1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 计算机科学与技术 班级学号： 计科 1213 23 学生姓名： 苏娅妮 指导教师： 于雅楠 讲师 二一七年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计智能冰箱数据采集及平台的设计与实现小标题 提交之前查一下系统Design and implementation of data acquisition and Design platform of intelligent refrigerator专业班级：计科 1213学生姓名：苏娅妮指导教师：于雅楠 讲师学 院：信息
2、技术工程学院2017 年 06 月摘 要电冰箱是人类生活中不可缺少的一个电器，随着科学技术的不断提高，电冰箱也根据人类需求向着智能化的方向发展。在如今，人们对于电冰箱功能的需求不仅仅限于保存食物，而是在保存食物的基础上能帮助人们合理科学的管理电冰箱内部的食物。人们把食物保存在电冰箱内后，常常忘记电冰箱内还保存着什么食物，而且不同品种的食物最佳保存环境也是不同的，如果对食物处理的不够及时就会使食物腐败得更迅速，从而造成食物浪费。智能电冰箱是在拥有普通电冰箱的低温保存食物功能的同时，拥用一套智能化的系统。在本智能系统中，硬件部分分为三个模块，分别为温度数据测量模块、湿度数据测量模块和重量数据测量模
3、块。测试系统使用了单片机、温湿度感应器、压力应变片、ADC 模数信号转换器和 LED 显示屏等元件来实现系统的开发。使用温湿度感应器测量温度和湿度数据，同时采用应变片来测量重量数据，将采集到的数据传送给系统核心元件单片机进行统一控制处理。由于应变片测量到的数据是模拟信号，不能直接传送给单片机，所以在应变片与单片机之间增加一个 ADC 模数信号转换器，把压力传感器采集的模拟信号转换为数字信号。最终，测试数据由单片机分析处理后传送给 LED 显示屏进行显示。经过反复多次测试，本系统能够达到开题提出的温度数据测量、湿度数据测量、重量数据测量和 LED 屏显示功能。这样人们就可以通过智能系统查看电冰箱
4、内的各项数据，合理化管理电冰箱内的食物，使食物保存在最佳环境，让食物最大限度的保持新鲜度。关键词：智能电冰箱；食物保存；食物管理；传感器；ABSTRACTRefrigerator is an indispensable electrical appliance in human life. With the continuous improvement of science and technology, refrigerators are developing in an intelligent way according to human needs. Nowadays, the dema
5、nd for the function of refrigerators is not limited to the preservation of food, but to help people to manage the food inside the refrigerator reasonably and scientifically.People keep food in the refrigerator, the refrigerator is still preserved and often forget what food, but also the different va
6、rieties of food preservation environment, if not timely processing of food will make food spoilage more quickly, resulting in waste of food. Smart refrigerators are equipped with a set of intelligent systems, which have the function of keeping food in low temperature while the ordinary refrigerator.
