基于STM32的共享恒溫箱系統(tǒng)

陳曉萱 秦樹霞

摘 要：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中存在的溫度是不可忽略的因素。但是，在工業(yè)生產(chǎn)中難以掌握控制，對于目標(biāo)嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝，溫度過高或過低會(huì)對生產(chǎn)效率和質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。本設(shè)計(jì)在單片機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)基于基于單片機(jī)的共享恒溫箱系統(tǒng)，能夠利用傳感器對恒溫箱內(nèi)的溫度、密碼鎖狀態(tài)、工作模式等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，通過微控制器的控制處理做出相應(yīng)的處理（制冷、制熱、開鎖等），并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。該系統(tǒng)以節(jié)能高效為出發(fā)點(diǎn)，適用于多種場所。

關(guān)鍵詞：STM32；共享；恒溫箱；恒溫器

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高。手機(jī)下單外賣、網(wǎng)購生鮮已慢慢成為人們的日常消費(fèi)習(xí)慣。然而外賣、生鮮送達(dá)后，有的顧客不能及時(shí)拿取，而配送員就需要等待。日復(fù)一日，每日如此，無疑大大浪費(fèi)了時(shí)間、精力、金錢。恒溫存儲(chǔ)箱的出現(xiàn)能緩解此矛盾，方便大家的生活，同時(shí)緩和配送員和顧客之間微妙的緊張關(guān)系，使得學(xué)生黨、上班族等不必再在工作時(shí)為下單的卡點(diǎn)而煩惱，配送員也不必再為配送的準(zhǔn)時(shí)送達(dá)而費(fèi)神費(fèi)力。

1 恒溫箱的介紹

恒溫器的使用主要在實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域。在實(shí)驗(yàn)室，特別是在生物實(shí)驗(yàn)室，我們對恒溫實(shí)驗(yàn)環(huán)境有嚴(yán)格的要求，以獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，更準(zhǔn)確的研究成果對我們所產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)際應(yīng)用起到了積極的作用。我們的生物、農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展有很大的進(jìn)步效果。因此，對于實(shí)驗(yàn)室來說，恒溫器的作用是非常重要的，這將對我們實(shí)驗(yàn)室的研究過程和結(jié)果有很大的影響。

在工業(yè)生產(chǎn)中，節(jié)溫器被廣泛使用，直接生產(chǎn)產(chǎn)品。因此，恒溫器在工業(yè)中的作用更不重要。同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，我們對恒溫器的要求較為嚴(yán)格，如質(zhì)量可靠性、恒溫器的維護(hù)和管理成本、恒溫器本身的價(jià)格等。因此，我們更注重恒溫環(huán)境的維護(hù)，恒溫環(huán)境的穩(wěn)定性是基于我廠產(chǎn)品恒溫環(huán)境的后續(xù)發(fā)展和相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的。

醫(yī)用恒溫器主要用于藥物和試劑的儲(chǔ)存和運(yùn)輸；疫苗、血液的冷藏和保溫、透析液加熱、生理鹽水加熱等。從上面我們可以清楚地看到恒溫器的重要作用。對于醫(yī)學(xué)來說，恒溫器總是處于相當(dāng)重要的位置。在制藥行業(yè)，藥物、試劑、疫苗、血液等。與民生有關(guān)的關(guān)系最終被用于人民。因此，儲(chǔ)存此類藥物對于患者的生命和健康尤為重要。因此，恒溫器在實(shí)驗(yàn)研究、工業(yè)生產(chǎn)和民生工程中發(fā)揮著重要作用。恒溫器對我國的科技水平越來越重要，國民經(jīng)濟(jì)更加繁榮，人民的健康一直在發(fā)揮著重要的作用。

2 國外相關(guān)研究情況

2017年，我國共享冰箱也如歐洲國家一樣，僅將普通冰箱或冷柜置于公眾場合供群眾使用。同樣也出現(xiàn)了有人背著包將食品一掃而空的現(xiàn)象。為制止這種不良行為，有公益組織設(shè)置了志愿者負(fù)責(zé)監(jiān)督和引導(dǎo)人們使用共享冰箱。2018年1月左右，則出現(xiàn)了智能貨柜式的共享冰箱。消費(fèi)者通過掃碼打開冰箱門挑選貨物，拿貨成功后關(guān)上冰箱門，系統(tǒng)會(huì)識別拿走的物品，自動(dòng)進(jìn)行扣款。旨在用市場經(jīng)濟(jì)來調(diào)節(jié)“共享”供需。而到了3月份，一種具有冷藏功能的“生鮮快遞柜”大量進(jìn)駐各個(gè)社區(qū)，線上購買的生鮮凍品可以直接放到智能柜里保存，消費(fèi)者只需掃碼自提即可。據(jù)項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，未來這種“共享冰箱”會(huì)進(jìn)駐深圳超過1000家社區(qū)。在多位業(yè)內(nèi)人士看來“共享冰箱”可以幫助解決新鮮電子商務(wù)“最后公里”的分銷問題，但由于成本高，是否能承受真實(shí)市場的考驗(yàn)，尚不清楚。同年4月份，深圳大學(xué)宿舍大門口設(shè)置了外賣柜，學(xué)生們只要輸入取餐碼、或在手機(jī)上點(diǎn)擊取餐，就能在柜箱里取到所預(yù)訂的外賣。共享冰箱的概念最先來源于西班牙巴斯克地區(qū)，將常見的兩門冰箱固定在一個(gè)位置之后，即可供行人任意使用。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)的作用是對電子鎖模塊和制冷制熱模塊進(jìn)行指令的傳輸工作。其主要實(shí)現(xiàn)的功能是：實(shí)時(shí)監(jiān)控管理密碼鎖模塊和溫度控制模塊。打開VB程序，進(jìn)入登陸界面，有登陸和修改密碼的按鈕，點(diǎn)登陸冊彈出登陸窗口，修改密碼彈出修改密碼窗口，修改完成的密碼通過串口發(fā)送至單片機(jī)，替換原密碼。登陸完成之后，進(jìn)入監(jiān)控界面，顯示密碼鎖的狀態(tài)是開或關(guān)，當(dāng)前模式是制冷或者制熱，單片機(jī)返回的當(dāng)前溫度是多少。后附模式調(diào)換按鈕，按下后可修改當(dāng)前模式，并將該指令通過串口發(fā)送給單片機(jī)。

