茶葉領域微型計算機的應用研究

趙明陽

（保山學院，云南保山678000）

茶葉領域微型計算機的應用研究

趙明陽

（保山學院，云南保山678000）

就計算機而言，分門別類，多種多樣。本文所講的微型計算機也可簡稱為“微型機”或“微機”，因計算機擁有人類大腦的某部分功能，也可通俗地稱之為“微電腦”。微型電腦是一種體積較小的計算機，且仍由大規模的集成化電路構成，同時基于微型處理器配置內存儲元件、輸入輸出I/O端口和相關輔助電路等。微型計算機很大一部分設備集中組合于主機機箱內，另外的外設設備也與機箱臨近并連接。本文則通過分析茶葉領域微型計算機應用的發展歷程和以實例剖析茶葉領域微型計算機的應用方法及發展趨勢。

茶葉領域；微型計算機；發展歷程；包裝存儲期

中國傳統茶文化博大精深，現代人越來越關注喝茶養生的生活方式。從新中國成立與改革開放以來，國民生活水平不斷提高，茶文化及茶葉產品推廣越來越廣泛，各類中國茗茶如普洱茶、信陽毛尖茶等正如“百花齊放”。隨著茶葉領域的不斷擴寬，新一代計算機技術的引入大勢所趨。下文通過預測茶葉包裝儲存期系統方案設計實例說明，利用微型計算機的高速中央處理器以及第三方技術服務支持，以達到推廣微型計算機在茶葉領域中應用的目的。

1 茶葉領域微型計算機應用的發展歷程

在茶葉領域應用微型計算機技術歷經幾十年的發展日趨成熟穩健，且應用范圍也越來越廣泛，從而進一步推動了其自身的發展，在此過程中大致經歷了三個階段：模擬信息時代、半數字信息時代和全數字化信息時代。

1.1 模擬時代

在上世紀九十年代之前，茶葉領域微型計算機的應用發展沒多久，相關技術不夠成熟，大多采用模擬設備對數據信息進行模擬提取，稱為模擬信息時代。但是，因信息是通過電纜的形式進行傳輸，傳輸距離有限，而且在有線傳輸時模擬監控系統無法聯網，只能以節點對節點的形式連接現場，導致鋪線過程所耗費的財力巨大，因而此種應用的拓展性較差。

1.2 半數字時代

上世紀九十年代中期，多媒體技術逐漸得到了區域性廣泛的應用與發展，微型計算機技術有了一次質的飛躍。在信息采集與處理過程中計算機的能力得到了充分的發揮，計算機顯示器的高飛變綠對畫面的高質量顯示提供了基礎，也迎來了半數字信息時代。由于受到當時網絡技術的局限性，導致無法組建覆蓋面積較大的監控系統，使其應用推廣受到了一定的滯后。

1.3 數字時代

上世紀九十年代末，隨著信息處理技術的不斷革新，同時網絡技術不斷發展和計算機存儲容量數據的處理速度的不斷提升，促進了茶葉領域微型計算機應用進入一個全新的數字化信息時代。全數字監控系統主要依托于網絡技術實現數據的實時傳輸，同時兼具對數字播出數據的壓縮處理存儲等功能，并融入了播出信息的行為分析結合異常處理，最重要實現一個全智能化的傳輸監控系統，是監控技術的一次革新。如今發達的網路技術，使跨區域，跨國際的傳輸監控成為了可能，因此其發展和應用的得到了大力的推進。

2 茶葉領域微型計算機的應用實例——預測茶葉包裝儲存期

2.1 系統設計方案

本方案所設計系統包含了6個功能組塊：溫度采集模塊、儲存期采集模塊、微處理器模塊、LCD顯示模塊、報警模塊和無線通信模塊。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 確定檢測途徑

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，在這三種檢測途徑中選擇一種最好的解決方法作為本課題的使用方法。三種檢測途徑分別如下：

第一，儲存期耗氧量法。這種方法是十分可靠地，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。

第二，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。

第三，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，方便了許多，也給廣大的用戶提供了可行性的檢測方法。

2.3 選擇傳感器

我們確定了以儲存期傳感器檢測法作為主要途徑。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 效果預測

應用微型計算機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10-15min；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 結束語

計算機技術歷經數十年的科研發展，不斷為其他領域帶來技術革新。高新技術、微型計算機技術、通訊網絡技術和高度集成化產品研發不斷擴寬發展途徑，也為茶葉領域微型計算機的應用提供了良好基礎與保障。本文首先分析了我國茶葉領域微型計算機應用的三個發展歷程，即模擬信息時代、半數字信息時代和全數字化信息時代。我們正處于全數字化信息時代，通過預測茶葉包裝儲存期系統方案設計實例說明，利用微型計算機的高速中央處理器以及第三方技術服務支持，保證縮短系統研發與設計周期，并能顯著提高系統開發的便捷性，以此使得微型計算機在茶葉領域中的應用得以廣泛推廣。

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趙明陽（1982-），男，回族，云南保山人，碩士研究生，講師，研究方向：計算機科學技術。