健康智能旋轉(zhuǎn)冰箱的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

芮林 章華

【摘 要】本文設(shè)計(jì)的是一款健康智能旋轉(zhuǎn)冰箱，包括下位機(jī)端和手機(jī)APP端，結(jié)合傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄食品的存儲(chǔ)時(shí)間點(diǎn)，設(shè)置食品能存放的最佳時(shí)間，一旦超出此時(shí)間限度，即可提醒用戶及時(shí)食用，避免累積造成食品浪費(fèi)。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)食品的旋轉(zhuǎn)存取，冰箱內(nèi)環(huán)境檢測(cè)，項(xiàng)目理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，具有一定的研究?jī)r(jià)值。

【關(guān)鍵詞】立體分層;旋轉(zhuǎn)存取;存取時(shí)間

中圖分類號(hào)： TU731.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）08-0032-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.012

【Abstract】This paper designs a healthy intelligent rotating refrigerator， including the lower computer terminal and mobile phone APP terminal. It combines sensor technology and wireless communication technology to detect and record the storage time point of food in real time. It sets the best time for food to be stored. Once it exceeds the time limit， it can remind users to eat in time and avoid food waste caused by accumulation. At the same time， it can realize the rotational access of food， the environmental detection of refrigerators， the project has strong theoretical and practical， and has a certain research value.

【Key words】Stereo Layering; Rotary Access; Access Time

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，冰箱設(shè)計(jì)制造水平的提高，冰箱的性能水平雖越來(lái)高，但卻無(wú)法解決諸如食品存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致浪費(fèi)以及提醒用戶及時(shí)食用的問(wèn)題。許多家庭或者上班族通常會(huì)趁周末休息時(shí)間進(jìn)行大采購(gòu)，將冰箱塞的滿滿的，殊不知，這種大采購(gòu)方式是非常危險(xiǎn)，危險(xiǎn)也則來(lái)自采購(gòu)的蔬菜水果本身含有硝酸鹽，硝酸鹽本身無(wú)毒，然而在儲(chǔ)藏一段時(shí)間之后，由于酶和細(xì)菌的作用，硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽是一種有毒物質(zhì)，它在人體內(nèi)與蛋白質(zhì)類物質(zhì)結(jié)合，可生成強(qiáng)致癌性亞硝酸鹽類物質(zhì)，存儲(chǔ)蔬菜水果不僅會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，而且會(huì)發(fā)生營(yíng)養(yǎng)素的損失。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，老式的家用電器都變得智能化，本文將感知、通信、上位機(jī)控制技術(shù)運(yùn)用到了冰箱，使得冰箱智能起來(lái)，不再因?yàn)榇蟛少?gòu)存儲(chǔ)發(fā)生危險(xiǎn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 功能設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)對(duì)冰箱模型中的每一層區(qū)域進(jìn)行了分塊化，使其存放區(qū)域更加區(qū)分化，達(dá)到分類存儲(chǔ)的目的。系統(tǒng)以51單片機(jī)作為下位機(jī)控制中心，能夠?qū)崿F(xiàn)冰箱內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、各格間壓力信號(hào)采集、按鍵控制、APP顯示和控制等功能，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程智能化監(jiān)控冰箱。

1.2 方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要包括以下模塊：壓力傳感器信號(hào)采集模塊、LCD12864顯示模塊、藍(lán)牙模塊、舵機(jī)控制模塊，由51單片機(jī)進(jìn)行控制，按鍵用來(lái)通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄食品的存儲(chǔ)時(shí)間點(diǎn)，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)藍(lán)牙發(fā)送給手機(jī)端，手機(jī)端APP實(shí)時(shí)顯示相關(guān)參數(shù)信息，設(shè)置食品能存放的最佳時(shí)間，一旦超出此時(shí)間限度，即可提醒用戶及時(shí)食用。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 壓力檢測(cè)電路

本系統(tǒng)的壓力檢測(cè)采用的是HX711，是一款高精度24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。具有兩路可選擇差分輸入，片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為32，64和128，片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器提供電源片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無(wú)需任何外接器件。其電路連接如下圖1所示。