3.2 下位機(jī)系統(tǒng)

主要是分為三個(gè)模塊：電子鎖模塊、溫度檢測模塊和制冷制熱模塊。下位機(jī)是以單片機(jī)為核心，下位機(jī)系統(tǒng)能夠接受來自上位機(jī)發(fā)來的指令，將溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過串口傳遞到上位機(jī)系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

可以把程序區(qū)分兩個(gè)階段：一個(gè)是通電或復(fù)位后開始加熱。程序主要用于按鍵設(shè)置，顯示屏顯示設(shè)定溫度；二是檢測并顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)溫度，并根據(jù)檢測結(jié)果控制電加熱器。此時(shí)，系統(tǒng)不從鍵盤接收輸入。因此，程序可分為以下功能模塊：溫度設(shè)置和啟動(dòng)；顯示；溫度檢測；溫度控制和報(bào)警。

4.1 鍵盤管理模塊

上電或復(fù)位后，系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤管理狀態(tài)。當(dāng)檢測到鑰匙關(guān)閉時(shí)，應(yīng)首先消除抖動(dòng)。在這種情況下，采用軟件延遲方法來確定密鑰是否在時(shí)間延遲之后關(guān)閉。然后將設(shè)定值發(fā)送到預(yù)設(shè)溫度數(shù)據(jù)區(qū)，調(diào)用溫度合法檢測報(bào)警程序，當(dāng)設(shè)定溫度超過最大值（如90℃）時(shí)，報(bào)警，當(dāng)啟動(dòng)鍵關(guān)閉后，開始加熱。

鍵盤設(shè)定：用于溫度設(shè)定。共三個(gè)按鍵。

KEY1（P1.1）：狀態(tài)切換；溫度設(shè)置確認(rèn)；溫度重新設(shè)定。

KEY2（P1.2）：設(shè)置溫度“+”。

KEY3（P1.3）：設(shè)置溫度“-”。

系統(tǒng)通電后，所有數(shù)碼管顯示為零。根據(jù)KEY1的次數(shù)確定顯示的狀態(tài)。根據(jù)相應(yīng)的狀態(tài)，使用KEY2和KEY3進(jìn)行加減。設(shè)定溫度后，按KEY1確認(rèn)。系統(tǒng)開始測量溫度并打開加熱器。

4.2 顯示模塊

顯示子例程的功能是將緩沖器的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3個(gè)BCD碼，然后將其存儲(chǔ)到100位、10位、3個(gè)顯示緩沖器中，并將其發(fā)送到串行端口。并利用單片機(jī)的P2端口動(dòng)態(tài)掃描數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能夠顯示設(shè)定溫度并測量溫度。

4.3 溫度報(bào)警模塊

報(bào)警子程序流程如圖11所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)檢測到當(dāng)前溫度值高于設(shè)定溫度值3℃時(shí)，電加熱器同時(shí)關(guān)閉。為防止誤報(bào)，設(shè)置報(bào)警允許標(biāo)志。只有當(dāng)允許報(bào)警時(shí)，溫度值高于設(shè)定溫度時(shí)，才會(huì)發(fā)出警報(bào)。

5 總結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展，我國科技與人們?nèi)粘Ｉ畹乃揭苍诓粩嗵岣?，極大地帶動(dòng)著共享恒溫箱系統(tǒng)的發(fā)展，而stm32單片機(jī)處于該系統(tǒng)的核心位置，通過半導(dǎo)體制冷片的運(yùn)用，提高了系統(tǒng)制熱、制冷的能力，進(jìn)一步強(qiáng)化了共享恒溫箱系統(tǒng)的發(fā)展；因此，相關(guān)的設(shè)計(jì)研究人員需要在日后的工作過程中加強(qiáng)對相關(guān)領(lǐng)域的研究，進(jìn)而推動(dòng)我國社會(huì)生活水平的提高。

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