自动分拣水果装置的设计.docx

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1、自动分拣水果装置的设计毕业设计（论文）题 目：自动分拣水果装置的设计学 生：指导老师：系 别：专 业：班 级：学 号：自动分拣水果装置的设计摘 要水果产业作为我国种植业中的第三大产业，当前我国水果产量每年都在不断增加。而水果的分拣技术是水果产后处理的关键技术，水果自动分拣技术对提高我国水果的市场竞争力和利润水平具有重要的意义。目前我国的水果检测和分拣技术整体水平还比较落后,虽然最前沿的技术已经发展到可以利用神经网络以及图像识别来完成，但价格比较高昂,操作以及调试工作比较复杂，因此并不适用于中小型企业。本课题将研究怎么使用成本较低的硬件和软件系统，设计出一种水果自动分拣系统。本课题使用了 STM

2、32F103c8T6作为主控模块，进行一种自动分拣水果装置的设计。利用TCS34725传感器，完成对水果颜色进行采集。通过一种简易的水果分拣和大小检测装置，该装置实现了水果的自动分拣，并通过该装置上的传感器判断水果的大小。采集到的水果信息可以在LCD显示屏上显示，并通过蓝牙模块发送到手机端。经过测试可以验证，该系统能够实现对单种水果的自动分拣的任务，其优点是成本低、设计简单。关键词：水果分拣，TCS34725,颜色识别，STM32Design of automatic fruit sorting deviceAbstractFruit industry is the third largest

3、 industry in Chinas planting industry. At present, Chinasfruit production is growing rapidly every year The fruit sorting technology is the keytechnology of fruit postpartum processing. The automatic fruit sorting technology is of greatsignificance to improve the market competitiveness and profit le

4、vel of fruits in China. However,at present, the overall level of fruit detection and sorting technology in China is still relativelybackward. Although the most advanced technology has been developed to use neural networkand image recognition to complete, it is often expensive and complex to operate

5、and debug,which is obviously not suitable for small and medium-sized enterprises. This topic will studyhow to use the relatively low cost hardware and software system to design a fruit sortingsystem.This project uses stm32fl03c8t6 as the main control module to design an automatic fruitsorting device

6、. The color of fruit was collected by tcs34725 sensor. Through a simple fruitsorting and size detection device, the device realizes the automatic fruit sorting, and judges thesize of fruit through the sensor on the device. The collected fruit information can be displayedon the LCD screen and sent to

7、 the mobile phone through the Bluetooth module. After testing, itcan be verified that the system can achieve the task of single fruit automatic sorting, and has theadvantages of low cost and simple design.Key words: Fruit sorting, TCS34725, Color recognition, STM32目录摘 要2Abstract3第1章绪论11.1 研究背景及意义11.

8、2 课题研究现状11.3 主要研究内容2第2章系统方案设计32.1 方案的选择和论述32.1.1 颜色识别方案的选择32.1.2 大小识别和分拣方案的设计32.2 系统整体方案设计5第3章系统电路设计63.1 主控模块的选择和设计63.1.1 STM32单片机介绍63.1.2 STM32F103C8T6 最小系统板63.2 水果颜色识别模块的设计73.2.1 TCS34725颜色传感器73.2.2 颜色检测电路设计83.3 水果大小检测模块设计93.3.1 红外光电开关介绍93.3.2 E18-D80NK 电路设计93.4 显示模块的设计103.4.1 LCD 1602 介绍103.4.2 显

9、示电路的设计103.5 蓝牙传输模块的设计113.5.1 HC05蓝牙模块介绍113.5.2 HC05蓝牙模块电路连接11第4章系统软件设计134.1 开发软件及过程简介134.2 水果颜色识别的程序设计134.2.1 IIC总线介绍134.2.2 水果颜色识别程序154.3 水果大小识别的程序设计164.4 显示程序的设计164.5 蓝牙传输程序的设计174.5.1 串口通信协议介174.5.2 蓝牙发送程序设计174.5.3 蓝牙接收端APP18第5章 系统测试205.1 系统测试205.1.1 水果颜色识别测试205.1.2 水果大小检测测试205.1.3 整体功能测试205.2 结果分

10、析20结论21参考文献22附录23致谢24自动分拣水果装置的设计第1章绪论1.1 研究背景及意义在中国，水果产业在种植业的地位位居前三，水果的产量每年都在迅速增加。根据有关数据表明，我国水果产量在2005年到2010年这十年之间，从原本的10026万吨翻了三倍到了 27381万吨山。可以看到，我国的水果每年产量十分的高，且有上升的趋势。当前，水果的品质因为种植技术的发展，有一定程度的提升，有的已经接近国际的先进水平了。但是,我国水果在产品竞争力上确远不如国外的水果,在国际贸易的份额中，水果产业所占的份额不到5%0。水果的总产量和贸易额之间有着巨大的反差,没有成正比。这一现象的产生,究其原因在于

