茶叶领域微型计算机的应用研究

赵明阳

（保山学院，云南保山678000）

茶叶领域微型计算机的应用研究

赵明阳

（保山学院，云南保山678000）

就计算机而言，分门别类，多种多样。本文所讲的微型计算机也可简称为“微型机”或“微机”，因计算机拥有人类大脑的某部分功能，也可通俗地称之为“微电脑”。微型电脑是一种体积较小的计算机，且仍由大规模的集成化电路构成，同时基于微型处理器配置内存储元件、输入输出I/O端口和相关辅助电路等。微型计算机很大一部分设备集中组合于主机机箱内，另外的外设设备也与机箱临近并连接。本文则通过分析茶叶领域微型计算机应用的发展历程和以实例剖析茶叶领域微型计算机的应用方法及发展趋势。

茶叶领域；微型计算机；发展历程；包装存储期

中国传统茶文化博大精深，现代人越来越关注喝茶养生的生活方式。从新中国成立与改革开放以来，国民生活水平不断提高，茶文化及茶叶产品推广越来越广泛，各类中国茗茶如普洱茶、信阳毛尖茶等正如“百花齐放”。随着茶叶领域的不断扩宽，新一代计算机技术的引入大势所趋。下文通过预测茶叶包装储存期系统方案设计实例说明，利用微型计算机的高速中央处理器以及第三方技术服务支持，以达到推广微型计算机在茶叶领域中应用的目的。

1 茶叶领域微型计算机应用的发展历程

在茶叶领域应用微型计算机技术历经几十年的发展日趋成熟稳健，且应用范围也越来越广泛，从而进一步推动了其自身的发展，在此过程中大致经历了三个阶段：模拟信息时代、半数字信息时代和全数字化信息时代。

1.1 模拟时代

在上世纪九十年代之前，茶叶领域微型计算机的应用发展没多久，相关技术不够成熟，大多采用模拟设备对数据信息进行模拟提取，称为模拟信息时代。但是，因信息是通过电缆的形式进行传输，传输距离有限，而且在有线传输时模拟监控系统无法联网，只能以节点对节点的形式连接现场，导致铺线过程所耗费的财力巨大，因而此种应用的拓展性较差。

1.2 半数字时代

上世纪九十年代中期，多媒体技术逐渐得到了区域性广泛的应用与发展，微型计算机技术有了一次质的飞跃。在信息采集与处理过程中计算机的能力得到了充分的发挥，计算机显示器的高飞变绿对画面的高质量显示提供了基础，也迎来了半数字信息时代。由于受到当时网络技术的局限性，导致无法组建覆盖面积较大的监控系统，使其应用推广受到了一定的滞后。

1.3 数字时代

上世纪九十年代末，随着信息处理技术的不断革新，同时网络技术不断发展和计算机存储容量数据的处理速度的不断提升，促进了茶叶领域微型计算机应用进入一个全新的数字化信息时代。全数字监控系统主要依托于网络技术实现数据的实时传输，同时兼具对数字播出数据的压缩处理存储等功能，并融入了播出信息的行为分析结合异常处理，最重要实现一个全智能化的传输监控系统，是监控技术的一次革新。如今发达的网路技术，使跨区域，跨国际的传输监控成为了可能，因此其发展和应用的得到了大力的推进。

2 茶叶领域微型计算机的应用实例——预测茶叶包装储存期

2.1 系统设计方案

本方案所设计系统包含了6个功能组块：温度采集模块、储存期采集模块、微处理器模块、LCD显示模块、报警模块和无线通信模块。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 确定检测途径

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，在这三种检测途径中选择一种最好的解决方法作为本课题的使用方法。三种检测途径分别如下：

第一，储存期耗氧量法。这种方法是十分可靠地，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。

第二，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。

第三，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，方便了许多，也给广大的用户提供了可行性的检测方法。

2.3 选择传感器

我们确定了以储存期传感器检测法作为主要途径。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 效果预测

应用微型计算机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10-15min；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 结束语

计算机技术历经数十年的科研发展，不断为其他领域带来技术革新。高新技术、微型计算机技术、通讯网络技术和高度集成化产品研发不断扩宽发展途径，也为茶叶领域微型计算机的应用提供了良好基础与保障。本文首先分析了我国茶叶领域微型计算机应用的三个发展历程，即模拟信息时代、半数字信息时代和全数字化信息时代。我们正处于全数字化信息时代，通过预测茶叶包装储存期系统方案设计实例说明，利用微型计算机的高速中央处理器以及第三方技术服务支持，保证缩短系统研发与设计周期，并能显著提高系统开发的便捷性，以此使得微型计算机在茶叶领域中的应用得以广泛推广。

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赵明阳（1982-），男，回族，云南保山人，硕士研究生，讲师，研究方向：计算机科学技术。