（农业电气化与自动化专业论文）c—lm3型数显式肌肉嫩度仪的研究.pdf

摘要 肉的嫩度是重要的食用品质，历来为消费者、畜牧育种、饲养乃至肉食品加工业所 最为关心和重视的指标之一。东北农业大学陈润生教授从8 0 年代初从事猪肉质研究并与 雷得天、马小愚教授首先提出了嫩度概念，率先在我国共同研制了肌肉嫩度仪。随着科 技进步对嫩度仪的测量方法提出了新的要求、新的功能，要使测量仪达到高精、快速、 可靠、数显、便携。则必须用先进的科技手段测量肌肉与食品物质的嫩度。h 本文研究对象的重点是测量肌肉的嫩度，其核心是测量肌肉的剪切力。国际以 w a r n e r b r a t z l e r 剪切仪成为通用的肌肉嫩度计。基于w a m e r - - b r a t z l e r 剪切仪的工作原理， 本系统将传感器、微电子技术与计算机控制技术有机地结合起来，采用单片机控制技术 针对肌肉嫩度测量系统进行了具体研究。 实现了峰值保持功能、数字显示功能、轻触按键选择功能、过载保护功能、复位功 能。其中系统硬件设计主要是采用m c s 5 1 单片机为肌肉嫩度测量仪的核心，进行了 系统电源设计、放大电路设计、数据采集和存储电路设计、复位电路设计：软件设计使 用单片机c 一5 1 语言，它是一种结构程序设计语言，兼顾了多种高级语言的特点，并具 备汇编语言的功能，根据程序设计原理，采用结构化程序设计，使软件结构清晰。各功 能程序采用模块化、子程序化，便于调试、修改。 另外，为了减少运算放大器、a d 转换电路的非线性引起的系统误差，在本文的最 后分析了几种影响系统测量精度的误差来源，并制定出解决的方案。 试验过程首先进行系统标定，三点法校准，进行调零、满度、中值校验。然后把实 验机整机安装、运行，根据嫩度仪面板上的功能键，选择按键，测量不同的剪切力值， 通过显示窗口读出测量的剪切力值。 f 结论： 、 1 整机实验结果表明，结构设计合理运行稳定、抗干扰能力强，达到设计要求a 2 本设计为进一步提高和完善肌肉嫩度测量系统的功能奠定了基础。 3 仪器适用各种畜禽肌肉、肉制食品、各种软固体食品的嫩度测定，实现一机多用a 有较强的实用性、通用性和很好的推广，嘲j 前景。卜 ， 关键词：单片机肌肉嫩度测量 s t u d yo f 。c l m 3 ”d i g i t a ld i s p l a ya p p a r a t u so ft h em e a tt e n d e r n e s s a h s t r a c t t h et e n d e r n e s so fm e a ti si m p o r t a n tc h a r a c t e ro ff o o d i ti so n eo ft h em o s ti m p o r t a n t g u i d el i n e s i nf a r m i n g ，b r e e d i n ga n dt h ep r o c e s s i n go fm e a tp r o d u c t i o na n dc o n c e r n e db y c o f i s u l n e rc h e nr u n s h e n g ，l e id e t i a na n dm ax i a o y u ，t h ep r o f e s s o r so fn o r t h e a s t a g r i c u l t u r a lu n i v e r s i t y , h a df i r s tp u tf o r w a r dt h eo o n c e p to f t e n d e r n e s so f m e a t a n dh a dt a k e n t h el e a di nd e v e l o p i n ga p p a r a t u so ft h em e a tt e n d e r n e s si no u rc o u n t r y ：t h en e wm e t h o d sa n d f u n c t i o n so fm e a s u r e m e n ta r er e q u i r e db yt h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g yt h a t m a k et h ea p p a r a t u sh a v ec h a r a c t e r so fh i g hp r e c i s i o n ，v e l o c i t y , r e l i a b i l i t y , d i g i t a ld i s p l a ya n d p o t a b l e s o ，t h ea d v a n c e d m e t h o d so fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g