11、我国水果生产后，进行处理的能力较低,造成市场核心竞争力不足。可以说，水果的产品竞争力的主要决定因素在于水果品质和产后处理这两方面。目前,虽然我果的水果品质已经接近国际的领先水平，但产后处理能力却远不如国外的技术。水果的产后处理主要包括冲洗、烘干以及分拣等。在这些大大小小的流程中，除了分拣技术以外，其他技术目前都可以通过流水化的操作进行实现凶。因此，水果分拣技术在水果生产后的处理中,起到至关重要的作用。正是因为我果在水果检测和分拣技术上比较落后,导致了那些能够接近于国际品质的水果没能被检测和分拣出来。最终这些品质较优的水果和品质较低的水果一起出售，没能很好地体现出水果产品的额外价值。目前，提升我

12、国水果产后处理能力，从而提升水果市场核心竞争力的关键就在于提升水果的分拣技术水平。虽然目前的先进技术中，已经有使用神经网络和计算机视觉，实现水果的分拣，但这些技术往往需要高昂的价格，并且需要复杂的调试和操作。这些方法便很难适用于中小型企业之中。基于目前这种背景，本课题研究了一种成本较低的软硬件系统，实现水果分拣的设计。1.2 课题研究现状水果的分拣依据，是根据水果的内外部品质和大小来判断的。这和去商场超市挑选水果是一样的道理，人们挑选水果的时候，需要从大小、颜色、外形等方面进行判断，这就是水果的外部品质。而内部品质则包含水果的口感以及味道，比如酸甜苦涩等。因此分拣水果的原则，也要和人们实际挑选

13、水果的原则一样，即通过水果的内外部品质和大小的不同进行分拣，才符合实际的分拣原则。根据这种情况，当前国内外对水果进行分拣的技术，也可以分为按照水果内部品质和外部品质这两个主要的研究方向。其中，根据外部特征来进行水果分拣的技术，主要是通过水果的外部因素来进行分拣的，主要有水果的尺寸、颜色和果形等方面。通过光电色泽法和图像处理的方法，可以实现这种基于外部特征进行水果分拣的技术。光电色泽法的依据是水果的表皮颜色不同叫被特定的光波照射之后，会反射出不同波长的光波。比如，根据黄色和绿色香蕉反射的光强不同会导致其在被一定光照射后返回不同颜色的光，而不同颜色的光光强不同，可以将香蕉分为全黄香蕉、半绿香蕉和全

14、绿香蕉这几种类别。这种光电色泽法，一般只能处理水果单独一方面的外部特征,而使用图像处理进行分拣的方法则可以对水果的多种外部品质进行分析。图像处理法通常使用摄像头先对水果的图像进行采集，从采集到的图像之中对水果的大小、颜色、形状和损伤程度等几个方面进行检测，通过图像处理的方法，计算出具体的数值，根据测到的数值进行判断和分拣口。这种技术自动化程度较高，是以后分拣技术发展的主要方向。但这种技术还存在一些问题需要解决，比如图像处理的速度较慢，太多的数据需要处理，造成每次检测需要很长一段时间才能完成，难以进行实时性分拣。1.3 主要研究内容本设计使用STM32F103做为主控芯片，采用颜色传感器、红外光

15、电传感器做为主要模块，进行水果分拣系统的设计，完成单种水果的分拣。本设计主要内容和要求：(1)完成水果颜色检测模块的设计，可以识别出水果的颜色；(2)完成水果大小识别方案的设计，可以识别出水果的大小，可以将水果分为大、中、小三种大小；(3)设计简易的机械装置，完成对水果的分拣；(4)实现显示的功能，可以显示出识别到的水果信息；(5)进行数据传输功能模块的设计，将识别到的水果信息进行统计，发送到手机端；27第2章系统方案设计2.1 方案的选择和论述2.1.1 颜色识别方案的选择本次设计的水果分拣系统，需要实现对颜色的检测和采集,经过文献查阅和资料查找,提出了以下4种颜色识别的方案。方案一：自己设计颜色识别电路。选择非晶硅颜色传感器，进行一定的电路设计进行信号处理，输出颜色结果的信号。单片机对信号进行采集，实现颜色值的识别，并在外接的液晶显示屏上进行显示。由于这种非晶硅颜色和传感器一般输出的是模拟信号，因此需要设计模数采集电路进行电压的转换，单片