基于STM32的共享恒溫箱系統(tǒng)

陳曉萱 秦樹霞

摘 要：現(xiàn)代工業(yè)生產中存在的溫度是不可忽略的因素。但是，在工業(yè)生產中難以掌握控制，對于目標嚴格的生產工藝，溫度過高或過低會對生產效率和質量產生重大影響，從而導致生產效率下降。本設計在單片機的基礎上，設計一個基于基于單片機的共享恒溫箱系統(tǒng)，能夠利用傳感器對恒溫箱內的溫度、密碼鎖狀態(tài)、工作模式等進行實時的監(jiān)測，通過微控制器的控制處理做出相應的處理（制冷、制熱、開鎖等），并實現(xiàn)移動終端的遠程實時控制。該系統(tǒng)以節(jié)能高效為出發(fā)點，適用于多種場所。

關鍵詞：STM32；共享；恒溫箱；恒溫器

引言

隨著經濟的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高。手機下單外賣、網購生鮮已慢慢成為人們的日常消費習慣。然而外賣、生鮮送達后，有的顧客不能及時拿取，而配送員就需要等待。日復一日，每日如此，無疑大大浪費了時間、精力、金錢。恒溫存儲箱的出現(xiàn)能緩解此矛盾，方便大家的生活，同時緩和配送員和顧客之間微妙的緊張關系，使得學生黨、上班族等不必再在工作時為下單的卡點而煩惱，配送員也不必再為配送的準時送達而費神費力。

1 恒溫箱的介紹

恒溫器的使用主要在實驗室、工業(yè)和醫(yī)藥領域。在實驗室，特別是在生物實驗室，我們對恒溫實驗環(huán)境有嚴格的要求，以獲得更準確的實驗數(shù)據(jù)。同時，更準確的研究成果對我們所產生的實驗結果的實際應用起到了積極的作用。我們的生物、農業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展有很大的進步效果。因此，對于實驗室來說，恒溫器的作用是非常重要的，這將對我們實驗室的研究過程和結果有很大的影響。

在工業(yè)生產中，節(jié)溫器被廣泛使用，直接生產產品。因此，恒溫器在工業(yè)中的作用更不重要。同時，在工業(yè)生產過程中，我們對恒溫器的要求較為嚴格，如質量可靠性、恒溫器的維護和管理成本、恒溫器本身的價格等。因此，我們更注重恒溫環(huán)境的維護，恒溫環(huán)境的穩(wěn)定性是基于我廠產品恒溫環(huán)境的后續(xù)發(fā)展和相關工業(yè)生產的。

醫(yī)用恒溫器主要用于藥物和試劑的儲存和運輸；疫苗、血液的冷藏和保溫、透析液加熱、生理鹽水加熱等。從上面我們可以清楚地看到恒溫器的重要作用。對于醫(yī)學來說，恒溫器總是處于相當重要的位置。在制藥行業(yè)，藥物、試劑、疫苗、血液等。與民生有關的關系最終被用于人民。因此，儲存此類藥物對于患者的生命和健康尤為重要。因此，恒溫器在實驗研究、工業(yè)生產和民生工程中發(fā)揮著重要作用。恒溫器對我國的科技水平越來越重要，國民經濟更加繁榮，人民的健康一直在發(fā)揮著重要的作用。

2 國外相關研究情況

2017年，我國共享冰箱也如歐洲國家一樣，僅將普通冰箱或冷柜置于公眾場合供群眾使用。同樣也出現(xiàn)了有人背著包將食品一掃而空的現(xiàn)象。為制止這種不良行為，有公益組織設置了志愿者負責監(jiān)督和引導人們使用共享冰箱。2018年1月左右，則出現(xiàn)了智能貨柜式的共享冰箱。消費者通過掃碼打開冰箱門挑選貨物，拿貨成功后關上冰箱門，系統(tǒng)會識別拿走的物品，自動進行扣款。旨在用市場經濟來調節(jié)“共享”供需。而到了3月份，一種具有冷藏功能的“生鮮快遞柜”大量進駐各個社區(qū)，線上購買的生鮮凍品可以直接放到智能柜里保存，消費者只需掃碼自提即可。據(jù)項目相關負責人介紹，未來這種“共享冰箱”會進駐深圳超過1000家社區(qū)。在多位業(yè)內人士看來“共享冰箱”可以幫助解決新鮮電子商務“最后公里”的分銷問題，但由于成本高，是否能承受真實市場的考驗，尚不清楚。同年4月份，深圳大學宿舍大門口設置了外賣柜，學生們只要輸入取餐碼、或在手機上點擊取餐，就能在柜箱里取到所預訂的外賣。共享冰箱的概念最先來源于西班牙巴斯克地區(qū)，將常見的兩門冰箱固定在一個位置之后，即可供行人任意使用。