ym u s tb eu s e dt om e a s u r et h e i e n d e r n e s so f m e a ta n df o o d s m ys u b j e c ts t u d ys t r e s so nm e a s u r i n gt h et e n d e r n e s so fm e a t i t s c o r ei st h e m e a s u r e m e n to fs h e a r i n gs t r e n g t hw a m e r - - b r a t z l e r sa p p a r a t u so fm e a s u r i n gs h e a r i n g s t r e n g t hi sg e n e r a l l yu s e db yi n t e r n a t i o n a l n l es y s t e ms t u d i e db ym ei nw h i c ht h et e c h n o l o g y o fs i n g l ec h i pm i c r o c o m p u t e ri su s e dc o m b i n e st h ep r i n c i p l eo fw a r n e r - - b r a t z l e r s a p p a r a t u so fm e a s u r i n gs h e a r i n gs t r e n g t hw i t ht h et e c h n o l o g yo fs e n s o r , m i c r o e l e c t r o n i c sa n d c o m p u t e rt os t u d yt h em e a s u r es y s t e mo f t e n d e r n e s so f m e a t t h ef i a n c t i o n ss u c ha sm a i n t a i nt h ep e a kv a l u e ，d i g i t a ld i s p l a y , l i g h tt o u c hs e l e c t i n nk e y s ， o v e rl o a dp r o t e c t i o na n dr e s e te t ca r ef u l f i l l e db yt h i ss y s t e m t h eh a r d w a r ec o r eo ft h i s s y s t e mi sm c s 一51s i n g l ec h i pm i c r o c o m p u t e r b a s e do nt h er e q u i r e m e n t so ft h es y s t e mt h e p o w e rs o u r c e ，a m p l i f yc i r c u i t s ，d a t ag a t h e r i n ga n ds t o r a g ec i r c u i ta n d r e s e tc i r c u i tw e r e d e s i g n e dt h es o f t w a r eo ft h i ss y s t e mw a sp r o g r a m m e dw i t hcl a n g u a g eo fm c s 5ls i n g l e c h i pm i c r o c o m p u t e rt h a ti sal a n g u a g eo fs t r u c t u r a lp r o g r a m m i n gl a n g u a g e c o n t a i n sm a n y c h a r a c t e r so fa d v a n c e dl a n g u a g e sa n dh a st h ef u n c t i o n so fa s s e m b l el a n g u a g e t h es o f t w a r eo f t h es y s t e mw a sd e s i g n e dw i t hs t r u c t u r a lp r o g r a mm o d u l et h a tm a k et h es t r u c t u r eo fs o f t w a r e c l e a ra n dc o n v e n i e n c ed e b u ga n dm o d i f y o nt h eo t h e rh a n d ，f o rr e d u c i n gt h es y s t e me r r o rc a u s e db ya m p l i f i e r sa n da dc o n v