基于DSP及MCU的谷物含水率准动态检测技术探讨

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0 v1 }( M9 k3 [: L[摘要]粮食的水分含量是决定其物理、化学和生物特性的重要指标，水分含量的准确测定具有重要的
社会意义与经济价值，但在水分检测领域，测量准确性和测量速度之间的矛盾--直没有解决。本文介绍了
利用数字信号处理芯片TMS320VC54x和51系列单片机实现谷物水分动态检测的技术，基于对不同水分粮
食的大量测试和统计研究给出了谷物含水率-频率、 温度的最佳拟合方程。利用DSP作为信息处理单元，
8 @; V* D4 p; _! t9 x) Y% g进行数字信号的处理和各种算法的实现，单片机作为外部I/0设备控制单元。这种在线谷物含水率检测技术
拟补了以往单纯利用单片机测量谷物含水率速度慢、精度不高、受频率制约严重的不足，为在线进行谷物
水分测量开辟了--条新思路。
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8 I" q( p. T4 D  @关键词:谷物含水率动态检测DSP 单片机
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0引言
: v* \# U5 i' z$ ^: p6 G$ D- n现有的大多数谷物含水率动态检测装置都是基于单片机进行研究开发的,虽然能够实现
4 m, P% p2 W5 D0 A4 n$ `在线动态检测的要求，但由于单片机水分测量，被测水分信号最高频率受单片机振荡频率限
* r4 f9 v; y* e8 Z$ D制，如果直接在单片机输入端前加分频器，会影响测量精度，其测周或测频的精度及分辨率
' u( y5 W) @, ~' N/ b* J4 Y  ~: l均不可能很高，提高晶振频率固然可以改善测量结果，但这总是有限的，否则，只能选择速
度更高的单片机，并且，其分辨率的提高最终还是受单片机工作速度的限制。因此，基于数
字信号处理器的高精度高分辨率谷物含水率在线测量就显得特别有意义而且具有实用价值。
6 [0 o$ L/ S6 Z$ x1 [采取DSP加单片机的方案，是考虑到动态测量实际应用时，DSP的高速运算可以满足
动态测量的要求，但由于DSP处理的信息可能很多，工作量很大，如果所有任务都交给DSP
, O8 @! t9 z; M0 a, @3 Q# l- L来完成，不仅影响DSP的处理速度，恐怕还难以胜任。而mcu是低成本的，主要长处是
: S9 W! H& _. Y- {; e. o对外部1I/0设备的控制功能，但其数字信号处理能力很差，正好与DSP功能互补。在诸多任
5 `* h7 i9 B5 A6 \务中，对于液晶显示、键盘控制等简单处理环节可以交由单片机很好地完成，这样充分利用
了单片机在控制方面的长处，使得DSP可以专门用于数字信号的处理和各种算法的实现，
( {- _' Z7 o2 A' ]( z& k可以满足许多实时处理的需要。出于对系统高精度、快响应、高可靠性，特别是产品成本的
6 Z/ w5 e7 B4 r/ k7 T# v考虑，本系统采用主处理器选择ATMEL公司的AT89C51单片机，从处理器采用TI公司的
TMS320VC5416芯片的双处理器设计方案。
0 q$ m3 G1 i6 q1硬件系统研究设计
7 s& R6 E- |. E" o+ K1.1谷物水分传感器设计
) \& D, J9 p5 l2 X6 e/ M7 d9 P本设计采用了电容传感器进行含水率信号检测，其在线动态检测的机械装置包括取样
6 U- ~& Y; o# D0 \进料口、取样出料口、电容传感器、螺旋输送器、驱动电机以及相应的控制电路等。谷物水
分传感器能否动态检测到收获谷物的谷物含水率，与这些外部设备有很重要的关系。工作原
理如图1所示。
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利用数字信号处理芯片TMS320VC54x和51系列单片机实现谷物水分动态检测的技术