智能調(diào)料助手系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：隨著人們對生活品質(zhì)要求的提高，使得人們并不滿足于外餐的直接食用，而是越來越多的人喜歡自己動手制作美食。但是有很多人并不熟悉過程，或者由于忙碌總是對于調(diào)料拿捏不準(zhǔn)，順序錯亂，甚至不分鹽糖，造成浪費(fèi)。因此實(shí)現(xiàn)廚房內(nèi)的智能化輔助是未來生活發(fā)展的必然趨勢，因此提出了基于ARM的智能調(diào)料助手系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，可以在烹飪時(shí)按需提供調(diào)料的自動調(diào)配和稱重，并具有菜譜模式，幫助指導(dǎo)初學(xué)烹飪的人完成菜品的制作。

關(guān)鍵詞：智能；調(diào)料助手；ARM

1 概述

調(diào)料盒，就是廚房里用來裝各種調(diào)料的小盒子，質(zhì)地有玻璃、陶瓷、塑料、骨瓷、不銹鋼等等。其多數(shù)由環(huán)保材料精制而成，衛(wèi)生可靠，使用方便，有助于保持整潔干凈的家居環(huán)境，是家庭廚房里必不可少的物品。同時(shí)各種各樣的調(diào)味盒也成為設(shè)計(jì)師們的拿手“功課”，為迎合消費(fèi)者喜好，從材料、款式與創(chuàng)意上都花費(fèi)了不少心思。但是隨著生活水平的提高，人們對美食的追求隨之升高，各種各樣的調(diào)味品出現(xiàn)在我們的廚房里，讓食物變得美味的同時(shí)也讓我們手忙腳亂。傳統(tǒng)的調(diào)料盒雖然只有單一存放調(diào)料的功能，但卻是每個(gè)家庭廚房不可缺少的部分。

2 智能調(diào)料助手系統(tǒng)

文章中智能調(diào)料助手系統(tǒng)硬件采用ST公司的STM32為核心，軟件運(yùn)行在？滋COS II操作系統(tǒng)上。智能調(diào)料助手系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是一種全新的廚房理念，主要面對中高端客戶群體。對于現(xiàn)在社會追求綠色健康的飲食時(shí)尚來說，越來越多的人選擇自己動手去制作美食，智能調(diào)料助手系統(tǒng)作為主廚的小助手會非常便捷和智能地對主廚提供幫助，給使用者帶來非常棒的使用體驗(yàn)同時(shí)，也給廚房生活帶來非常多的樂趣。

智能語音控制調(diào)料輔助系統(tǒng)主要由ARM單片機(jī)核心系統(tǒng)、語音識別系統(tǒng)、語音合成系統(tǒng)、多組稱重系統(tǒng)、多組舵機(jī)控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)體現(xiàn)了智能電器，實(shí)現(xiàn)未來廚房生活的革命。

系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)：所需調(diào)料的語音控制和調(diào)度；取用調(diào)料重量的實(shí)時(shí)提醒；取用狀態(tài)提示；烹飪菜譜的按步驟適時(shí)提醒；全程語音合成提醒；液晶燈光按鍵人機(jī)交互界面。

3 智能調(diào)料助手硬件系統(tǒng)

系統(tǒng)由ARM單片機(jī)最小系統(tǒng)擴(kuò)展語音識別電路、多組稱重電路、多組舵機(jī)控制電路、步進(jìn)電機(jī)電路、語音合成電路和液晶燈光按鍵電路構(gòu)成。硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì)功能如下：

（1）語音識別電路：通過語音識別芯片采集聲音信息，ARM3主控模塊進(jìn)行處理，使得各個(gè)模塊協(xié)調(diào)運(yùn)作。如：當(dāng)需要鹽時(shí)，說出“鹽”，則通過麥克風(fēng)檢測語音，送到語音識別芯片，識別出該指令，調(diào)料盒將鹽轉(zhuǎn)到面前，并將調(diào)料盒蓋子打開。

（2）多組稱重電路：對調(diào)料進(jìn)行重量采集及管理。當(dāng)獲取調(diào)料以后，測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量當(dāng)前調(diào)料的取用重量，并發(fā)送給單片機(jī)處理。如：舀出一勺鹽后，系統(tǒng)會發(fā)出語音“10克”。