2.2 按鍵掃描電路

按鍵電路如下圖所示，四個(gè)按鍵分別接在CC2530的GPIO口P3.2、P3.3、P3.4、P3.5，按下按鍵給GPIO四個(gè)I/O口接低電平。具體如下圖2所示。

2.3 液晶顯示電路

LCD12864內(nèi)置8192個(gè)16*16 點(diǎn)漢字，和128 個(gè)16*8 點(diǎn)ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。其電路分別接在單片機(jī)的P0口和P2口，具體如下圖所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)涉及到信號(hào)采集與處理，首先是系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)冰箱內(nèi)的格間是否可以存取，如果可以，則放入物品，通過(guò)傳感器檢測(cè)是否有物品放入，如果有則通過(guò)控制舵機(jī)關(guān)閉冰箱門，同時(shí)通過(guò)定時(shí)器設(shè)定物品存放時(shí)間點(diǎn)，提醒用戶及時(shí)食用。

4 手機(jī)APP設(shè)計(jì)

手機(jī)APP界面設(shè)計(jì)包括冰箱四個(gè)格間中是否存有食品的實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)包括物品存放時(shí)間設(shè)定，提醒食物食用的消息提醒。

5 系統(tǒng)測(cè)試

本設(shè)計(jì)需要在以下幾方面進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試如下。

（1）壓力傳感器：搭建一個(gè)獨(dú)立的壓力傳感器，通過(guò)不斷增加物品來(lái)提到平臺(tái)上的重量并記錄，從而推測(cè)不同質(zhì)量的物品對(duì)應(yīng)的電阻值。然后改變環(huán)境溫度測(cè)試不同溫度下的溫度對(duì)壓力傳感器的影響。

（2）LCD1286顯示：先全部點(diǎn)亮觀察顯示屏是否可以正常顯示。顯示幾個(gè)文字?jǐn)?shù)字，檢查顯示屏字庫(kù)是否可以正常使用。

（3）時(shí)鐘模塊：對(duì)時(shí)鐘模塊進(jìn)行設(shè)置并通過(guò)LCD12864顯示屏進(jìn)行顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，比對(duì)時(shí)間是否準(zhǔn)確無(wú)誤。

（4）藍(lán)牙模塊：將藍(lán)牙模塊接入單片機(jī)并通過(guò)手機(jī)APP進(jìn)行通信確保手機(jī)可以和硬件正常連接，保證后期通行正常進(jìn)行。

（5）360°舵機(jī)：通過(guò)不斷輸出不同脈寬的pwm波記錄下不同脈沖的波使舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

（6）按鍵：通過(guò)萬(wàn)用表檢測(cè)按鍵按下是否導(dǎo)通。

6 總結(jié)

本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)在于突破傳統(tǒng)冰箱模式，實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新，并使其走向智能化，將會(huì)引導(dǎo)未來(lái)冰箱領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。通過(guò)現(xiàn)代科技的不同組合，滿足現(xiàn)代人健康化的需求且具有個(gè)性化。冰箱大小可以根據(jù)場(chǎng)所空間，個(gè)人興趣愛(ài)好進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)量身定制，隨心所欲，所以設(shè)計(jì)思路就是讓冰箱更加自由化、智能化。

6.1 功能實(shí)現(xiàn)

（1）冰箱內(nèi)部采用立體式分層結(jié)構(gòu)，大大增加了內(nèi)部存儲(chǔ)空間，且每一層采用分隔式空間，使內(nèi)部空間更加區(qū)分化，便于存放物品。

（2）每次物品放入冰箱的瞬間，可在液晶顯示屏上記錄并顯示出時(shí)間，且可設(shè)置物品的存放時(shí)間，方便用戶實(shí)時(shí)查看。

（3）通過(guò)手機(jī)APP及按鍵控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱門的智能旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到食物“先放先出”的目的。

6.2 創(chuàng)新應(yīng)用

可通過(guò)按鍵或者手機(jī)APP設(shè)置食品能存放的最佳時(shí)間，一旦超出此時(shí)間限度，即可提醒用戶及時(shí)食用，避免累積造成食品浪費(fèi)。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)健康實(shí)時(shí)提醒，每天的固定時(shí)間點(diǎn)提醒用戶食用什么，符合現(xiàn)代人的健康飲食習(xí)慣。

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