫虫还是幼虫;该系统可以以同时检测要要哭的环境温温度和相对湿湿度。 111 预报系统的的声学原理仓储害虫产生的的最显著的信信号是其吃食食声和爬行声声。这已经被被许多科学家家得到证实。日日常生活中也也有许多例子子可以证明利利用仓储害虫虫声信号的可可行性。在农农村粮垛中因因保管不善,夏夏季由于温度度高,湿度大大,极易滋生生储粮害虫。有有经验的老人人,在环境安安静时会听到到在粮垛中有有嘘嘘的声音音,这实际上上是储粮害虫虫的吃食声和和爬行声。我我们如果能将将这些声信号号去除噪声,提提取有用的声声信号,则会会对检测仓储储害虫提供快快速
9、准确的检检测方法。仓仓储害虫中不不同种群在粮粮食中吃食和和爬行声的基基波频率范围围大致在10000-12200Hz之间。不不同种群的仓仓储害虫声信信号由不同的的基波频率。我我们基波频率率的数值初步步确定仓储害害虫的种类;另外同一种种群的成虫和和幼虫声信号号的基波频率率也有明显的的不同,这为为我们在仓储储害虫的幼虫虫期间进行预预防提供了可可靠的依据。这这样就可以做做到早预防早早防治。检测测仓储害虫声声信号强度,对对于确定害虫虫数量及危害害程度是一个个重要的技术术指标。仓储储害虫数量越越多,声信号号强度越大,这这个道理是明明显的。因次次本预报系统统特别对声信信号强度进行行监测 以便便确定仓储害害虫
10、种群的数数量。在适宜宜的条件下,仓仓储害虫的繁繁殖速度将加加快,种群数数量增加也快快,因此声信信号强度在短短时间内会有有明显的增加加,也就是声声信号强度会会随时间的变变化加大。因因此监测声信信号强度随时时间的变化率率是发现仓储储害虫的重要要指标。适宜宜的环境温度度和相对湿度度是仓储害虫虫的发生和繁繁殖的重要条条件,本系统统也随时监测测环境温度和和相对湿度这这两个重要的的参数。键盘12 硬件件电路设计系统结构框图如如图1所示CPU p08031p2INTOT1程序存储器2764显示,键盘8279锁存器数据存储器6264驱动频谱分析仪带通滤波器低噪声放大器8通道转换开关A/D0809显示图1 单片
11、机机电路框图该预报系统中选选用80311作为 CPPU,扩展一一片 27664作为成嘘嘘存储器,一一片62644作为数据存存储器,主要要存储24小小时采集的声声信号强度,基基波频率,声声信号强度变变化率等数据据,为预报仓仓储害虫提供供较多的参考考数据。我们们所研制的仓仓储害虫的预预报系统除了了单片机80031以外,还还外接压电换换能器,低噪噪声放大器,频频谱分析仪,数数模转换器,显显示器和声光光报警等外部部设备。该粮虫自动监测测系统是根据据上述原理设设计的。用采采集的仓储害害虫的声信号号进行预报工工作。在一定定容积的容器器里均匀的放放置六个压电电换能器,采采集仓储害虫虫声信号。首首先由主机发发
12、出控制信号号,确定接受受哪一个压电电换能器采集集的声信号;8031分分时接受每一一个压电换能能器采集的仓仓储害虫的声声信号,再将将其送入低噪噪声放大器进进行放大。实实行24小时时监测。然后后再通过一个个可变的带通通滤波器除去去噪声后,基基本得到没有有噪声的仓储储害虫的声信信号;再送入入频谱分析仪仪对其进行频频谱分析,确确定声信号的的基波频率和和强度。声信信号由频谱分分析仪进行频频谱分析后,在在1秒时间内内由定时器TT1进行计数数,获取基波波频率。基波波频率是粮虫虫监测系统的的关键参数,我我们可以根据据基波频率的的大小确定仓仓储害虫的种种类,并且还还可以根据基基波频率的数数值确定是成成虫还是幼虫
13、虫。将基波信信号的幅度经经过模数转换换后由计算机机进行分析,以以便确定声信信号强度,判判断仓储害虫虫种群数量的的多少等。同同时监测的还还有环境温度度和相对湿度度,在适宜仓仓储害虫繁殖殖的环境温度度和相对湿度度范围,更要要加强检测,以以便及早发现现仓储害虫。121 主机系统芯片性性能介绍 1 8031内内部结构介绍绍 8031包括一一个8位微处处理器CPUU,具有四个个8位并行II/O(输入入/输出)接接口P0-PP3,每个可可以作输入,也也可以作输出出,两个定时时/计数器都都可以设置成成计数方式,可可以对外部事事件进行计数数,也可以摄摄制成定时方方式,并可以以根据计数或或定时的结果果实现计算机
14、机控制,一个个全双工IUUART(通通用异步接受受发送器)的的串行I/OO口 ,可实实现单片机与与单片机或其其他微机之间间串行通信,五五个中断的中中断控制系统统,具有两个个中断优先级级,四个用来来中断控制的的寄存器IEE,IP,TTCON(用用六位)和SSCON(用用两位)用于于控制中断类类型中断的开开/关和各种种中断院的有有限级别,每每个中断源的的优先级是可可编程的还有有片内振荡器器和时钟产生生电路。8031内部有有128字节节RAM和1228字节的特特殊功能寄存存器(SFRR)内部没有有ROM,在内内部RAM中开辟辟4个通用工工作寄存器区区,共32个个通用寄存器器,堆栈位置置可编程确定定,