e r t e r , a tt h ee n do f t h i sp a p e rt h es 0 1 ) r c e so fe r r o rt h a ti n f l u e n c e st h em e a s u r ep r e c i s i o no fs y s t e ma r e a n a l y s e da n ds e td o w nt h es o l v i n gs c h e m e ， i ne x p e r i m e n tp r o c e s s ，f i r s t l yv e r i f yt h es y s t e mu s i n gt h r e ep o i n t sm e t h o da n dm e a n w h i l e a d i u s tt h ez e r o ，c o m p l e t em e a s u r e m e ma n dc h e c k o u tm e a s u r e m e n lt h e nb u i l di na n dr u n t h e a p p a r a t u sb a s e do nt h ef u n c t i o nk e y so nt h ep a n e lo f a p p a r a t u s t os e l e c tt h ek e y sa n dm e a s u r e t h ev a l u eo f s h e a r i n gs t r e n g t ha n dt h r o u g ht h ew i n d o w sd i s p l a yt h ev a l u eo f s h e a r i n gs t r e n g t h c o n c l u s i o n s ： 1 t h ee x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h es y s t e mi sr e a s o n a b l yd e s i g na n dr u n ss t a b l y , a n dh a s t h es t r o n ga b i l i t yt oc o u n t e rt h ei n t e r f e r e i tf u l f i l st h er e q u i r e m e n t so f d e s i g n 2 t h es y s t e mj st h eb a s e m e n tt oi m p r o v e ，e n h a n c ea n dp e r f e c tt h ef u n c t i o n so f m e a s u r e s y s t e mo fm e a tt e n d e r n e s s 3 t h es y s t e ma p p l i e dt om e a s u r et h et e n d e r n e s so ft h em e a to fp o u l t r y a n ym e a t p r o d u c t i o na n da n ys o f ts o l i df o o da n dt om e a s u r et h ep u l lo rp r e s se t c i tf u l f i l st h e m a n yp u r p o s e sb yo n ea p p a r a t u sa n d h a sp m c l j c a b i l i r y , c o n l m o nu s i n ga n dt h eg o o d p r o s p e c to fs p r e a d 4t h es t u d yo f “c _ l m 3 ”d i g i t a ld i s p l a ya p p a r a t u so ft h em e a lt e n d e r n e s si s a d v a n c e di no u rc o u n t r y ，i sa u t o - m a n u f a c t u r e da n df i l l su pt h ev a c a n c yo fo u r c o u n t r y k e yw o r d s ：m i c r o c o m p u t e r m e a s u r et e n d e r n e s so fm e a t p o s t g r a d u a t e ： g u ol i m a j o r ：a 鲥c u l t u r a le l e c t f i z a f i o na n da u t o m a t i z a t i o n t u t o r ：p r o f y a n gf a n g l i i 果莉】前言 2 0 0 2 年5 月 1 前言 1 1 研究的目的和意义 1 1 1 研究的目的： 肉的嫩度是指直径为1 2 7 m m 的标准肌肉试样在标准肌肉剪切器中被双面剪切的最大剪 切力值“。