3 系統(tǒng)總體設計

3.1 上位機系統(tǒng)

上位機系統(tǒng)的作用是對電子鎖模塊和制冷制熱模塊進行指令的傳輸工作。其主要實現(xiàn)的功能是：實時監(jiān)控管理密碼鎖模塊和溫度控制模塊。打開VB程序，進入登陸界面，有登陸和修改密碼的按鈕，點登陸冊彈出登陸窗口，修改密碼彈出修改密碼窗口，修改完成的密碼通過串口發(fā)送至單片機，替換原密碼。登陸完成之后，進入監(jiān)控界面，顯示密碼鎖的狀態(tài)是開或關，當前模式是制冷或者制熱，單片機返回的當前溫度是多少。后附模式調換按鈕，按下后可修改當前模式，并將該指令通過串口發(fā)送給單片機。

3.2 下位機系統(tǒng)

主要是分為三個模塊：電子鎖模塊、溫度檢測模塊和制冷制熱模塊。下位機是以單片機為核心，下位機系統(tǒng)能夠接受來自上位機發(fā)來的指令，將溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過串口傳遞到上位機系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)的應用軟件設計

可以把程序區(qū)分兩個階段：一個是通電或復位后開始加熱。程序主要用于按鍵設置，顯示屏顯示設定溫度；二是檢測并顯示系統(tǒng)的實時溫度，并根據(jù)檢測結果控制電加熱器。此時，系統(tǒng)不從鍵盤接收輸入。因此，程序可分為以下功能模塊：溫度設置和啟動；顯示；溫度檢測；溫度控制和報警。

4.1 鍵盤管理模塊

上電或復位后，系統(tǒng)進入鍵盤管理狀態(tài)。當檢測到鑰匙關閉時，應首先消除抖動。在這種情況下，采用軟件延遲方法來確定密鑰是否在時間延遲之后關閉。然后將設定值發(fā)送到預設溫度數(shù)據(jù)區(qū)，調用溫度合法檢測報警程序，當設定溫度超過最大值（如90℃）時，報警，當啟動鍵關閉后，開始加熱。

鍵盤設定：用于溫度設定。共三個按鍵。

KEY1（P1.1）：狀態(tài)切換；溫度設置確認；溫度重新設定。

KEY2（P1.2）：設置溫度“+”。

KEY3（P1.3）：設置溫度“-”。

系統(tǒng)通電后，所有數(shù)碼管顯示為零。根據(jù)KEY1的次數(shù)確定顯示的狀態(tài)。根據(jù)相應的狀態(tài)，使用KEY2和KEY3進行加減。設定溫度后，按KEY1確認。系統(tǒng)開始測量溫度并打開加熱器。

4.2 顯示模塊

顯示子例程的功能是將緩沖器的二進制數(shù)據(jù)轉換成3個BCD碼，然后將其存儲到100位、10位、3個顯示緩沖器中，并將其發(fā)送到串行端口。并利用單片機的P2端口動態(tài)掃描數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能夠顯示設定溫度并測量溫度。

4.3 溫度報警模塊

報警子程序流程如圖11所示。根據(jù)設計要求，當檢測到當前溫度值高于設定溫度值3℃時，電加熱器同時關閉。為防止誤報，設置報警允許標志。只有當允許報警時，溫度值高于設定溫度時，才會發(fā)出警報。

5 總結

隨著時代的發(fā)展，我國科技與人們日常生活的水平也在不斷提高，極大地帶動著共享恒溫箱系統(tǒng)的發(fā)展，而stm32單片機處于該系統(tǒng)的核心位置，通過半導體制冷片的運用，提高了系統(tǒng)制熱、制冷的能力，進一步強化了共享恒溫箱系統(tǒng)的發(fā)展；因此，相關的設計研究人員需要在日后的工作過程中加強對相關領域的研究，進而推動我國社會生活水平的提高。

參考文獻

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