15、深度可达达128字节节,外部程序序存储器寻址址空间最大范范围64KBB。8031有400个引脚,是是用HMOSS工艺制造的的芯片,采用用双列直插式式(DIP)封装装。 (1) 主电电源引脚Vsss和VccVcc(40脚脚):接+55V电源的正端端。Vss(20脚脚):接+55V电源的地地端。(2) 外接接晶体引脚XXTAL1和和XTAL22XTAL2(118脚):接接外部晶体和和微调电容的的一端。若需需采用外部时时钟时,该引引脚输入外部部时钟脉冲。检检查80311振荡电路是是否正常工作作,可用示波波器查看XTTAL2端是是否有脉冲信信号输出。XTAL1(119脚):接接外部晶体和和微调电容的的
16、另一端。采采用外部时钟钟时,该引脚脚必须接地。(3) 控制制信号引脚RRST/Vppd,ALEE/PROGG,PSENN,EA/VVppRST端/Vppd(9脚):RST是复复位信号输入入端,高电平平有效。当输入端保持两两个机器周期期(24个时时钟振荡周期期)的高电平平时,就可以以完成复位操操作。此引脚脚的第二功能能是Vpd,即即备用电源输输入端。当主主电源Vccc发生故障,降降低到低电平平规定值时,将将+5V电源源自动接入RRST端,为为RAM提供供备用电源,以以保证存储在在RAM中信信息不丢失,以以便复电后能能继续正常运运行。ALE/PROOG(30脚脚):地址锁锁存允许信号号端。当CPP
17、U访问片外外存储器时,AALE的输出出信号作为锁锁存低8位地地址的控制信信号。再CPPU访问片外外数据存储器器时会丢失一一个脉冲。平平时不访问片片外存储器式式ALE端也也以1/6的的震荡频率固固定输出正脉脉冲,因而AALE信号可可以用作对外外输出时钟或或定时信号。此此引脚第二功功能对本系统统没有作用。如果要看80331芯片的好好坏,可以用用示波器查看看ALE端是是否有脉冲信信号输出,如如果有,则说说明80311基本正常。ALE端的负载载驱动能力为为8个LS的的TTL(低低功耗高速TTTL)PSEN(299脚):程序存储允允许输出信号号段。在访问片外程序序存储器时,此此端定时输出出负脉冲作为为读
18、片外存储储器的选通信信号。此引脚脚接EPROOM/ROMM取指期间,PPSEN信号号在每个机器器周期中两次次有效,不过过在访问片外外RAM时要要少产生两次次PSEN负负脉冲信号。PSEN端同样样可以驱动88个LS型的的TTL。要检查80311最小系统上上电后CPUU能否正常到到EPROMM/ROM中中毒取指令码码,也可用示示波器看PSSEN端有无无脉冲信号输输出,如果有有,说明基本本上工作正常常。EA/Vpp(331脚):外外部程序存储储器地址允许许输入端/固固化编程电压压输入端。当EA引脚接低低电平时,CCPU只访问问片内EPRROM/ROOM,并执行行内部程序存存储器中的指指令,但在PPC
19、(程序计计数器)的值值超过0FFFFH时,将将自动传向执执行外部程序序存储器内的的程序。当输输入信号EAA引脚接低电电平时,CPPU至访问外外部EPROOM/ROMM并执行外部部程序存储器器中的指令,而而不管是否诱诱骗内程序存存储器。在此此系统中EAA/Vpp接接地。 (4) I/O(输入/输出)端口口P0-P33 P0口(P0。00-P0。77,39-332脚):PP0口是一个个漏极开路的的8为准双向向I/O端口口。作为漏极极开路的输出出端口,每位位能驱动8个个LS型的TTTL负载。当当P0口作为为输入口使用用时,应先向向锁存器(地地址80H)写写入全1,此此时P0口的的全部引脚浮浮空,可作
20、为为高端输入。作作输入口使用用时要先写11,这就是准准双向的含义义。在CPU访问片片外存储器(88031片外外EPROMM/ROM)时时,P0口是是分时提供低低8位地址和和8位数据的的复用总线。在在此期间,PP0口内部上上拉电阻有效效。P1口(P1。00CP1。77,1-8脚脚):P1口口是一个带内内部上拉电阻阻的8为准双双向I/O端端口,P1口口的每一位能能驱动(吸收收或输出电流流)4个LSS型的TTLL负载。P11口无输入锁锁存功能,所所以在P1口口作为输入口口使用时,应应先向P1口口锁存器(地地址90H)写写入全1,此此时P1口引引脚由内部上上拉电阻拉成成高电平。P2口(P2。00-P2
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