健康智能旋转冰箱的设计与实现

健康智能旋转冰箱的设计与实现

吴干金

海信容声（广东）冰箱有限公司

摘要：近些年，我国的科学技术不断进步，本文设计的是一款健康智能旋转冰箱，包括下位机端和手机APP端，结合传感器技术、无线通信技术实时检测并记录食品的存储时间点，设置食品能存放的最佳时间，一旦超出此时间限度，即可提醒用户及时食用，避免累积造成食品浪费。同时可以实现食品的旋转存取，冰箱内环境检测，项目理论性和实践性强，具有一定的研究价值。

关键词：立体分层；旋转存取；存取时间

引言

在现在快节奏生活中，为了方便省时，人们常常的做法就是购买大量的菜肉储存在冰箱中。虽然冰箱有保鲜的功能，但人们往往就是因为太信赖冰箱或者是因为自身的繁忙而忽略冰箱内食品的品质和新鲜度，从而食用过期的食品，使身体感到不适。普通的冰箱只是有冷藏和冷冻功能，存储系统不够完善，只是简单的储物搁架，对种类多而复杂的食物不能做到科学、合理、便捷地存储。根据生活趋势，家庭式智能冰箱设计，实现冰箱的智能功能化的目的，智能冰箱的设计主要面向广大普通百姓。智能冰箱是在市场现有的普通冰箱的基础上进行改造与创新，利用相关技术使冰箱能够监测食品的新鲜度和及时反映到主人。当前市场上的智能冰箱存在但并不完善，很多产品只停留在监测食品方面存在着较大的缺陷，而且价格比较昂贵，难以推广使用。通过实践智能冰箱，让功能更加全面、性价比更高的智能冰箱得到应用，让智能冰箱逐渐普及到千家万户中，不断提高人们的生活质量。自动监测食品的新鲜度，并且及时进行报警，极大方便人们管理冰箱中的食品。人们往往在不确定食品是否过期从而食用或者丢弃食品，前者可能有害健康，后者则浪费食品，使用智能冰箱能够快速解决这样的问题。此外，作为自主研发的产品，要争取尽快占领相应的市场，从而获得发展的主动权。

1系统总体设计

1.1功能设计

本设计对冰箱模型中的每一层区域进行了分块化，使其存放区域更加区分化，达到分类存储的目的。系统以51单片机作为下位机控制中心，能够实现冰箱内环境检测、各格间压力信号采集、按键控制、APP显示和控制等功能，实现了远程智能化监控冰箱。

1.2方案设计

本设计主要包括以下模块：压力传感器信号采集模块、LCD12864显示模块、蓝牙模块、舵机控制模块，由51单片机进行控制，按键用来通过压力传感器实时检测并记录食品的存储时间点，将传感器采集到的数据经过蓝牙发送给手机端，手机端APP实时显示相关参数信息，设置食品能存放的最佳时间，一旦超出此时间限度，即可提醒用户及时食用。

1.3系统硬件设计

1.3.1压力检测电路

本系统的压力检测采用的是HX711，是一款高精度24位A/D转换器芯片。具有两路可选择差分输入，片内低噪声可编程放大器，可选增益为32，64和128，片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源片内时钟振荡器无需任何外接器件。其电路连接如下图1所示。

图1压力检测电路

1.3.2按键扫描电路

按键电路如下图所示，四个按键分别接在CC2530的GPIO口P3.2、P3.3、P3.4、P3.5,按下按键给GPIO四个I/O口接低电平。具体如下图2所示。

图2按键扫描电路

1.3.3液晶显示电路

LCD12864内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面，也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。其电路分别接在单片机的P0口和P2口，具体如下图3所示。

图3液晶显示电路

2总结

本设计的亮点在于突破传统冰箱模式，实现原始创新，并使其走向智能化，将会引导未来冰箱领域的一场革命。通过现代科技的不同组合，满足现代人健康化的需求且具有个性化。冰箱大小可以根据场所空间，个人兴趣爱好进行设计，实现量身定制，随心所欲，所以设计思路就是让冰箱更加自由化、智能化。

2.1功能实现

（1）冰箱内部采用立体式分层结构，大大增加了内部存储空间，且每一层采用分隔式空间，使内部空间更加区分化，便于存放物品。（2）每次物品放入冰箱的瞬间，可在液晶显示屏上记录并显示出时间，且可设置物品的存放时间，方便用户实时查看。（3）通过手机APP及按键控制，可实现对冰箱门的智能旋转，以达到食物“先放先出”的目的。

2.2创新应用

可通过按键或者手机APP设置食品能存放的最佳时间，一旦超出此时间限度，即可提醒用户及时食用，避免累积造成食品浪费。同时能够实现健康实时提醒，每天的固定时间点提醒用户食用什么，符合现代人的健康饮食习惯。

3智能冰箱发展策略建议

3.1加快智能冰箱相关系统升级

为了优化智能冰箱的使用效果，需要加强相关系统的升级改造，包括智能用电信息采集系统的管理及优化、智能交互产品服务系统的优化与升级、智能冰箱食品管理系统的优化等等。这些系统的升级，为拓展智能冰箱的发展空间、提高用户对智能冰箱的使用效率都有重要作用。

3.2不断完善智能冰箱食品管理系统

面对现在互联网、互联网产业高速发展，手机等移动互联设备广泛普及。越来越多的ＡＰＰ产品为人们的生活的方方面面带来便利。针对目前冰箱使用的现状，为解决人们遭遇的问题，优化冰箱使用体验，重点解决用户实际需求，团队成员结合前期调研，认为智能冰箱管理系统应在“冰箱温控调节”“防过期管理”、“食物属性知识管理”、“食品加工管理”、“食品知识信息共享平台搭建”、“食品采购管理”几方面进行改造升级。

结语

整个设计过程中智能化始终贯穿在设计思路中，首先我们了解到我国现阶段冰箱功能的缺陷，根据现代生活的需要，提出了可监测食物智能冰箱设计方案。在设计冰箱之前，分析了智能冰箱的消费市场、人们的消费水平以及对冰箱功能的要求。总的来说，在设计过程中取得的成效如下:①设计出冰箱结构为单门冰箱;②设计出以STC89C51为控制器的具有食品保鲜监测系统和管理系统智能冰箱。这将方便人们管理冰箱里面的食物和在不浪费食物的前提下吃到了新鲜健康的食品。在研发过程中，发现录入多个标签时，其发出的信号会将这些标签一起激活，导致多个标签会在同一时间向阅读器发送信号，阅读器在接收这些信号会产生冲突，以至于阅读器出现信息误读现象，这个问题还没得到很好的解决，拟采取在碰撞算法中加上八叉树搜索方法进行解决。当然，虽然在研发过程中实现了这些功能，但在功能模块和冰箱系统还需要集成在同一系统上。对于功能方面，后续将开发一款APP，通过蓝牙连接把冰箱里面的食品信息反馈到手机上，更加方便人们管理冰箱里的食物。

参考文献

［1］高冬花,王波,刘磊.图像识别技术在智能冰箱食品管理中的应用[J].日用电器,2016.

［2］ 孙 瑾．基于 51 单片机的家庭有害气体报警器的设计和实现［D］．宝鸡:宝鸡文理学院，2017．

［3］李英．基于图像处理技术的冰箱食物管理系统研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，2012．

［4］王晨，侯丽敏，易红良，等.基于ARM的无创便携式鼾症自动诊断系统[J].计算机工程与设计，2016，37（2）：372⁃377.