呂龍龍

（運城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，運城　044000）

近年來物聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展，中國各個行業(yè)都在發(fā)生變革。今天人們的生活節(jié)奏也在變快，與之對應(yīng)的蛋糕行業(yè)也在快速發(fā)展。《2018-2023年中國藝術(shù)蛋糕行業(yè)市場前瞻與未來投資戰(zhàn)略分析報告》分析了藝術(shù)蛋糕行業(yè)的市場規(guī)模在不斷的擴大、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行業(yè)。隨著蛋糕行業(yè)的發(fā)展與擴大，由于蛋糕設(shè)備不精致，導(dǎo)致對糕點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)致好多個體戶投資失敗，針對奶油攪拌問題我設(shè)計了一個奶油攪拌機監(jiān)控系統(tǒng)。

1　奶油攪拌機監(jiān)控系統(tǒng)組成

奶油攪拌機監(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)的上位機對奶油攪拌機的奶油硬度、壓力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時監(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的硬度、壓力和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時顯示，并且對從設(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)送到無線模塊，繼而實現(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，這樣可以實現(xiàn)點對點通信，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無線模塊、電源模塊、數(shù)碼管。

2.1　STC15W4K32S4處理器

STC15W4K32S4系列單片機是STC增強型8051單片機最新技術(shù)結(jié)晶，寬電源電壓（2.4～5.5V），無須轉(zhuǎn)換芯片可直接與PC機USB接口進(jìn)行通信；增強型8051單片機集成了上電復(fù)位電路與高精準(zhǔn)R/C振蕩器，給單片機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器、數(shù)據(jù)存儲器以及EEPROM，增加了定時器、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，可大大簡化單片機應(yīng)用系統(tǒng)的外圍電路，使單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計更加簡捷，系統(tǒng)性能更加高效、可靠。

2.2　JF24D無線模塊

本系統(tǒng)采用了JF24D無線模塊，從而實現(xiàn)主設(shè)備與從設(shè)備的無線數(shù)據(jù)傳輸。無線收發(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)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。

3　奶油攪拌機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計，其程序用來完成奶油硬度信息的接受與傳輸；實現(xiàn)對奶油攪拌機的監(jiān)視與控制。

3.1　主設(shè)備工作原理

首先主設(shè)備上電，各個模塊開始初始化。其次讀取從設(shè)備發(fā)過來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)CRC校驗，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)正確接受并實時顯示。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，則打開電動機開關(guān)，進(jìn)行攪拌，如果讀出的數(shù)據(jù)大于設(shè)定值，則關(guān)閉電動機開關(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，對信息進(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

奶油攪拌機監(jiān)控系統(tǒng)采用了 STC15W4K32S4微控制器對攪拌機內(nèi)部奶油的硬度進(jìn)行檢測。設(shè)計的奶油攪拌機監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以減輕烘焙時的難度，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，壓力計量檢定中常見問題及其對策分析[J].科技傳播，2011（14）.