計算機輔助預測茶葉包裝儲存期系統的研究

李響（重慶電子工程職業學院，重慶 401331）

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計算機輔助預測茶葉包裝儲存期系統的研究

李響
（重慶電子工程職業學院，重慶 401331）

摘要：在本茶葉包裝儲存期質量預測系統中采用輔助式計算機操作系統，是因為此操作系統方便了用戶可以自由地設計一些所需要的應用功能，另一方面計算機輔助操作系統具有高穩定性和可靠性。本預測系統使用了觸摸屏技術，減少了按鍵的使用，從整體上減小了系統所占用的體積，使系統更加輕巧，而且用戶使用更加方便。本預測系統更是采用了無線通信技術，可以使用戶在遠距離查看茶葉包裝環境的質量，方便快捷。

關鍵詞：計算機輔助；茶葉包裝；儲存期系統；預測

重慶市教委教改重點課題項目：基于“雙革命三轉變”的高職軟件類專業教學改革與實踐，編號：142088。

當前，茶葉包裝儲存期預測設備種類單一，不能同時預測茶葉儲存中多種儲存環境的濃度；現有的設備還沒有無線通信的功能，只能在環境內使用，用戶不能遠距離查看室內的情況。本文所介紹的茶葉儲存預測系統采用網絡操作系統，是因為此操作系統方便了用戶可以自由地設計一些所需要的應用功能，另一方面網絡操作系統具有高穩定性和可靠性。本預測系統使用了計算機輔助技術，減少了按鍵的使用，從整體上減小了系統所占用的體積，使系統更加輕巧，而且用戶使用更加方便。

1　計算機輔助系統簡介

根據國際電氣和電子工程師協會（IEEE）的定義，計算機輔助系統是“控制、監視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置”。而國內一般認為計算機輔助系統是這樣的：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。可以這樣說，計算機輔助系統是一種根據需求定制功能的專用計算機系統，它是作為一個智能設備中很重要的一部分。

實際上，計算機輔助系統是存儲在ROM中的一段控制程序。在實際應用中，很多產品都使用了計算機輔助系統，例如MP3播放器、汽車、火車、手機、數碼相機等等物品，它們都是計算機輔助系統發展的產物。有些產品是一段直接控制的程序，不含有操作系統，但是有的產品中是含有操作系統的，一般智能化程度比較高的都是帶有操作系統的。

計算機輔助系統一般都是由輔助式微處理器、輔助式操作系統、應用軟件以及外圍設備接口組成，當然了還包括需要被控制的對象目標。計算機輔助系統硬件部分包括了輔助式微處理器、外圍設備接口以及存儲設備，此部分是以微處理器為核心的，其余電路設計都是在此模塊上進行設計的，同時微處理器也是整個系統的核心部分；外圍設備接口是指系統與外界進行通信的通用輸入輸出接口，此部分可以完成系統所需要的顯示功能，也可以對一些數據進行存儲的功能；輔助式操作系統構成了一個易于編程的虛擬機平臺，同時也是一個系統資源的直接管理者，它同時具有實時性強、可裁剪性、開放性等特點。

計算機輔助系統的應用軟件是用來實現對目標的控制作用，實現什么作用由所開發的程序決定，用戶完成可以根據自己的需要來制定相應的軟件，在此，為了用戶可以方便操作，還需要提供一個用戶操作界面。計算機輔助系統的使用越來越普通化，輔助式擁有非常巨大的發展潛力，智能化的需求使得輔助式得到了日新月異的發展，人們心中的智能化產品也將慢慢被開發出來，社會也將慢慢步入一個智能化、人性化的環境。因此，計算機輔助系統的魅力將不會褪色。

2　計算機輔助預測茶葉包裝儲存期系統設計

2.1茶葉包裝儲存期預測系統整體方案設計

茶葉包裝儲存期預測系統的硬件部分總共包含了六大功能模塊，它們分別是溫度采集模塊、儲存期采集模塊、微處理器模塊、LCD顯示模塊、報警模塊以及無線通信模塊。每一個模塊都貢獻了自己的作用，組合起來就是一個比較完整的預測系統了。每個模塊的選用是：溫度傳感器采用了DS18B20器件，其輸出信號為數字信號，可以直接與微處理器連接，非常方便；儲存期采集模塊采用了MS1100-P111儲存期傳感器，其輸出量既可以輸出模擬量，也可以輸出數字量，如果選擇輸出量為模擬量就需要經過A/D轉換芯片ADC0809轉換成數字量輸入，若是直接選擇數字信號輸出，那么就需要編寫相關的傳感器驅動程序；微處理器模塊采用的是意法半導體公司生產的STM32F103ZE-EK開發板，它是以STM32F103ZET6為核心的；LCD顯示模塊選用STM32F103ZE-EK開發板自帶的LCD顯示屏；報警模塊相對來說比較簡單，采用了一個LED和一個蜂鳴器，與開發板是通過GPIO相連接的；無線傳輸模塊采用的是ATK-SIM900A開發板，它與STM32F103ZET6之間是通過SPI接口進行通信的。電源部分也就是開發板自帶的供電設備。調試部分分別提供了如串口、JTAG口、USB口、網口等四種接口可以對預測系統進行調試。

茶葉包裝儲存期預測系統的軟件部分包括了部分硬件模塊的計算機輔助驅動程序、部分GPIO口的驅動程序、系統計算機輔助的應用程序設計以及基于Qtopia的預測系統的用戶界面程序設計，界面程序設計主要包括開機界面程序設計，顯示主界面設計以及設置界面的設計。