（3）步進(jìn)電機(jī)電路：轉(zhuǎn)動所需調(diào)料盒到烹飪者正前方位置，方便取用。

（4）多組舵機(jī)控制電路：在取用調(diào)料時(shí)，自動打開調(diào)料盒蓋，免去烹飪者開蓋操作，使用更便捷。

（5）語音合成電路：利用語音合成技術(shù)，輸出各種提示和介紹語音給烹飪者，指導(dǎo)烹飪和提示工作狀態(tài)。

（6）液晶燈光按鍵電路：使用液晶和按鍵實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的文字燈光提示以及功能的按鍵選擇。在智能調(diào)料助手系統(tǒng)工作期間取用過調(diào)料、余料不足等狀態(tài)，系統(tǒng)會用語音和LED燈同時(shí)提醒。

（7）菜譜工作模式：提前存入菜譜，可以通過液晶屏選擇所要烹飪菜品，使用語音或按鍵控制“下一步”操作，即可根據(jù)菜譜，在語音提示下完成整個(gè)烹飪過程。

（8）系統(tǒng)配置：上位機(jī)可通過WIFI進(jìn)行系統(tǒng)工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)的更新，添加食材種類和食材替換，更改菜譜等。

（9）STM32最小系統(tǒng)：STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核。本系統(tǒng)采用STM32F103RET6做為系統(tǒng)主芯片，具有64K的片內(nèi)RAM，512K的片內(nèi)flash。系統(tǒng)時(shí)鐘頻率可工作在72MHz，若從flash執(zhí)行代碼，STM32功耗僅36mA。STM32內(nèi)部集成高性能外設(shè)，如1μs的雙12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻轉(zhuǎn)速度，內(nèi)部具有8MHz的RC震蕩，可經(jīng)過倍頻后直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘。STM32提供了一個(gè)SysTick定時(shí)器，可以提供操作系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)拍。

4 智能調(diào)料助手軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件部分是在Keil MDK環(huán)境下編制的，設(shè)計(jì)運(yùn)行在μCOSII操作系統(tǒng)上，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。μCOSII是一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點(diǎn)即為實(shí)時(shí)性，可以讓多個(gè)任務(wù)同時(shí)獨(dú)立工作，并且互不干擾。因此，智能調(diào)料盒系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，分成了若干個(gè)獨(dú)立子任務(wù)，使每個(gè)模塊都可以獨(dú)立工作，同時(shí)又緊密協(xié)同。首先要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)計(jì)，其主程序框圖如圖2所示。

（4）在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，沒當(dāng)調(diào)料被取出時(shí)，系統(tǒng)會語音提示當(dāng)前獲取重量，所以傳感器要隨時(shí)檢測重量的變換，并將變化的值通過語音合成芯片反饋給使用者。

（5）智能調(diào)料盒系統(tǒng)可通過LCD顯示屏查看菜譜及調(diào)料的剩

余情況，系統(tǒng)基本信息的設(shè)定和選擇都由按鍵與顯示模塊來完成。

（6）系統(tǒng)共有8路舵機(jī)，每個(gè)舵機(jī)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)都有自己的編號，在接收到指令后，相應(yīng)編號的舵機(jī)就會開始工作，打開或者關(guān)閉調(diào)料盒蓋。

（7）定位是系統(tǒng)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，系統(tǒng)把步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動前的狀態(tài)用存儲器記下來，此時(shí)面前的調(diào)料盒編號設(shè)置為Box1，下一狀態(tài)需要的調(diào)料盒編號設(shè)為Box2，將1周設(shè)置為8000個(gè)刻度，舵機(jī)每轉(zhuǎn)過1刻度都是固定的時(shí)間，通過控制輸入脈沖時(shí)間來控制調(diào)料盒轉(zhuǎn)動的位置，系統(tǒng)同時(shí)設(shè)有中位干簧管，可以用來矯正步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行誤差，使其轉(zhuǎn)動位置準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語

智能調(diào)料助手系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是一種全新的廚房理念，主要面對中高端客戶群體。對于現(xiàn)在社會追求綠色健康的飲食時(shí)尚來說，越來越多的人選擇自己動手去做美食，智能調(diào)料助手系統(tǒng)作為廚房的小助手會非常便捷和智能地對主廚提供幫助，可以給使用者帶來非常棒的使用體驗(yàn)，同時(shí)也給廚房生活帶來很多的樂趣。