肉的嫩度是重要的食用品质，历来为消费者、畜牧育种、饲养乃至肉食品加工业 所虽为关心和重视的指标之”1 。东北农业大学陈润生教授从8 0 年代初从事猪肉质研究并与 雷得天、马小愚教授首先提出了嫩度概念，率先在我国共同研制了肌肉嫩度仪。随着科技进 步对嫩度仪的测量方法提出了新的要求、新的功能： f 1 )剪切力值的数显式功能； ( 2 )峰值保持功能：当剪切过程结束时，测量力返回零，显示窗保持撮大剪切力值： ( 3 )设置四个量程：由轻触按键进行量程选择功能； ( 4 )过载报警：自动断电保护功能： ( 5 ) 多个试样连续测量时的系统复位功能。 要使测量仪达到高精、快速、可靠、数显、便携。则必须用先进的科技手段测量肌肉与 食品物质的嫩度。 1 1 2 研究的意义： 传统的测量系统自动化程度低、并且采用机械式指针仪表法读取测量数据，而且只能用 来读取千克力值，结构简单。从精度和自动化程度上还没有达到一个新的水平。随着科技进 步，必须改进测量装置系统，其意义在于： ( 1 ) 使肉质嫩度的测量精确、安全、可靠。为建立我国具有独立知识产权的“肉质嫩度 测量标准”奠定基础，从而使国内尽快开展肉质研究工作，减小同发达国家的差距。 ( 2 ) 保证优质肉的生产和加工，从而促进养殖、育种及食品加工业的发展。 ( 3 ) 适用性强，广泛应用于各高等学校、科研院、所、各种畜禽场及肉食制品加工厂的 研究与探索，以及计量监督部门的使用”1 。 【4 ) 本测量系统设计为进一步提高和完善肌肉嫩度测量系统的功能奠定了基础。 1 2 国内外研究动态和趋势 1 2 1 国外研究动态 据国外许多资料介绍“，在多种多样的机械装置中，以w a m e r - b r a t z l e r 切仪成为国际 通用的肌肉嫩度计，从本世纪三十年代初直沿用到现在，至今在测试测量领域没有新的突 破，仍以w a r n e r - b r a t z l e r 剪切仪的工作原理为根据。 1 2 2 国内研究现状 我国肉类科学研究从8 0 年代初开始”1 ，由于缺乏适用的仪器，至使对肉的嫩度研究无法 进行。而从国外购进一台沃_ 布氏剪切仪需要三千多美元。为了填补国内这一研究领域内 的空白，为我国提供一种操作简单、价格低和实用性强的嫩度计。东北农业大学陈润生、马 小愚、雷得天教授从1 9 8 5 年开始设计研制肌肉嫩度计，经过多方面的试验研究首台样机于 1 9 8 7 年5 月诞生，在南京召开的“第二次全国猪肉质评定经验交流会议”上通过专家鉴定， 并得到好评。1 9 8 8 1 9 9 1 年于国内首先研制成功了“c l m 型肌肉嫩度计”这之后，研究者 硕士论文c l m 3 型致显式肌肉嫩度仪的研究东北农业大学 通过使用者的反馈又做了进一步改进，有了第二代新型的肌肉嫩度计“c l m 2 型”，”并且 获省教委科技二等奖，已在国内普及应用。随着科技进步，特别是单片机在智能化与控制方 面的应用及各科学领域综合自动化系统方面的研究，肌肉嫩度数值式测量、多个量程选择、 过载保护等问题也提到日程上来。所以对原产品必需做技术更新与升级，新研制的“c l m 3 型数显式肌肉嫩度仪”，在2 0 0 2 年全国养猪学会第三届第二次常务理事会扩大会议作了演示， 获得一致好评。即本次研究生硕士论文研究课题的来源。 1 2 3 发展趋势 随着人们生活水平的提高对优质肉的要求也越来越高，肉质的评定与测量成为人们非常 关一心重要问题”。肌肉嫩度的数值化测量及有关控制的问题也就接踵而来。所以测量装置也 将随着科技发展更进一步的智能化、现代化、各科学领域的综合化、微型化咀及便于普及推 广应用。 1 3 试验研究的主要内容、技术指标要求及予期效果 1 3 1 试验研究的主要内容 针对新仪器在1 1 1 中的要求本文研究的主要内容为： ( 1 ) 电源系统 ( 2 ) 测量放大系统： ( 3 ) 数据采集系统； ( 4 ) 按键及显示系统； ( 5 ) 单片机控制系统： ( 6 ) 软件设计。 1 3 2 试验研究技术指标要求 ( 】)测试范围：0 5 k 2 f ( o 5 0 n ) ； o 一1 0 k g f ( 0 1 0 0 n ) ： o - 一1 5 k g f ( 0 1 5 0 n ) ； o _ 2 5 k g ，f ( o 一2 5 0 n ) 。 ( 2 ) 测量精度； f s0 5 。 ( 3 ) 测量显示：4 位数字显示，实现峰值保持功能。 ( 4 ) 过载保护：最大测量值2 4 k g f ，过载时，电机断电、声光报警。 2 果莉2 系统方案设计 2 0 0 2 年5 月 2 系统设计方案 2 1 系统结构 “c l m 3 型数显式肌肉嫩度仪”是依据整机的结构特点、功能、方式及系统设计要求 而设计的。