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。