基于STC15的奶油搅拌机监控系统设计

吕龙龙

（运城职业技术学院，运城　044000）

近年来物联网加速发展，中国各个行业都在发生变革。今天人们的生活节奏也在变快，与之对应的蛋糕行业也在快速发展。《2018-2023年中国艺术蛋糕行业市场前瞻与未来投资战略分析报告》分析了艺术蛋糕行业的市场规模在不断的扩大、蛋糕的接受人群也在从儿童发展到老人。现在投资蛋糕行业也是普通老百姓最热门的一个行业。随着蛋糕行业的发展与扩大，由于蛋糕设备不精致，导致对糕点师的技艺水平要求比较高。但是由于蛋糕培训学校水平不一，导致好多个体户投资失败，针对奶油搅拌问题我设计了一个奶油搅拌机监控系统。

1　奶油搅拌机监控系统组成

奶油搅拌机监控系统由STC15W4K32S4主系统与STC15从系统组成，STC15W4K32S4主系统结合STC15开发的上位机对奶油搅拌机的奶油硬度、压力和转子转速进行实时监控。

1.1　主设备系统

主设备的硬件结构主系统采用了STC15W4K32S4处理器，它可以快速处理通信模块收到的数据；数据处理完成以后发送给显示模块。主设备的功能包括奶油搅拌机的硬度、压力和转速进行实时显示，并且对从设备进行操作。

1.2　从设备系统

从设备的硬件结构可以得出，从设备的功能包括电源模块、NRF24L01无线模块、传感器和AD模块。它的工作原理是各类传感器工作以后，AD模块开始模数转换，AD转换完成以后把数据发送到STC15W4K32S4处理器，处理器接受的信号以后开始数据处理，最后把处理好的数据发送到无线模块，继而实现从设备与主设备信息通信。通信模块采用的是全双工通信，这样可以实现点对点通信，这样可以避免信道之间的干扰。

2　部分元器件介绍

本系统采用的元器件主要有STC15W4K32S4处理器、压力传感器、光敏传感器、A/D模块、JF24D无线模块、电源模块、数码管。

2.1　STC15W4K32S4处理器

STC15W4K32S4系列单片机是STC增强型8051单片机最新技术结晶，宽电源电压（2.4～5.5V），无须转换芯片可直接与PC机USB接口进行通信；增强型8051单片机集成了上电复位电路与高精准R/C振荡器，给单片机芯片加上电源就可跑程序；可在线编程与在线仿真，一颗芯片既是目标芯片，又是仿真芯片；集成了大容量的程序存储器、数据存储器以及EEPROM，增加了定时器、串行口等基本功能部件，集成了A/D、PCA、比较器、专用PWM模块、SPI等高功能接口部件，可大大简化单片机应用系统的外围电路，使单片机应用系统的设计更加简捷，系统性能更加高效、可靠。

2.2　JF24D无线模块

本系统采用了JF24D无线模块，从而实现主设备与从设备的无线数据传输。无线收发模块JF24D整合了高频键控（GFSK）收发电路的功能，以特小体积更低成本实现高速数据传输的功能。JF24D的传输速率为1M，具有81个通道可任意设置而互不干扰。可在拥挤的ISM 频段中达到稳定可靠的短距离数据传输。

2.3　数码管显示模块

本系统的采用的是6位共阴数码管，共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

3　奶油搅拌机监控系统软件设计

本系统的软件设计采用分层结构设计，其程序用来完成奶油硬度信息的接受与传输；实现对奶油搅拌机的监视与控制。

3.1　主设备工作原理

首先主设备上电，各个模块开始初始化。其次读取从设备发过来的数据，进行数据CRC校验，判断数据是否正确，如果不正确，数据再次发送，直到数据正确接受并实时显示。然后判断接受值是不是于设定值，如果读出的数据小于设定值，则打开电动机开关，进行搅拌，如果读出的数据大于设定值，则关闭电动机开关，停止搅拌，可以到奶油搅拌程度的控制。

3.2　从设备工作原理

从设备电源模块首先工作以后，其次各个模块开始初始化，传感器工作以后，再进行AD转换，转换完成以后把数据发送到STC15W4K32S4处理器。STC15W4K32S4处理器开始接受压力传感器发送的信息，判断数据是否有效，如果数据是无效，程序返回到重新读取压力传感器数据。如果数据有效，把有效数据发送到主设备。为了避免干扰信号，对信息进行滤波处理，提高设备的精度。

3.3　数据处理的算法

数据处理的算法是PID算法，在工业应用中PID及其衍生算法是应用最广泛的算法之一。

4　结束语

奶油搅拌机监控系统采用了 STC15W4K32S4微控制器对搅拌机内部奶油的硬度进行检测。设计的奶油搅拌机监控系统不仅可以减轻烘焙时的难度，提高蛋糕的成品率和口感，具有很好的应用前景。

[1]廉静杰，压力计量检定中常见问题及其对策分析[J].科技传播，2011（14）.