基于STC15的奶油攪拌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

呂龍龍

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，運(yùn)城　044000）

近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展，中國(guó)各個(gè)行業(yè)都在發(fā)生變革。今天人們的生活節(jié)奏也在變快，與之對(duì)應(yīng)的蛋糕行業(yè)也在快速發(fā)展。《2018-2023年中國(guó)藝術(shù)蛋糕行業(yè)市場(chǎng)前瞻與未來(lái)投資戰(zhàn)略分析報(bào)告》分析了藝術(shù)蛋糕行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模在不斷的擴(kuò)大、蛋糕的接受人群也在從兒童發(fā)展到老人?，F(xiàn)在投資蛋糕行業(yè)也是普通老百姓最熱門的一個(gè)行業(yè)。隨著蛋糕行業(yè)的發(fā)展與擴(kuò)大，由于蛋糕設(shè)備不精致，導(dǎo)致對(duì)糕點(diǎn)師的技藝水平要求比較高。但是由于蛋糕培訓(xùn)學(xué)校水平不一，導(dǎo)致好多個(gè)體戶投資失敗，針對(duì)奶油攪拌問(wèn)題我設(shè)計(jì)了一個(gè)奶油攪拌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

1　奶油攪拌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成

奶油攪拌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由STC15W4K32S4主系統(tǒng)與STC15從系統(tǒng)組成，STC15W4K32S4主系統(tǒng)結(jié)合STC15開發(fā)的上位機(jī)對(duì)奶油攪拌機(jī)的奶油硬度、壓力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.1　主設(shè)備系統(tǒng)

主設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)主系統(tǒng)采用了STC15W4K32S4處理器，它可以快速處理通信模塊收到的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理完成以后發(fā)送給顯示模塊。主設(shè)備的功能包括奶油攪拌機(jī)的硬度、壓力和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并且對(duì)從設(shè)備進(jìn)行操作。

1.2　從設(shè)備系統(tǒng)

從設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)可以得出，從設(shè)備的功能包括電源模塊、NRF24L01無(wú)線模塊、傳感器和AD模塊。它的工作原理是各類傳感器工作以后，AD模塊開始模數(shù)轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換完成以后把數(shù)據(jù)發(fā)送到STC15W4K32S4處理器，處理器接受的信號(hào)以后開始數(shù)據(jù)處理，最后把處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送到無(wú)線模塊，繼而實(shí)現(xiàn)從設(shè)備與主設(shè)備信息通信。通信模塊采用的是全雙工通信，這樣可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，這樣可以避免信道之間的干擾。

2　部分元器件介紹

本系統(tǒng)采用的元器件主要有STC15W4K32S4處理器、壓力傳感器、光敏傳感器、A/D模塊、JF24D無(wú)線模塊、電源模塊、數(shù)碼管。

2.1　STC15W4K32S4處理器

STC15W4K32S4系列單片機(jī)是STC增強(qiáng)型8051單片機(jī)最新技術(shù)結(jié)晶，寬電源電壓（2.4～5.5V），無(wú)須轉(zhuǎn)換芯片可直接與PC機(jī)USB接口進(jìn)行通信；增強(qiáng)型8051單片機(jī)集成了上電復(fù)位電路與高精準(zhǔn)R/C振蕩器，給單片機(jī)芯片加上電源就可跑程序；可在線編程與在線仿真，一顆芯片既是目標(biāo)芯片，又是仿真芯片；集成了大容量的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及EEPROM，增加了定時(shí)器、串行口等基本功能部件，集成了A/D、PCA、比較器、專用PWM模塊、SPI等高功能接口部件，可大大簡(jiǎn)化單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的外圍電路，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)捷，系統(tǒng)性能更加高效、可靠。

2.2　JF24D無(wú)線模塊

本系統(tǒng)采用了JF24D無(wú)線模塊，從而實(shí)現(xiàn)主設(shè)備與從設(shè)備的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。無(wú)線收發(fā)模塊JF24D整合了高頻鍵控（GFSK）收發(fā)電路的功能，以特小體積更低成本實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。JF24D的傳輸速率為1M，具有81個(gè)通道可任意設(shè)置而互不干擾?？稍趽頂D的ISM 頻段中達(dá)到穩(wěn)定可靠的短距離數(shù)據(jù)傳輸。

2.3　數(shù)碼管顯示模塊

本系統(tǒng)的采用的是6位共陰數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極（COM）的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。

3　奶油攪拌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其程序用來(lái)完成奶油硬度信息的接受與傳輸；實(shí)現(xiàn)對(duì)奶油攪拌機(jī)的監(jiān)視與控制。

3.1　主設(shè)備工作原理

首先主設(shè)備上電，各個(gè)模塊開始初始化。其次讀取從設(shè)備發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)，判斷數(shù)據(jù)是否正確，如果不正確，數(shù)據(jù)再次發(fā)送，直到數(shù)據(jù)正確接受并實(shí)時(shí)顯示。然后判斷接受值是不是于設(shè)定值，如果讀出的數(shù)據(jù)小于設(shè)定值，則打開電動(dòng)機(jī)開關(guān)，進(jìn)行攪拌，如果讀出的數(shù)據(jù)大于設(shè)定值，則關(guān)閉電動(dòng)機(jī)開關(guān)，停止攪拌，可以到奶油攪拌程度的控制。

3.2　從設(shè)備工作原理

從設(shè)備電源模塊首先工作以后，其次各個(gè)模塊開始初始化，傳感器工作以后，再進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成以后把數(shù)據(jù)發(fā)送到STC15W4K32S4處理器。STC15W4K32S4處理器開始接受壓力傳感器發(fā)送的信息，判斷數(shù)據(jù)是否有效，如果數(shù)據(jù)是無(wú)效，程序返回到重新讀取壓力傳感器數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)有效，把有效數(shù)據(jù)發(fā)送到主設(shè)備。為了避免干擾信號(hào)，對(duì)信息進(jìn)行濾波處理，提高設(shè)備的精度。

3.3　數(shù)據(jù)處理的算法

數(shù)據(jù)處理的算法是PID算法，在工業(yè)應(yīng)用中PID及其衍生算法是應(yīng)用最廣泛的算法之一。

4　結(jié)束語(yǔ)

奶油攪拌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用了 STC15W4K32S4微控制器對(duì)攪拌機(jī)內(nèi)部奶油的硬度進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)計(jì)的奶油攪拌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以減輕烘焙時(shí)的難度，提高蛋糕的成品率和口感，具有很好的應(yīng)用前景。

[1]廉靜杰，壓力計(jì)量檢定中常見(jiàn)問(wèn)題及其對(duì)策分析[J].科技傳播，2011（14）.