7、 In this intelligent system, the hardware part is divided into three modules, which are temperature data measurement module, humidity data measurement module and weight data measurement module. The test system uses single-chip microcomputer, temperature and humidity sensors, pressure and strain gaug
8、es, ADC analog to digital signal converter and LED display device to realize the system development. The temperature and humidity data are measured by using a temperature and humidity sensor. At the same time, the strain gauge is used to measure the weight data. The collected data is transferred to
9、the core component of the system, which is controlled by a single chip microcomputer. The strain gauge measuring data to analog signal is not directly transmitted to the microcontrollers, so adding a ADC analog to digital signal converter between the strain gauge and the microcontrollers, converts t
10、he analog signal into digital signal acquisition pressure sensor. Finally, the test data is processed by a single chip microcomputer and sent to the LED display for display.After repeated testing, the system can achieve the opening the measured temperature data and humidity data measurement, weight
11、data measurement and LED screen display function. In this way, people can view the data in the refrigerator through the intelligent system, rationalize the food in the refrigerator, keep the food in the best environment, and keep the food to a maximum extent fresh.Key Words：The intelligent refrigera
12、tor；The food preservation；The food management；SensorI目 录1 绪论 .11.1 研究意义 .11.2 研究现状 .12 系统分析 .32.1 需求分析 .32.1.1 开发前景 .32.1.2 具备功能 .32.2 可行性分析 .42.2.1 技术可行性 .42.2.2 经济可行性 .42.2.3 法律可行性 .43 相关技术和工具介绍 .53.1 STM32F103C8T6 单片机 .53.2 单片机最小系统 .53.3 Keil MDK.53.4 CS5530ADC.53.5 SHT11 温湿度传感器 .63.6 LCD1602 显示屏
13、 .73.7 应变片 .84 系统设计 .94.1 系统电路图 .94.2 系统流程图 .104.3 PCB 电路板设计图 .105 系统实现 .126 系统测试 .136.1 测试的重要性 .136.2 测试的目的 .136.3 测试方法 .136.4 测试结果 .13II结 论 .15参考文献 .16致 谢 .17天津职业技术师范大学 2017 届本科生毕业设计11 绪论1.1 研究意义在 20 世纪以前，使用电冰箱存储食物是不可想象的，长久以来人们为了保存食物非经周折，想出了许多的方法来保存食物，比如使用食盐、风干等。自 1913 年第一台电冰箱问世以来，电冰箱随着科技的发展和人们对于电
14、冰箱功能的需求不断发生变化。现在的社会生活中，人们的生活节奏越来越快，还有对生活水平要求的不断提高，人们对于电冰箱不再限于是一个简单的食物保鲜工具，而是能像智能手机，智能电视等，成为拥有保鲜制冷技术的家庭食物及健康管理的终端。在没有智能冰箱前，普通的电冰箱仅拥有制冷保鲜的功能，人们把食物放进冰箱后会随着记忆力的减退，或是食物放在冰箱深处等原因，忘记了保存在冰箱内的食物。普通的生鲜食物通常只有极短暂的保存时间，不同的种类的食物最佳保存环境也是不同的。人们在保存生鲜食物时，常常因为忘记食物的存在使食物腐败在冰箱内，超过保质期、或是使食物在不适宜的环境下保存容易导致食物的加速腐败。这样就造成了食物的