其系统结构框图如图2 1 所示： 图2 一l 系统结构框图 f i g 2 - 1 s t r u c t u r ec h a r to f s y s t e m 由图2 一l 所示，肌肉试样经标准剪切器剪切的力值通过力传感器转换成电信号，经测量 放大由a d 转换器将模拟量转换成数字量，送单片机处理。其主机系统配有按键显示窗口 及过载报警保护功能，实现人机对话。 2 2 系统测试原理“ 根据人在咀嚼食物利用牙齿对食物的剪切和挤压的力学原理”“。设计了模拟的肌肉剪 切器。 物料剪切破坏时所需力凡的大小与物料受剪切的面积和物料本身的力学性质有关。为避 开物料截面大小的影响，将破坏时的剪切力凡除阻物料受剪切的截面面积a ，并设： ，一只 o 一 爿 ( 2 1 ) 上式中tb 称为剪切强度，它只与肌肉材料本身的力学性质有关，而与剪切面积无关。这 也说明，在物料截面面积相同的情况下，两个不同性质物料破坏时的剪切力凡，和嘞与物料 的剪切强度h l 和“2 成正比， ( 2 五) 对物料来说，剪切强度“可以表示物料受剪切破坏时的力学性能，因此可以用它作为衡 量肌肉嫩度的指标为了便于测量并使测量结果有可比性“。通用的方法是利用直径为1 2 7 m r n 的标准肌肉试样在标准肌肉剪切器中被双面剪切的最大剪切力值来表示嫩度。 基于上述理论原则，我们选择力传感器x l i1 5 5 - - 5 0 k g f 。此传感器弹性体采用优质台金 铜，在应变敏感区域表面上粘贴r 1 、r 2 、r 3 及凡四片组应变片，组成惠斯顿电桥，当应变 片受外力f 作用，弹性体变形，引起应变片r 。、r 3 受拉伸，电阻值变大：r 2 、凡受压缩， 电阻值减少，使电桥失去平衡，输出与外力f 成正比的电压信号。 鱼 = 晶i 即 硕士论文 c l m 3 型数显式肌肉嫩度仪的研究东北农业大学 肌肉的嫩度决定于剪切力f ，剪切力f 又正比于电压信号v ，同时，又将不同力f 下的 电信号v 经测量放大，送单片机控制系统进行数据处理，将相应力，的电信号i ，又转换成力 的数值形式送到显示窗口1 。系统原理框图如图2 2 所示。 图2 2 系统原理框图 f i g 2 - 2 s c h e m eo f s y s t e mt e s t i n g 果莉3 系统硬件2 0 0 2 年5 月 3 系统硬件 3 1 系统电源 3 1 1 系统电源概述 本系统的直流稳压电源采用通常的桥式全波整流、单电容滤波、三端固定输出的集成稳 压器件进行设计。输出电路1 2 v 、5 v 稳压电源，从而电源提高了电压调整率和负载调整 率。模拟、数字、供桥电源，采用独立供电方式，防止相互电源之间的干扰。并且所有的集 成稳压器根据功耗均按需要安装有充分裕量的散热片。系统电源电路如图3 1 所示。 甍3 一l 系统电源电路 f i g3 - 1c i r c u i td i a g r a mo fs y s t e mp o w e rs u p p l y 堡圭堡苎 笠生坚! 型墼星墨盟堕丝壅堡竺至塞 奎韭查些查堂 3 1 2 电源参数计算 直流稳压电源设计要求：当单相2 2 0 v 交流电压供电时，交流电压变化范围为1 0 1 5 仍能正常工作，计算滤波电容值时，应考虑整流二极管7 8 1 2 、7 9 1 2 、7 8 0 5 、7 9 0 5 的最小 压降u d 。 ( 1 ) 输出电压1 2 v 设计输出电流至少达到5 0 0 m a ，在o 0 1 s 内电压变化 u m a x = u 4 2 ( 1 1 5 ) - - 07 一u d 一1 2 = 2 9 9 v 3 v c ：丝：生：! ：! ! ! ：! ! ：1 6 6 6 6 7 “f u u3 其中，u = i5 v ( 变压器输出交流电压1 2 v ( 1 + o 2 5 ) = 1 5 v )0 7 为二极管压 降，u d 一23 3 v 为7 8 1 2 、7 9 1 2 的最小压降。设计取c = 2 2 0 0pf 2 5 v ，足以满足要求。 ( 2 ) 输出电压5 v ，设计输出电流至少达到5 0 0 m a ，在o 0 1 s 内电压变化 u m “：u j ( 1 1 5 ) - - 0 7 一u d 一5 = 2 7 8 v c ：丝：卫：! ：! ! 螋：1 7 9 8 5 6uf uu2 7 8 其中，u - 。) v ，0 7 为二极管压降，u d = 2 3 4 v 为7 8 0 5 、7 9 0 5 的最小压降，设计取c = 2 2 0 0 uf 2 5 v 足以满足要求。 3 2 测量放大系统 3 2 1 方案论证与比较 ( 】) 方案一： 囤卜2 测量放大电路方案一 f i g3 - - 2 , c i r c u i td i a g r a mo fs u r v e ya n dm a g n i f i c a t i o n p r o j e c t - 1 果莉 3 系统硬件 2 0 0 2 年5 月 如图32 所示，采用两极放大，第一级选用高性能运算放大器i c l 7 6 5 0 ，为差摸输入。 