一种基于颜色传感器的水果成熟度检测方法

摘要

本发明是一种基于水果表皮颜色及环境温度，预测水果成熟度的检测方法。在果树上安装智能颜色传感模块，以及基于无线单片机CC2430芯片自身集成温度传感器，对水果的成熟度进行全面检测、评断。通过Zigbee模块进行现场测量传感器组网，实现监测数据低功耗无线传输。颜色传感器输出的频率信号经信号调理、数字化、参数修正后可得到水果表面颜色的RGB参数；温度传感器输出的模拟信号经AD转换，滤波修正后作为水果成熟趋势判断因素。上述参数经多传感数据经融合、分析，能够对水果成熟程度做出评价，同时能对水果成熟快慢进行预测。该方法可以对水果成熟度进行远程、无损检测，让管理人员灵活掌握水果收获时间，减少果农的经济损失。

主权项

一种基于颜色传感器的水果成熟度检测方法，其特征在于：(1)颜色传感器模块(TCS3200D)用于获取水果表皮颜色，典型输出频率范围为2Hz～500kHz，用户可通过两个可编程引脚来选择100％、20％或2％的输出比例因子。当用TCS3200D识别颜色前，需要测出白平衡所对应的红色、绿色和蓝色的值，然后就可计算出需要的3个调整参数。(2)通过设置定时器为一固定时间(例如10ms)，然后选通三种颜色的滤波器，计算固定时间内TCS3200D的输出脉冲数，计算出一个比例因子，把测得的脉冲数再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所对应的R、G和B的值。(3)水果表皮颜色变化使得颜色传感器的输出频率发生变化，输出频率分频比由两个逻辑输入S0和S1控制，选择合适的分频比，使用无线单片机CC2430内部定时器的计数模式，测出频率值，识别颜色的变化。(4)无线单片机CC2430自身集成的温度传感器采集温度参数并通过集成8‑14位的AD模数转换器转换成数字值，由于CC2430片内温度传感器检测到的是芯片温度，用于测量外部环境时受到许多外界因素的影响，需要进行误差补偿。计算公式如下：K＝V1‑(Tf*T+V0)其中K：误差补偿值；V1：25℃时的电压值；V0：0℃时的输出电压值；Tf：温度系数，Tf＝2.45(适合于‑20℃～+80℃)；T：当前温度值。参考电压采用内部1.25V电压，n为数字量输出位数，D0为输出数字量，T0为输出温度值，最后实际温度公式为： T 0 = 1250 2 n - 1 - 1 D 0 - ( 743 + K ) 2.45 水果所处的温度环境，作为预测水果成熟快慢的因素之一。(5)由TCS3200D和CC2430无线单片机组成嵌入式无线采集终端设备，通过Zigbee模块组成的路由器的转发到Zigbee协调器，Zigbee路由器可以实现对嵌入式无线采集终端设备采集的颜色参数和温度参数进行转发，路由器和嵌入式无线采集终端设备组成树形网络，终端设备可以放置划分的片区，实现信息数据无线、低功耗、远距离的传输。(6)Zigbee路由器、嵌入式无线采集终端设备功耗低，由2节1.5V干电池供电，CC2430无线单片机可以检测自身能量供应，通过无线发送能量信息进行电池能量信息反馈，果农可以通过控制主机的人机交互单元了解设备的能量情况，并及时替换已经耗尽的电池。