信息技术在监测仓储害虫中得应用

1信息技术在检测仓储害虫中的应用Applicationofinformationtechnologyinpesttestingofstores摘要利用信息技术采集仓储害虫的吃食和爬行声进行仓储害虫的检测预报是一种新技术。本文介绍了利用仓储害虫的吃食和爬行声进行仓储害虫检测可行性设计方案。其设计思路是对粮库和中草药仓库采集的声信号进行傅里叶频谱分析，根据声信号的强度确定害虫种群的数量：由基波频率确定害虫的种类以及成虫还是幼虫。计算机技术的应用更为仓储害虫检测技术的发展起到推动作用。关键词：信息技术频谱分析仓储害虫2ABSTRACTAccordingthesoundsofpestscrawlingandeating,testingpestofstorebyinformationisskindofnewtechnology.Thispaperpresentsitsdesignprogecttopestcrawling.ItdeterminedthenumberpestthroughFourieranalysis.Thenthehindofpestbybasicfrequency.KeyWord:indexingCamDynamicsModel3前言随着近代超大规模集成电路的出现,微处理器及其外围芯片有了迅速的发展，集成技术的最新进展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器，数据存储器，并行，串行I/O口，定时器/计数器，中断控制器及其它控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算机，而近年来推出的一些高档单片机还包括许多特殊功能单元，如A/D,D/A转换器，调制解调器，通信控制器，锁相环，DMA,浮点运算单元等，因此只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，智能仪表，智能接口，功能模块等，由于单片机集许多优点于一身（例如它集成度高，高可靠性，工好笑，价格低廉，体积小，对工作环境无特殊要求和使用范围宽）得到广泛应用。此次我们的设计就是利用以8031单片机为核心一系列集成电路的微机应用系统。本次设计单片机来实现对仓储害虫的检测，分析，显示集报警等工作，利用现代科技是那些仓库里的害虫无所遁行，同时由于每年仓储害虫的危害十分严重，因此具有很高的推广和应用价值4目录第一章硬件系统介绍1．1概述------------------------------------------------51．1。1预报系统的声学原理-------------------------------51．2硬件电路设计-------------------------------------61．2．1主机系统芯片性能介绍-----------------------------71．2．2前向通道部分-------------------------------------131．2．3显示部分-----------------------------------------141．38031定时器---------------------------------------221．3．1概述----------------------------------------------221．3．2定时器的控制字------------------------------------23第二章软件系统介绍2．1指令系统概述--------------------------------------242．2中断系统概述--------------------------------------252．2．1中断源--------------------------------------------262．2．2中断控制------------------------------------------262．2．3中断处理过程--------------------------------------272．3软件程序设计--------------------------------------282．3．1主程序--------------------------------------------292．3．2T0中断服务子程序---------------------------------302．3．3A/D转换子程序------------------------------------312．3．4防脉冲干扰平均值滤波子程序------------------------322．3．5码制转换------------------------------------------332．3．6延时子程序----------------------------------------342．3．7显示子程序---------------------------------------35程序硬件原理图系统调试总结与体会参考书目5第一章硬件系统介绍1．1概述中药和粮食在储存中往往因管理不善遭受虫害，霉变等，每年造成严重的经济损失。根据全国中药材协作组织调查报告，在四百多种中药材中，发现210多种仓虫。软，硬，有毒，无毒的重要裁军收藏虫的侵害。全国每年因仓储害虫造成的中药材损失达五千万元以上。如1997年某仓库储存30万咖啡豆被田七侵蚀，损失仅按1%计算则达3000公斤，出口价格每公斤计算160元，共折合人民币48万元。根据黑龙江药材公司统计，1989年因仓虫损失达44万元。因此研制出能准确检测仓虫的仪器，已成为中药材和粮食储运系统建勤损失的当务之急。据联合国粮农组织对世界收获后粮食损失调查初步估计为1%，即使在美国，每年粮食损失也在十亿美元以上。仓储害虫是中草药和粮食存储损失的一个重要原因。如何早期发现及准确定位害虫发生的部位，已成为及时根治害虫，安全储药和储粮的重要工作内容。结合安全储药和储粮的迫切需要，我们利用信息技术和单片机系统设计了仓储害虫的预报系统。该系统具有结构简单，预报准确等优点。该系统的功能是：可以确定已发生仓储害虫的数量及危害程度；也可以对仓储害虫种群的种类进行分析和预报；并且区分发生的仓储害虫是成虫还是幼虫；该系统可以同时检测要哭的环境温度和相对湿度。