第二级选用普通运算放大器o p 0 7 ，为同相比例放大，该方案的特点是电路简单，具有较高 的共模抑伟ul l ，但是前级放大倍数较高，电路本身的噪声就很大，另外抑制零漂抗外界干扰 的能力也较差，经实验证明，不能满足测量精度的要求。 ( 2 ) 方案二： 图3 3 测量放大电路方案二 f i g 3 3c i r c u i td i a g r a mo f s u r v e ya n dm a g n i f i c a t i o np r o j e c t 2 如图3 3 所示，采用三级放大，第一级仍然采用差动放大，但电压放大倍数降低1 0 倍， 第二级、第三级采用反向比例放大，并再第二级的输入端加入滤波电路。该方案克服了方案 一的缺点，减少了电路本身的噪声干扰，抑制零漂和抗干扰的能力也得到了改善，经实验证 明，能够满足测量精度的要求。所以选择方案二。 3 2 2 传感器、放大器件选择 ( 1 ) 传感器件： 传感器件采用x l l l 5 5 - - 5 0 k g 。灵敏度2 m v v 4 - 01 ，即供桥电压每变化1 v 则输出电压 变化2 m v 。本系统的独立供桥电压为1 2 v ，则桥压输出的最大电压为2 4 m v 。 ( 2 ) 放大器件 为了满足测量精度，防止干扰信号混入测量系统，放大元件前两极均采用1 c l 7 6 5 0 ”“。 此器件失调电压为】1 tv e ( a - l , n - a m 认为水平之间有黯耕睁0 0 5 ，f _ 0 川) t 砷。 无显著差异。 根据表5 - - - 6 所示不同肉质、肉制食品及软固体物质进行了剪切力的测量值的数据分析， 现将误差分析总结如下。 表5 - 6 各种式样剪切力的方差分析 t a b 5 - 6 a n a l y s i s d e v i a t i o n o f t h e s h e a r i n g a m o n g a l l k i n d o f p a t t e r n 剪切力测量值( k g f ) 变差来源_ 吾菊1 霜磊f j 五五i f 五i _ 一 内质问 4 68 1 1 34 3 3 9 j j s ， o 。1l h 厂7 j 肉制间 糕点间 品种间 总的 1 0 0 61 5 4 0 2 3 6 07 7 931 2 6 89 l3 44 5 f 0 。i ( 1 1 2 户93 3 f 。2 5 ( 1 ，1 2 卜14 6 f o0 1 ( 1 ，3 ) = 3 41 2 结论：由表扣_ 6 总体方查分析表明，品种间和剐l 囡i 司茬异均这非吊显君爪7 正 ( f n 。)。本试验研究证明，该仪器的剪切力值可以很好地反映不同肌肉和不同品 种间的嫩度。 “ 嘶 伸 蝌 l 兽 册 螂 m n 果莉 5 系统标定、误差分析及试验潮量分析 2 0 0 2 年5 月 一一- - 一 5 3 抗干扰设计 5 3 1 硬件抗干扰设计 ( 1 ) 隔离与屏蔽：隔离与屏蔽是抑制干扰耦台的有效措施。本系统中将模拟部分与数字 部分通过光耦实现了完全隔离，有效的抑制了外界干扰对数字系统的影响，另外供桥电压单 独供给并在印制板上设置了敷铜层，以屏蔽电磁干扰。 ( 2 ) 去耦电容：集成电路元件加上去耦电容也是很关键的，数字电路中去耦电容典型值 为o 1 u f ，在布线时，越靠近集成电路元件的电源和地越好。 ( 3 ) 片内存储器：微处理机的存储器包括片内存储器及片外扩展存储。噪声试验表明： e 2 r o m 抗扰度最高，单片机内部的数据存储器抗干扰度要优于片外r a m 的抗干扰性，另外， 在软件设计中注意合理使用内存，避避免外扩数字存储器，从而提高了整个系统的抗干扰目 的。 ( 4 ) “看门狗”( w d d ：c p u 属于高速器件，易受干扰的有运算器控制器，当电磁干 扰信号串入时，c p u 将错误地执行指令，日i 起误动作或错误的结果，其中最容易受干扰的是 程序指针p c ，常发生的问题就程序跑飞。因此“看门狗”已经成了微机系统不可少的成员之 一，通常采用软件与片外专门电路相结合的技术来防止c p u 程序的跑飞。本课题研究中利 用看门狗定时功能配合适当程序，方便地构成w d r ，在p c 异常时能够及时有效地强制“复 位”。 5 3 2 软件抗干扰设计 ( i ) 主动初始化：对于易受外界干扰的元件，为保证其工作的可靠性，要在程序中，定 时进行初始化处理。显示用的m a x 7 7 2 1 9 易受外界的干扰，在交流电源插拔或万用表测量板 上电路时，经常发生显示混乱的现象，由于显示部分是必不可少的，它直观地向现场人员反 应检测的工作情况，所以在程序设计中定期对m a x ? 2 1 9 进行初始化处理，即使偶尔发生混 乱也能保证其对于a 侵干扰的自恢复性能。 ( 2 ) 重复执行：程序指令在执行过程中或者保持( 锁存) 之后，都有可能被噪声修改而导 致控制失效乃至引发事故，为此增加了重要指令的执行次数以纠正干扰造成的错误。程序在 执行过程中，凡是与外部设备的相关指令，需要多次重复执行咀确保有关信号的可靠性。 ( 3 ) 数字滤波：对计算机控制系统中的常态干扰，可以用数字滤波的方法加以抑制或 滤除。所谓数字滤波，就是通过一定的软件程序降低干扰在有用信号中的比重，故实质上是 一种程序滤波。数字滤是用软件实现的，不需增加硬件，故可靠性高，且无阻抗匹配问题。 由于压力传感器是单线工作方式，距离检测仪1 米左右，为防止信号在传输过程中受干扰 对压力信号采用了程序判断滤波的方法，以去除受到严重干扰的输入信号。 硕士论文 c - - l m 3 型敦显式肌肉嫩度仪的研究东北农业大学 6 结论 6 1 本文结论 本课题研究的是“c l m 3 型数显式肌肉嫩度仪”的实现，由于测量肌肉嫩度进行肉质 分析，己成为肉质评定研究领域的重要课题，而且实用性强，应用领域又非常广，因此降低 测量仪的成本，提高其可靠性及保障其精度是关键。依据此原则，在整个设计制作工作中， 进展顺利，系统运行正常，达到预期效果。 研究结果表明： ( i ) 采用m c s - - 5 1 单片机为肌肉嫩度测量仪的核心，肌肉嫩度测量仪主体只用了一个 a t 8 9 c 5 2 ，没有外扩r a m 、r o m ，使可靠性大大提高。单片机的i o 接口芯片全部采用最 新的串行工作方式的接r 7 芯片，与传统的并行接口芯片相比，引脚数少，体积小，占用口地 址少，因此用a t 8 9 c 5 2 的4 个8 位的i o 接口，就完成了数据采集、控制、按键、显示和报 警等功能，没有扩展其他1 1 0 接口，使系统接线简化，可靠性提高。 ( 2 ) 单片机开发使用的c 一5 1 语言是一种结构程序设计语言，它兼顾了多种高级语言 的特点，并具备汇编语言的功能，根据程序设计原理，采用结构化程序设计，使软件结构清 晰。各功能程序采用模块化、子程序化，便于调试、修改。 ( 3 ) 整机结构设计合理运行稳定、抗干扰能力强，达到设计要求。 ( 4 ) 本设计为进一步提高和完善肌肉嫩度测量系统的功能奠定了基础。 ( 5 ) 仪器适用各种畜禽肌肉、肉制食品、各种软固体食品的嫩度测定，实现一机多用。 有较强实用性、通用性和很好的推广应用前景。 6 2 自我评价 ( 1 ) 功能：测量仪达到高精、快速、可靠、数显、便携。 ( 2 )水平：达到国内领先、独家生产、填补国内空白。 ( 3 )创新：将微电子技术与单片机控制技术应用于畜牧育种、饲养乃至肉食品加工业 的研究，开发研制新产品。 6 3 未来与发展 肌肉嫩度测量仪适用不同品种肉质、肉制食品及软固体物质的嫩度测定，优质肉的生产 成为肉质评定研究领域的重要课题同时仪器的开发为养殖、育种及食品加工业的发展，提 供了重要的研究手段。 为了肉质嫩度评定研究领域工作者能够直观的观察到数据图型，系统需增加外设接口， 配置r s 一2 3 2 通用标准串行口及打印机接口，通过串行口与微电脑等通信，实现窗口显示、 跟踪数据曲线，实现更进一步功能的数据处理。 6 结论 2 0 0 2 年5 月 本次课题试验设计为进一步提高和完善肌肉嫩度测量系统的功能奠定了基础。在实际应 用中，用户可能会提出各种意见和建议，在此基础上进一步完善系统，才会得到更加满意的 效果。 堡主笙苎 ! 二! 堕! 里塑墨苎塑堕燮垦垡塑! 窒查i ! 窒些查堂 参考文献： 1 、雷得天、马小愚、陈润生“肌肉嫩度计的研制”肉类工业 1 9 8 8 年第五期； 2 、l l o y d , f - ja n d h i n e r ，r l ：j a g r i cf o o dc h e m , 1 9 5 97 8 6 0 3 、w a r n e r 、k f ：p r o c6 d t l e rs o ca n i m a lp r o d u c t i o n1 9 2 8p p 11 4 4 、b r a t z l e r , l jm e a s u r i n gt h et e n d e r n e s so fm e a tb ym e a n so fam e c h a n i c a ls h e a r m s t h e s i s l 9 3 2k a n s a ss t a t ec o l l e g e 5 、h o s t l e r r le ta 1 ：e f f e c to f c o r i n gm e t h o d so ns h e a rv a l u e sd e t e r m i n e db yw a r n e r - b r a t z l e r s h e a rf o o ds c i e n c e1 9 7 13 6 6 8 1 _ 6 8 5 6 、陈润生、马小愚、雷得天“肌肉嫩度计的鉴定和应用研究”东北农学院学报1 9 8 8 年第 三期 7 、b r i t i s hs t a n d a r d si n s t i t u t i o n ：g l o s s a r yo f t e r m sr e l a t i n gt os e n s o r