计算机辅助预测茶叶包装储存期系统的研究

李响（重庆电子工程职业学院，重庆 401331）



计算机辅助预测茶叶包装储存期系统的研究

李响
（重庆电子工程职业学院，重庆 401331）

摘要：在本茶叶包装储存期质量预测系统中采用辅助式计算机操作系统，是因为此操作系统方便了用户可以自由地设计一些所需要的应用功能，另一方面计算机辅助操作系统具有高稳定性和可靠性。本预测系统使用了触摸屏技术，减少了按键的使用，从整体上减小了系统所占用的体积，使系统更加轻巧，而且用户使用更加方便。本预测系统更是采用了无线通信技术，可以使用户在远距离查看茶叶包装环境的质量，方便快捷。

关键词：计算机辅助；茶叶包装；储存期系统；预测

重庆市教委教改重点课题项目：基于“双革命三转变”的高职软件类专业教学改革与实践，编号：142088。

当前，茶叶包装储存期预测设备种类单一，不能同时预测茶叶储存中多种储存环境的浓度；现有的设备还没有无线通信的功能，只能在环境内使用，用户不能远距离查看室内的情况。本文所介绍的茶叶储存预测系统采用网络操作系统，是因为此操作系统方便了用户可以自由地设计一些所需要的应用功能，另一方面网络操作系统具有高稳定性和可靠性。本预测系统使用了计算机辅助技术，减少了按键的使用，从整体上减小了系统所占用的体积，使系统更加轻巧，而且用户使用更加方便。

1　计算机辅助系统简介

根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，计算机辅助系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”。而国内一般认为计算机辅助系统是这样的：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。可以这样说，计算机辅助系统是一种根据需求定制功能的专用计算机系统，它是作为一个智能设备中很重要的一部分。

实际上，计算机辅助系统是存储在ROM中的一段控制程序。在实际应用中，很多产品都使用了计算机辅助系统，例如MP3播放器、汽车、火车、手机、数码相机等等物品，它们都是计算机辅助系统发展的产物。有些产品是一段直接控制的程序，不含有操作系统，但是有的产品中是含有操作系统的，一般智能化程度比较高的都是带有操作系统的。

计算机辅助系统一般都是由辅助式微处理器、辅助式操作系统、应用软件以及外围设备接口组成，当然了还包括需要被控制的对象目标。计算机辅助系统硬件部分包括了辅助式微处理器、外围设备接口以及存储设备，此部分是以微处理器为核心的，其余电路设计都是在此模块上进行设计的，同时微处理器也是整个系统的核心部分；外围设备接口是指系统与外界进行通信的通用输入输出接口，此部分可以完成系统所需要的显示功能，也可以对一些数据进行存储的功能；辅助式操作系统构成了一个易于编程的虚拟机平台，同时也是一个系统资源的直接管理者，它同时具有实时性强、可裁剪性、开放性等特点。

计算机辅助系统的应用软件是用来实现对目标的控制作用，实现什么作用由所开发的程序决定，用户完成可以根据自己的需要来制定相应的软件，在此，为了用户可以方便操作，还需要提供一个用户操作界面。计算机辅助系统的使用越来越普通化，辅助式拥有非常巨大的发展潜力，智能化的需求使得辅助式得到了日新月异的发展，人们心中的智能化产品也将慢慢被开发出来，社会也将慢慢步入一个智能化、人性化的环境。因此，计算机辅助系统的魅力将不会褪色。

2　计算机辅助预测茶叶包装储存期系统设计

2.1茶叶包装储存期预测系统整体方案设计

茶叶包装储存期预测系统的硬件部分总共包含了六大功能模块，它们分别是温度采集模块、储存期采集模块、微处理器模块、LCD显示模块、报警模块以及无线通信模块。每一个模块都贡献了自己的作用，组合起来就是一个比较完整的预测系统了。每个模块的选用是：温度传感器采用了DS18B20器件，其输出信号为数字信号，可以直接与微处理器连接，非常方便；储存期采集模块采用了MS1100-P111储存期传感器，其输出量既可以输出模拟量，也可以输出数字量，如果选择输出量为模拟量就需要经过A/D转换芯片ADC0809转换成数字量输入，若是直接选择数字信号输出，那么就需要编写相关的传感器驱动程序；微处理器模块采用的是意法半导体公司生产的STM32F103ZE-EK开发板，它是以STM32F103ZET6为核心的；LCD显示模块选用STM32F103ZE-EK开发板自带的LCD显示屏；报警模块相对来说比较简单，采用了一个LED和一个蜂鸣器，与开发板是通过GPIO相连接的；无线传输模块采用的是ATK-SIM900A开发板，它与STM32F103ZET6之间是通过SPI接口进行通信的。电源部分也就是开发板自带的供电设备。调试部分分别提供了如串口、JTAG口、USB口、网口等四种接口可以对预测系统进行调试。

茶叶包装储存期预测系统的软件部分包括了部分硬件模块的计算机辅助驱动程序、部分GPIO口的驱动程序、系统计算机辅助的应用程序设计以及基于Qtopia的预测系统的用户界面程序设计，界面程序设计主要包括开机界面程序设计，显示主界面设计以及设置界面的设计。