2.2茶葉包裝儲存期檢測方法確定

茶葉包裝環境中擁有很多的危害人體健康的有害儲存期以及一些過期物，而茶葉包裝儲存期檢測主要是針對茶葉包裝甲醛儲存期的檢測。茶葉包裝儲存期檢測的方法有許多種，本文只是介紹其中主要的三種方法，在這三種方法中選擇一種最好的解決方法作為本課題的使用方法。這三種方法如下：

首先是儲存期耗氧量法。這種方法是十分可靠的，也就是利用了茶葉包裝的一些有機物氧化的特點來進行測量的，具體的檢測方法就是采集一定量的儲存期，然后對其進行氧化測試，看這些儲存期的耗氧量有多少，最后通過得到的數據來推測茶葉包裝有害儲存期的濃度。

其次是化學分析方法。這種方法是比較繁雜的，就是使用了不同的儲存期可以用化學反應來區分的特點。在茶葉包裝采集一定量的儲存期，對這些儲存期做化學實驗，將會得到各種有害儲存期的實驗數據，通過這些數據我們就可以分析每種儲存期在茶葉包裝的濃度。

最后是傳感器檢測法。這種檢測方法是最方便的，也是十分有效的。就是選擇市面上已經有的各種儲存期傳感器，對儲存期可以直接感應測量，將得到的數據傳送到處理器中處理，轉換成濃度方式顯示。儲存期傳感器的類型有四種：電阻型、電感型、電化學型和電容型這四種。對以上三種檢測方法的對比分析，本課題選用了傳感器的檢測方法，這種方法簡單易用，同時其檢測的數據也是十分有效的，相對于其它兩種方法，方便了太多，也給廣大的用戶提供了可行性的檢測方法。

2.3傳感器的選用

在上一節我們就介紹了儲存期檢測的三種方案，就確定了以儲存期傳感器方法為本文設計的方法。本課題中主要以檢測甲醛為目標，所以選用相關實用合理的甲醛儲存期傳感器。甲醛儲存期傳感器擁有許多的品種，有電化學型、電阻型、電容型以及電感型這四種類型。

本文中儲存期傳感器采用的是電化學式傳感器。其檢測原理是：在茶葉包裝環境下，當儲存期接觸傳感器后，會與傳感器里面的溶液發生化學反應，從而產生電壓信號，將電壓信號經過轉換后就可以得到茶葉包裝相應的儲存期濃度。這種類型的傳感器測量操作十分簡單，而且體積小巧，精度也不錯，方便組合安裝，因此，在茶葉包裝的儲存期檢測應用中相當普遍。本課題選用MS1100-P111傳感器模塊。

MS1100-P111傳感器模塊是一個集成的采集模塊，采集的信號可以直接得到輸出，這個模塊使用了MS1100探頭作為傳感器的核心探頭；它具有極其優良的穩定性和十分良好的靈敏度，可測量精度精確到了0.1ppm，相對于普通應用來說，這個精度已經夠用戶使用了，如果是在一些要求精度相當高的情況下，就需要采用更高精度的儲存期傳感器了；此傳感器不但價格便宜，而且整體體積是非常小巧的，非常有利于減小整個系統的整體占用體積；最后這個傳感器還是十分利于用戶預測茶葉包裝的環境質量的。

2.4預測系統效果分析

基于計算機輔助技術的茶葉包裝儲存期預測系統是國內性價比最高的一款儀器設備，具有非常強大的競爭力；使用時可以明顯知道，該預測系統預測茶葉儲存濃度的速度是非常快的，它所使用的儲存環境傳感器反應十分靈敏，而且可以長時間使用；該預測系統在顯示方面，使用的是點陣顯示技術，支持兩種語言操作界面，中文和英文；該預測系統還具有報警的功能，采用的是聲光報警技術，由于茶葉儲存的特性，報警的閥值可以根據需要自主設置；還有就是該預測系統還可以存儲預測到的數據，還能保持最大的預測效果值。

此種類型的預測系統可以對許多種物質產生的茶葉儲存以及氨污染物進行現場預測，在眾多場所都可以實時使用，其特點有：使用國家標準預測方法，茶葉儲存使用酚試劑法，而氨則使用納氏試劑法；該儀器的預測速度說不上快，但是也不是那么慢，預測過程需要10-15分鐘；該預測系統配備了大屏幕液晶來顯示測試結果，儀器內部是使用單片機智能控制操作的，具有比較良好的人機交互界面，同時該預測系統還具有非常優秀的數據統計處理功能，而且得到的測試數據還可以實時保存和記錄。

3　結語

本文以茶葉包裝儲存期預測系統作為研究對象，首先介紹了當今茶葉包裝儲存期問題、產生過期的原因以及本文設計的背景和意義所在；其次介紹了幾種輔助式操作系統、處理器芯片的選用以及本預測系統的整體設計方案。并對LCD顯示、USB接口以及SIM900A模塊等硬件的驅動程序進行了設計開發，還設計了用戶需要的應用程序，最后，設計了基于Qtopia的茶葉包裝儲存期預測系統的用戶體驗操作界面，這些程序都是計算機輔助操作系統這個開發平臺上進行設計的。

參考文獻

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作者簡介：李響（1979-），男，湖北武漢人，本科，講師，研究方向：計算機通信技術、計算機應用技術、網絡技術。