15、浪费，对电冰箱的管理容易出错。因此，有必要通过电冰箱数据的采集系统，以全新的管理模式来管理电冰箱。通过设计与实现此系统，完成对电冰箱内部的温度数据采集、湿度数据采集及食物重量数据采集功能，帮助管理电冰箱减少食物腐败过期。1.2 研究现状家电的智能化已经成为一种趋势，正在走进我们的生活。这几年来，很多的传统家电厂商纷纷推出智能化的产品，如智能电视、智能冰箱、智能空调、智能电饭煲，甚至小小的智能插座也都智能化了。智能家电智能化带来的盛宴驱使几乎所有的厂商都不敢落后。韩国电子巨头三星自然也不例外。三星公司在两年前就开始研发智能冰箱，并推出了三星智能冰箱 Family Hub。该冰箱运行的是三星 Ti
16、zen 系统，在这块显示器上用户可以像使用电脑一样查询到许多信息，比如日历、新闻资讯、天气、备忘录、食谱、食物过期提醒、社区附近的打折信息或者用于给其他家庭成员留言的便利贴功能。在冰箱内部，Family Hub 内置有三个摄像头，用户可通过智能手机远程监控冰箱门的开启情况，也可以实时查看冰箱内食物的存储、保鲜情况。在我国，美的推出了智能冰箱“OS 集智”，本款搭载阿里 YunOS 操作系统实现天津职业技术师范大学 2017 届本科生毕业设计2冰箱与用户、与手机的交互，最关键的是，通过 ArcSoft 实时图像识别系统，对食材进行识别及实时管理，将冰箱的“智能” 化向前推进一大步。搭载 ArcS
17、oft 最新研发的实时图像识别系统，冰箱内置百万级像素高清摄像头，可根据用户放入的食材进行实时识别，识别服务器具备瞬时响应能力。用户通过手机 APP，即可实时查看冰箱内食材存储情况。在常见食材的基础上，通过不断丰富识别食材的种类，智能记录用户的日常饮食数据，集合大数据云计算、深度学习，分析出用户的饮食习惯，并给出营养膳食建议。此外，美国虹软(ArcSoft) 还推出基于冰箱智能屏，通过冰箱外部摄像头及虹软手势控制技术，在厨房等不便触摸屏幕的情况下无需打开冰箱。天津职业技术师范大学 2017 届本科生毕业设计32 系统分析2.1 需求分析2.1.1 开发前景自 1913 年世界第一台电冰箱在美国
18、芝加哥诞生以来，电冰箱就随着科技的发展不断的变化，才形成了现在我们常见到的家庭电冰箱，具有冷藏、冷冻食物的功能。如今科学技术飞速发展，单片机在家电中的应用也越来越广泛，利用单片机不仅大大提高了电器的智能程度，还能增加功能。单片机有高集成度、体积小、高可靠，控制能力强，易拓展等优点，适用于开发各种电子设备。智能冰箱开发中最重要的部分是微处理器（单片机），主要通过对微处理器的编程控制，能够做到实时控制系统操作。对于电冰箱内食物的管理，一直是由人工操作，需要人通过记忆力来管理食物存放进电冰箱的时间、存放数量等，这种方式极易产生错误。所以必须将以前的人工操作改变为规范的由单片机管理才能适应现在社会生活
19、的需要。为此，拟开发“智能冰箱数据采集及平台的设计与显示”，来改变现在由人工操作的现状，通过合理的使用单片机，实现对电冰箱内食物管理过程中的信息进行合理、高效和科学的管理，以提高工作效率，保证能让食物保存在最佳环境。智能化是家电如今发展的一种趋势，随着购买家电的主要人群变为 80 后以及90 后，对于电冰箱的要求也越来越高，生产商也纷纷发表自己的智能化家电，其中电冰箱的要求就已经不是简简单单的冷藏冷冻食物，而是如何科学、合理的冷藏冷冻食物，更具备了智能管理功能。智能化、云端融合以及人机交互已成为了家电行业的必要发展趋势。2.1.2 具备功能为电冰箱管理者提供方便、快捷的方法，系统的对电冰箱进行
20、合理的管理，实现智能化工作，节省大量时间和避免食物的浪费，拟开发一套电冰箱数据采集系统，具体功能如下：1、拥有温度数据采集功能，能测量电冰箱内温度数据。2、拥有湿度数据采集功能，能测量电冰箱内湿度数据。3、拥有重量数据采集功能，能测量电冰箱内存放的食物的重量数据。天津职业技术师范大学 2017 届本科生毕业设计44、能把采集到的温度数据、湿度数据和重量数据汇总后显示在 LED 显示屏上。2.2 可行性分析2.2.1 技术可行性在当前的科学环境下，单片机的技术越来越成熟，所以设计系统完全可以实现。根据课题的要求而制定出总体设计方案，不能脱离现实过于理想化。技术可行性就是使用现在拥有的相对成熟的技
21、术来设计系统功能，简单来说就是使用单片机、ADC（ Analog-to-Digital Converter，模数转换器）、应变片、温湿度传感器和 LED显示屏来开发系统，在现在的环境下是完全可行的。2.2.2 经济可行性开发一个新系统，需要考虑在合理的预算下完成合理的系统。预算过高，在实际开发过程中可能会造成资金链短缺，而影响到系统的开发；预算太低，会缺乏资金来购买所需要的零器件，也会影响到系统的开发。所以，有一个合理的预算在系统开发中是十分必要的。对于本系统而言，需要的零器件不多，只需购买所需零器件就可以搞定本项目，是完全可行的。2.2.3 法律可行性根据国家法律法规，系统的开发与设计不得使用非法工具，侵犯他人权益。本系统的开发和设计所使用的元器件以及工具符合国家法律法规，不会与法律法规产生冲突，同时尊重他人版权等相关事宜，所以在法律层面上本系统的开发与设计的完全可行的。