2.2茶叶包装储存期检测方法确定

茶叶包装环境中拥有很多的危害人体健康的有害储存期以及一些过期物，而茶叶包装储存期检测主要是针对茶叶包装甲醛储存期的检测。茶叶包装储存期检测的方法有许多种，本文只是介绍其中主要的三种方法，在这三种方法中选择一种最好的解决方法作为本课题的使用方法。这三种方法如下：

首先是储存期耗氧量法。这种方法是十分可靠的，也就是利用了茶叶包装的一些有机物氧化的特点来进行测量的，具体的检测方法就是采集一定量的储存期，然后对其进行氧化测试，看这些储存期的耗氧量有多少，最后通过得到的数据来推测茶叶包装有害储存期的浓度。

其次是化学分析方法。这种方法是比较繁杂的，就是使用了不同的储存期可以用化学反应来区分的特点。在茶叶包装采集一定量的储存期，对这些储存期做化学实验，将会得到各种有害储存期的实验数据，通过这些数据我们就可以分析每种储存期在茶叶包装的浓度。

最后是传感器检测法。这种检测方法是最方便的，也是十分有效的。就是选择市面上已经有的各种储存期传感器，对储存期可以直接感应测量，将得到的数据传送到处理器中处理，转换成浓度方式显示。储存期传感器的类型有四种：电阻型、电感型、电化学型和电容型这四种。对以上三种检测方法的对比分析，本课题选用了传感器的检测方法，这种方法简单易用，同时其检测的数据也是十分有效的，相对于其它两种方法，方便了太多，也给广大的用户提供了可行性的检测方法。

2.3传感器的选用

在上一节我们就介绍了储存期检测的三种方案，就确定了以储存期传感器方法为本文设计的方法。本课题中主要以检测甲醛为目标，所以选用相关实用合理的甲醛储存期传感器。甲醛储存期传感器拥有许多的品种，有电化学型、电阻型、电容型以及电感型这四种类型。

本文中储存期传感器采用的是电化学式传感器。其检测原理是：在茶叶包装环境下，当储存期接触传感器后，会与传感器里面的溶液发生化学反应，从而产生电压信号，将电压信号经过转换后就可以得到茶叶包装相应的储存期浓度。这种类型的传感器测量操作十分简单，而且体积小巧，精度也不错，方便组合安装，因此，在茶叶包装的储存期检测应用中相当普遍。本课题选用MS1100-P111传感器模块。

MS1100-P111传感器模块是一个集成的采集模块，采集的信号可以直接得到输出，这个模块使用了MS1100探头作为传感器的核心探头；它具有极其优良的稳定性和十分良好的灵敏度，可测量精度精确到了0.1ppm，相对于普通应用来说，这个精度已经够用户使用了，如果是在一些要求精度相当高的情况下，就需要采用更高精度的储存期传感器了；此传感器不但价格便宜，而且整体体积是非常小巧的，非常有利于减小整个系统的整体占用体积；最后这个传感器还是十分利于用户预测茶叶包装的环境质量的。

2.4预测系统效果分析

基于计算机辅助技术的茶叶包装储存期预测系统是国内性价比最高的一款仪器设备，具有非常强大的竞争力；使用时可以明显知道，该预测系统预测茶叶储存浓度的速度是非常快的，它所使用的储存环境传感器反应十分灵敏，而且可以长时间使用；该预测系统在显示方面，使用的是点阵显示技术，支持两种语言操作界面，中文和英文；该预测系统还具有报警的功能，采用的是声光报警技术，由于茶叶储存的特性，报警的阀值可以根据需要自主设置；还有就是该预测系统还可以存储预测到的数据，还能保持最大的预测效果值。

此种类型的预测系统可以对许多种物质产生的茶叶储存以及氨污染物进行现场预测，在众多场所都可以实时使用，其特点有：使用国家标准预测方法，茶叶储存使用酚试剂法，而氨则使用纳氏试剂法；该仪器的预测速度说不上快，但是也不是那么慢，预测过程需要10-15分钟；该预测系统配备了大屏幕液晶来显示测试结果，仪器内部是使用单片机智能控制操作的，具有比较良好的人机交互界面，同时该预测系统还具有非常优秀的数据统计处理功能，而且得到的测试数据还可以实时保存和记录。

3　结语

本文以茶叶包装储存期预测系统作为研究对象，首先介绍了当今茶叶包装储存期问题、产生过期的原因以及本文设计的背景和意义所在；其次介绍了几种辅助式操作系统、处理器芯片的选用以及本预测系统的整体设计方案。并对LCD显示、USB接口以及SIM900A模块等硬件的驱动程序进行了设计开发，还设计了用户需要的应用程序，最后，设计了基于Qtopia的茶叶包装储存期预测系统的用户体验操作界面，这些程序都是计算机辅助操作系统这个开发平台上进行设计的。

参考文献

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［4］袁友伟.计算机在防潮包装设计和计算中的应用［J］.中国包装工业.2000（12）：93.

作者简介：李响（1979-），男，湖北武汉人，本科，讲师，研究方向：计算机通信技术、计算机应用技术、网络技术。