基于LabVIEW的智能烹飪輔助系統(tǒng)

劉宇杰 楊浩嶺 程世龍 師帥 赫健

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)烹飪的便捷化、智能化，文章設(shè)計(jì)了智能烹飪輔助系統(tǒng)。利用DS18B20傳感器與STC89C51單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，利用keil uVision平臺(tái)以C51語(yǔ)言編寫測(cè)溫系統(tǒng)程序，以LabVIEW2015虛擬平臺(tái)進(jìn)行智能烹飪輔助系統(tǒng)操作和顯示界面開發(fā)設(shè)計(jì)，顯示界面顯示實(shí)時(shí)溫度、菜譜步驟、運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了烹飪計(jì)時(shí)功能、語(yǔ)音報(bào)警功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、評(píng)價(jià)功能。本系統(tǒng)可以使烹飪簡(jiǎn)單化，減少用戶學(xué)習(xí)烹飪的成本。

關(guān)鍵詞：溫度采集;虛擬儀器

中圖分類號(hào)：TH134 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2020）11-017-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.009

烹飪是人們生活中必不可少的一項(xiàng)技能，而在當(dāng)今生活中，很多年輕人卻因?yàn)椴粫?huì)烹飪而對(duì)廚房望而卻步。但隨著科技的發(fā)展，人工智能正在逐漸融入人們生活的方方面面，而智能家居的出現(xiàn)便是這一現(xiàn)象的重要表現(xiàn)。結(jié)合當(dāng)下研究的熱點(diǎn)，筆者提出了智能烹飪輔助系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用單片機(jī)的數(shù)據(jù)收發(fā)與LabVIEW的虛擬仿真來設(shè)計(jì)智能烹飪輔助系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是由stc89C51單片機(jī)、labVIEW、花生殼與MySQL共同編寫設(shè)計(jì)的一個(gè)系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用labVIW2015虛擬平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，軟件設(shè)計(jì)分為前面板設(shè)計(jì)和程序框設(shè)計(jì)。程序框設(shè)計(jì)中包括數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸模塊[1]。

2.1 系統(tǒng)軟件前面板設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的功能，軟件前面板分為自定義模式與菜譜模式兩個(gè)部分。

2.1.1 自定義模式

該模式如圖1所示，前面板可以對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置的參數(shù)包括溫度上限、溫度下限與計(jì)時(shí)時(shí)間。在運(yùn)行過程中，前面板的“實(shí)時(shí)溫度”與“當(dāng)前溫度狀況”小燈提示是否達(dá)到溫度的設(shè)定范圍。而“已用時(shí)間”與“時(shí)間到”小燈則提示在設(shè)定溫度范圍內(nèi)是否達(dá)到規(guī)定時(shí)間。

2.1.2 菜譜模式

該模式如圖2所示，前面板配備數(shù)次“溫度監(jiān)測(cè)”“菜譜步驟”“運(yùn)行時(shí)間”與“實(shí)時(shí)溫度”。在運(yùn)行菜譜模式時(shí)，會(huì)將系統(tǒng)中的菜譜數(shù)據(jù)與制作步驟導(dǎo)出，操作過程將根據(jù)菜譜內(nèi)容依次進(jìn)行。

2.2 系統(tǒng)軟件程序框圖設(shè)計(jì)

整個(gè)程序放置在“平鋪式順序結(jié)構(gòu)”內(nèi)部。菜譜選擇框模塊單獨(dú)放在首幀，其余所有模塊放在另一幀。除菜譜選擇框模塊外，其他模塊均嵌套“While循環(huán)”。并且與軟件中的其他技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成一套完整的系統(tǒng)軟件，如圖3、圖4所示。

軟件開始時(shí)，有兩種模式可供選擇，而在選擇菜譜模式下，會(huì)將預(yù)先準(zhǔn)備好的菜譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中。該模塊采用數(shù)字疊加的方法，對(duì)已做出選擇的選項(xiàng)數(shù)字進(jìn)行相加，而相加的結(jié)果為對(duì)應(yīng)的菜譜數(shù)據(jù)。

傳感器采集到溫度會(huì)傳入溫度判斷框中，對(duì)溫度是否在給定范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。如果超出預(yù)定范圍，便會(huì)開啟語(yǔ)音報(bào)警模塊。語(yǔ)音報(bào)警模塊與選擇框模塊一樣，通過數(shù)字疊加的方法，選擇語(yǔ)音報(bào)警內(nèi)容。通過自動(dòng)化引用與節(jié)點(diǎn)調(diào)用實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)。

溫度到達(dá)預(yù)定范圍內(nèi)，會(huì)自動(dòng)開啟計(jì)時(shí)模塊與語(yǔ)音播報(bào)步驟提示音模塊。當(dāng)時(shí)間到達(dá)預(yù)定值后，會(huì)亮起“時(shí)間到”小燈、停止計(jì)時(shí)并語(yǔ)音播報(bào)下一步驟。程序運(yùn)行過程中，會(huì)不斷將時(shí)間、實(shí)時(shí)溫度與溫度狀況等保存在TDMS文件中，直到程序結(jié)束，文件會(huì)通過花生殼傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中。

每次完成烹飪后，自動(dòng)彈出對(duì)所使用菜譜的評(píng)級(jí)和評(píng)價(jià)窗口。評(píng)級(jí)模塊采用5級(jí)評(píng)分制度，在1～5中進(jìn)行選擇，之后用戶點(diǎn)擊提交，程序會(huì)將菜譜評(píng)分保存在TDMS文件中。用戶所評(píng)分?jǐn)?shù)越高，代表對(duì)所使用的菜譜的滿意度越高。之后對(duì)菜譜評(píng)價(jià)次數(shù)進(jìn)行判斷，若超過5次，則對(duì)評(píng)分取平均值，作為菜譜推薦等級(jí)。用戶再次烹飪時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先推薦等級(jí)高的菜譜供用戶選擇。

在用戶進(jìn)行評(píng)級(jí)之后，用戶可以選擇是否對(duì)菜譜進(jìn)行建議，在建議菜譜中可以對(duì)烹飪溫度、烹飪時(shí)間提供建議的數(shù)值，將建議菜譜保存在TDMS文件中，之后對(duì)建議菜譜進(jìn)行篩選，進(jìn)行數(shù)值判斷，若數(shù)值超出合理數(shù)值區(qū)間，則剔除不合理菜譜;若數(shù)值合理，則將合理數(shù)值保存在TDMS文件中，并通過花生殼后續(xù)傳輸?shù)接蒑ySQL編寫的數(shù)據(jù)庫(kù)中[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

文章運(yùn)用LabVIEW強(qiáng)大的控制開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與菜譜模式各個(gè)模塊的功能，構(gòu)建出完整的廚用輔助系統(tǒng)。該軟件程序可靠性高，是在其他類型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)創(chuàng)新，對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行了更加全面的延伸。但是在數(shù)據(jù)傳輸鏈與數(shù)據(jù)庫(kù)的建立等方面仍有缺陷，還需進(jìn)一步的研究與制作。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭越，唐陽(yáng)春，楊光.基于labVIEW的環(huán)境溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2015（07）：74.

[2] 賀希，朱善華，秦斌，等.基于LabVIEW的遠(yuǎn)程溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，27（6）：92.