1．1．1预报系统的声学原理仓储害虫产生的最显著的信号是其吃食声和爬行声。这已经被许多科学家得到证实。日常生活中也有许多例子可以证明利用仓储害虫声信号的可行性。在农村粮垛中因保管不善，夏季由于温度高，湿度大，极易滋生储粮害虫。有经验的老人，在环境安静时会听到在粮垛中有嘘嘘的声音，这实际上是储粮害虫的吃食声和爬行声。我们如果能将这些声信号去除噪声，提取有用的声信号，则会对检测仓储害虫提供快速准确的检测方法。仓储害虫中不同种群在粮食中吃食和爬行声的基波频率范围大致在1000-1200Hz之间。不同种群的仓储害虫声信号由不同的基波频率。我们基波频率的数值初步确定仓储害虫的种类；另外同一种群的成虫和幼虫声信号的基波频率也有明显的不同，这为我们在仓储害虫的幼虫期间进行预防提供了可靠的依据。这样就可以做到早预防早防治。检测仓储害虫声信号强度，对于确定害虫数量及危害程度是一个重要的技术指标。仓储害虫数量越多，6声信号强度越大，这个道理是明显的。因次本预报系统特别对声信号强度进行监测以便确定仓储害虫种群的数量。在适宜的条件下，仓储害虫的繁殖速度将加快，种群数量增加也快，因此声信号强度在短时间内会有明显的增加，也就是声信号强度会随时间的变化加大。因此监测声信号强度随时间的变化率是发现仓储害虫的重要指标。适宜的环境温度和相对湿度是仓储害虫的发生和繁殖的重要条件，本系统也随时监测环境温度和相对湿度这两个重要的参数。1．2硬件电路设计系统结构框图如图1所示图1单片机电路框图该预报系统中选用8031作为CPU，扩展一片2764作为成嘘存储器，一片6264作为数据存储器，主要存储24小时采集的声信号强度，基波频率，声信号强度变化率等数据，为预报仓储害虫提供较多的参考数据。我们所研制的仓储害虫的预报系统除了单片机8031以外，还外接压电换能器，低噪声放大器，频谱分析仪，数模转换器，显示器和声光报警等外部设备。该粮虫自动监测系统是根据上述原理设计的。用采集的仓储害虫的声信号进行预报工作。在一定容积的容器里均匀的放置六个压电换能器，采集仓储害虫声信号。首先由主机发出控制信号，确定接受哪一个压电换能器采集的声信号；8031分时接受每一个压电换能器采集的仓储害虫的声信号，再将其送入低噪声放大器进行放大。实行24小时监测。然后再通过一个可变的带通滤波器除去噪声后，基本得到没有噪声的仓储害虫的声信号；再送入频谱分析仪对其进行频谱分析，确定声信号的基波频率和强度。声信号由频谱分析仪进行频谱分析后，在1秒时间内由定时器T1进行计数，获取基波频率。基波频率是粮虫监测系统的关键参数，我们可以根据基波频率的大小确定仓储害虫的种类，并且还可以根据CPUp08031p2INTOT1程序存储器2764数据存储器6264显示，键盘8279锁存器A/D0809频谱分析仪带通滤波器低噪声放大器8通道转换开关驱动显示键盘7基波频率的数值确定是成虫还是幼虫。将基波信号的幅度经过模数转换后由计算机进行分析，以便确定声信号强度，判断仓储害虫种群数量的多少等。同时监测的还有环境温度和相对湿度，在适宜仓储害虫繁殖的环境温度和相对湿度范围，更要加强检测，以便及早发现仓储害虫。1．2．1主机系统芯片性能介绍18031内部结构介绍8031包括一个8位微处理器CPU，具有四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0-P3，每个可以作输入，也可以作输出，两个定时/计数器都可以设置成计数方式，可以对外部事件进行计数，也可以摄制成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制，一个全双工IUART（通用异步接受发送器）的串行I/O口，可实现单片机与单片机或其他微机之间串行通信，五个中断的中断控制系统，具有两个中断优先级，四个用来中断控制的寄存器IE,IP,TCON(用六位)和SCON（用两位）用于控制中断类型中断的开/关和各种中断院的有限级别，每个中断源的优先级是可编程的还有片内振荡器和时钟产生电路。8031内部有128字节RAM和128字节的特殊功能寄存器（SFR）内部没有ROM,在内部RAM中开辟4个通用工作寄存器区，共32个通用寄存器，堆栈位置可编程确定，深度可达128字节，外部程序存储器寻址空间最大范围64KB。8031有40个引脚，是用HMOS工艺制造的芯片，采用双列直插式（DIP）封装。（1）主电源引脚Vss和VccVcc（40脚）：接+5V电源的正端。Vss（20脚）：接+5V电源的地端。（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容的一端。若需采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。检查8031振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。8XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端。采用外部时钟时，该引脚必须接地。（3）控制信号引脚RST/Vpd,ALE/PROG,PSEN,EA/VppRST端/Vpd（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效。当输入端保持两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。此引脚的第二功能是Vpd，即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，将+5V电源自动接入RST端，为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中信息不丢失，以便复电后能继续正常运行。ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号端。当CPU访问片外存储器时，ALE的输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。再CPU访问片外数据存储器时会丢失一个脉冲。平时不访问片外存储器式ALE端也以1/6的震荡频率固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。此引脚第二功能对本系统没有作用。如果要看8031芯片的好坏，可以用示波