智能調料助手系統(tǒng)的設計

摘 要：隨著人們對生活品質要求的提高，使得人們并不滿足于外餐的直接食用，而是越來越多的人喜歡自己動手制作美食。但是有很多人并不熟悉過程，或者由于忙碌總是對于調料拿捏不準，順序錯亂，甚至不分鹽糖，造成浪費。因此實現廚房內的智能化輔助是未來生活發(fā)展的必然趨勢，因此提出了基于ARM的智能調料助手系統(tǒng)設計方案，可以在烹飪時按需提供調料的自動調配和稱重，并具有菜譜模式，幫助指導初學烹飪的人完成菜品的制作。

關鍵詞：智能；調料助手；ARM

1 概述

調料盒，就是廚房里用來裝各種調料的小盒子，質地有玻璃、陶瓷、塑料、骨瓷、不銹鋼等等。其多數由環(huán)保材料精制而成，衛(wèi)生可靠，使用方便，有助于保持整潔干凈的家居環(huán)境，是家庭廚房里必不可少的物品。同時各種各樣的調味盒也成為設計師們的拿手“功課”，為迎合消費者喜好，從材料、款式與創(chuàng)意上都花費了不少心思。但是隨著生活水平的提高，人們對美食的追求隨之升高，各種各樣的調味品出現在我們的廚房里，讓食物變得美味的同時也讓我們手忙腳亂。傳統(tǒng)的調料盒雖然只有單一存放調料的功能，但卻是每個家庭廚房不可缺少的部分。

2 智能調料助手系統(tǒng)

文章中智能調料助手系統(tǒng)硬件采用ST公司的STM32為核心，軟件運行在？滋COS II操作系統(tǒng)上。智能調料助手系統(tǒng)實現的是一種全新的廚房理念，主要面對中高端客戶群體。對于現在社會追求綠色健康的飲食時尚來說，越來越多的人選擇自己動手去制作美食，智能調料助手系統(tǒng)作為主廚的小助手會非常便捷和智能地對主廚提供幫助，給使用者帶來非常棒的使用體驗同時，也給廚房生活帶來非常多的樂趣。

智能語音控制調料輔助系統(tǒng)主要由ARM單片機核心系統(tǒng)、語音識別系統(tǒng)、語音合成系統(tǒng)、多組稱重系統(tǒng)、多組舵機控制系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)構成。系統(tǒng)體現了智能電器，實現未來廚房生活的革命。

系統(tǒng)可以實現：所需調料的語音控制和調度；取用調料重量的實時提醒；取用狀態(tài)提示；烹飪菜譜的按步驟適時提醒；全程語音合成提醒；液晶燈光按鍵人機交互界面。

3 智能調料助手硬件系統(tǒng)

系統(tǒng)由ARM單片機最小系統(tǒng)擴展語音識別電路、多組稱重電路、多組舵機控制電路、步進電機電路、語音合成電路和液晶燈光按鍵電路構成。硬件系統(tǒng)整體結構框圖如圖1所示。

系統(tǒng)各部分電路設計功能如下：

（1）語音識別電路：通過語音識別芯片采集聲音信息，ARM3主控模塊進行處理，使得各個模塊協調運作。如：當需要鹽時，說出“鹽”，則通過麥克風檢測語音，送到語音識別芯片，識別出該指令，調料盒將鹽轉到面前，并將調料盒蓋子打開。

（2）多組稱重電路：對調料進行重量采集及管理。當獲取調料以后，測量系統(tǒng)實時測量當前調料的取用重量，并發(fā)送給單片機處理。如：舀出一勺鹽后，系統(tǒng)會發(fā)出語音“10克”。

（3）步進電機電路：轉動所需調料盒到烹飪者正前方位置，方便取用。

（4）多組舵機控制電路：在取用調料時，自動打開調料盒蓋，免去烹飪者開蓋操作，使用更便捷。

（5）語音合成電路：利用語音合成技術，輸出各種提示和介紹語音給烹飪者，指導烹飪和提示工作狀態(tài)。

（6）液晶燈光按鍵電路：使用液晶和按鍵實現運行狀態(tài)的文字燈光提示以及功能的按鍵選擇。在智能調料助手系統(tǒng)工作期間取用過調料、余料不足等狀態(tài)，系統(tǒng)會用語音和LED燈同時提醒。

（7）菜譜工作模式：提前存入菜譜，可以通過液晶屏選擇所要烹飪菜品，使用語音或按鍵控制“下一步”操作，即可根據菜譜，在語音提示下完成整個烹飪過程。

（8）系統(tǒng)配置：上位機可通過WIFI進行系統(tǒng)工作狀態(tài)和數據的更新，添加食材種類和食材替換，更改菜譜等。

（9）STM32最小系統(tǒng)：STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內核。本系統(tǒng)采用STM32F103RET6做為系統(tǒng)主芯片，具有64K的片內RAM，512K的片內flash。系統(tǒng)時鐘頻率可工作在72MHz，若從flash執(zhí)行代碼，STM32功耗僅36mA。STM32內部集成高性能外設，如1μs的雙12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻轉速度，內部具有8MHz的RC震蕩，可經過倍頻后直接作為系統(tǒng)時鐘。STM32提供了一個SysTick定時器，可以提供操作系統(tǒng)運行節(jié)拍。

4 智能調料助手軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件部分是在Keil MDK環(huán)境下編制的，設計運行在μCOSII操作系統(tǒng)上，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。μCOSII是一個多任務的操作系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點即為實時性，可以讓多個任務同時獨立工作，并且互不干擾。因此，智能調料盒系統(tǒng)在軟件設計時，分成了若干個獨立子任務，使每個模塊都可以獨立工作，同時又緊密協同。首先要對系統(tǒng)進行初始化設計，其主程序框圖如圖2所示。

（4）在系統(tǒng)運行時，沒當調料被取出時，系統(tǒng)會語音提示當前獲取重量，所以傳感器要隨時檢測重量的變換，并將變化的值通過語音合成芯片反饋給使用者。

（5）智能調料盒系統(tǒng)可通過LCD顯示屏查看菜譜及調料的剩

余情況，系統(tǒng)基本信息的設定和選擇都由按鍵與顯示模塊來完成。

（6）系統(tǒng)共有8路舵機，每個舵機在軟件設計時都有自己的編號，在接收到指令后，相應編號的舵機就會開始工作，打開或者關閉調料盒蓋。

（7）定位是系統(tǒng)的重點也是難點，系統(tǒng)把步進電機轉動前的狀態(tài)用存儲器記下來，此時面前的調料盒編號設置為Box1，下一狀態(tài)需要的調料盒編號設為Box2，將1周設置為8000個刻度，舵機每轉過1刻度都是固定的時間，通過控制輸入脈沖時間來控制調料盒轉動的位置，系統(tǒng)同時設有中位干簧管，可以用來矯正步進電機運行誤差，使其轉動位置準確。

5 結束語

智能調料助手系統(tǒng)實現的是一種全新的廚房理念，主要面對中高端客戶群體。對于現在社會追求綠色健康的飲食時尚來說，越來越多的人選擇自己動手去做美食，智能調料助手系統(tǒng)作為廚房的小助手會非常便捷和智能地對主廚提供幫助，可以給使用者帶來非常棒的使用體驗，同時也給廚房生活帶來很多的樂趣。