ya n a l y s i s o f f o o d b s 5 0 9 8 ，1 9 7 5 8 、l a w f i e 、r a ：t e x t u r ea n dt e n d e r n e s s i n ：m e a ts c i e n c e1 9 7 42 r de d i t o n p e r g a m o n p r e s s o x f o r d u kp p _ 3l i 一3 3 4 9 、p c e a r s o n ，a m ：o b j e c t i v e a n d s u b j e c t i v e m e 船u r e m e n t sf o rm e a tt e n d e r n e s s ， c a m p b e l l m e a t t e n d e r n e s ss y m p o s i u m u s a i9 6 3 p p1 3 5 一l5 5 l o 、m a r s h b b e t a l ：s t u d i e s i n m e a t t e n d e r n e s s i s e n s o r ya n do b j e c t i v ea s s e s s m e r l t s o f t e n d e r n e s s j f o o ds c i e n c e 19 6 63i 2 6 2 ii 、f o r r e s t , 】c e ta l ：p r i n c i p l e so fm e a ts c i e n c e 1 9 7 5w h f r e e m a na n dc o m p a n yu s a 1 2 、数据手册t i 高性能运算放大器p & s 武汉力源电子股份有限公司： 1 3 、詹树仁单片机的工作原理及应用p & s 武汉力源电子股份有限公司； l 4 、德新冯文全单片机外围器件实用手册电源器件分册北京航空航天大学出版社1 9 9 8 1 5 、纪宗南单片机外围器件实用手册输入通道器件分册北京航空航天大学出版社1 9 9 8 1 6 、汉计算机工作室v i s u a lb a s i c6 0 数据库开发实例机械工业出版社，2 0 0 0 1 7 、文峰利用v b 的b i n a r y 方式开发通用串行通讯软件计算机应用，v 0 1 i t i n o 1 2d e c 1 9 9 9 1 8 、马忠梅籍顺心张凯马岩单片机的c 语言应用程序设计北京航空航天大学出版社； 1 9 、白鹏莫卫东张福萍张小敏v i s u a lb a s i c6 0 高级编程技巧控件篇西安交通大学出 版社1 9 9 9 ： 2 0 、张艳荣扬玉峰用v b 实现p c 机与单片机的通讯计算机应用，v n 1 9 ，n o1 】 2 l 、马小愚、雷得天、陈润生“卜i u 型肌肉嫩度计的精度分析”肉类工业1 9 9 1 年第七期： 2 2 、b r a d y d e as t u d yo f t h ef a c t o r si n f t a e t h c i n gt e n d e r n e s sa n dt e x t u r eo fb e e f p r n c a r l l e rs o c a n i m a lp r o d u c t i o n 1 9 3 7 3 0 2 4 6 2 3 、c o l e ，d j a n dl a w r i e ，r a ( e d i t ) ：m e a t p r o c 2 1 me a s t e rs c h o o li na g r i c ，s c i u n i v e r s i t yo fn o t t i n 目a a m ，1 9 7 4 b u t t e rw o r t h su k1 9 7 5 2 4 、m e r k e l ，r a ：p r o c e s s i n ga n do r g a n o l e p t i cp r o p e r t i e so fn o r m a la n d p s ep o r c i n e m u s c l ei n ：p r o c2 r d i n t s y m p c o n d i f i o l lm e a tq u a l i t yp i g s z e i s t 19 71 p a d o c w a g e n i n g e n p p 2 6 1 _ 2 7 0 附录 2 0 0 2 年5 月 附录1 ：程序 1 1 m a x 7 2 1 9 显示子程序 v o i dd i s _ 7 2 1 9 ( u e h a r i w ，u e h a r i x ) p 7 2 1 9 串行数据传送4 ， u c h a r “n o ； c l k = 0 ； l o a d = o ； f o r ( i = o ；i 8 ；i 一) f o