1功能介紹
本裝置的主要功能是檢測西瓜成熟度。除了主要功能外, 還附加手電應(yīng)急燈、驗鈔功能,可以讓我們的創(chuàng)意隨時隨地起 作用,不會造成浪費。
在西瓜生熟問題的判別上,曾使用多種方案,最終確定 使用判別敲西瓜聲音頻率,為了防止其他聲音的干擾,在聲 音處理上,根據(jù)從大量敲西瓜所得樣本數(shù)據(jù)上提取出特征點, 這樣就為后期各種西瓜的識別提供了依據(jù)。
收集到的音頻信號經(jīng)過濾波和放大后,經(jīng)STM32F103C8 處理器處理,在處理中主要工作是在FFT和特征點提取上, 最后將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)各種類型西瓜對比得出結(jié)果,分別以 RGB三種顏色LED顯示“過熟、正好、不熟”三種狀態(tài),同時, 音頻部分發(fā)出“這個西瓜幾成熟”聲音來提示。
首先,不同成熟度的西瓜所發(fā)出的聲音不同,為了驗證這 個結(jié)論,通過50多個西瓜進(jìn)行采樣分析,利用示波器觀測波形, 通過示波器的頻譜分析功能進(jìn)行西瓜頻率的分析。除此之外, 在網(wǎng)上尋找相關(guān)專業(yè)學(xué)術(shù)研究,其中一篇文章如下:
J Sugiyama于1998年開發(fā)便攜式儀器測定甜瓜硬度; 2009年肖珂等人根據(jù)聲譜圖中峰值出現(xiàn)的頻率范圍,可以判定 西瓜的成熟度,其中頻率范圍大于189 Hz的是未成熟瓜,而在 160?189 Hz內(nèi)是成熟瓜,在133?160 Hz的是過熟瓜。
該文由浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院危艷君、 饒秀勤、漆兵、林鵬鳥、李江波等人發(fā)表,具有很高的權(quán)威性, 這也為本作品的實行提供一定理論依據(jù)。
由于產(chǎn)品的大部分工作是在軟件信號處理上,在硬件上 主要完成聲音信號的采集、濾波、放大上,該部分集成度很高, 而且相關(guān)硬件電路經(jīng)過仿真沒有差錯。軟件硬件的合理搭配, 使得本作品性能穩(wěn)定。
2技術(shù)原理
采用組委會提供的型號為MSMAS42Z麥克風(fēng),經(jīng)過帶 通濾波器減少其他頻率范圍內(nèi)噪音干擾,用放大電路對信號 進(jìn)行放大,將信號送入STM32單片機(jī)。STM32單片機(jī)經(jīng)AD 后將聲音信號經(jīng)行FFT計算將聲音由時域變?yōu)轭l域。從而計 算出西瓜聲音的頻率,再通過語音芯片讀出西瓜的生熟程度。 圖1所示是本裝置的硬件部分原理框圖。本裝置的軟件部分 原理框圖如圖2所示。
3創(chuàng)新點和應(yīng)用前景
本作品創(chuàng)意來源于生活,并旨在解決生活中實際遇到的 問題,本作品的創(chuàng)新點主要是在敲一下西瓜從聲音中判斷生瓜 還是熟瓜,便攜式制作為本產(chǎn)品的市場化提供了便利。該裝 置不僅適用普通人群更適合超市、水果店等的西瓜采購人員, 具有龐大的市場需求。
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