基于单片机的智能调料盒的设计

李慕尧 方淑德 杨宝柱 徐英雷 孙可心 张富翔

【摘 要】本文提出了智能调料盒的方案并给出详细研制过程，针对细节给出优化，并对智能调料盒的应用前景进行了探索。【关键词】智能调料盒 单片机 压力传感器

【中图分类号】TP212.6 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0028-01

一、引言

随着白领阶层的扩大，越来越多的年轻人面对菜单无所适从，所以智能调料盒及其语音系统将会给人们带来很多方便。通过自动出料加上菜单的语音播报，让整个做饭的过程清晰明了，并实现厨房的局部智能。此外，调料盒整合固体和液体调料，使厨房整洁度上升。

二、智能调料盒方案探索

自动调料盒及其相关语音系统的配合，将会减少做饭的难度。通过继电器控制开关通断来控制调料的量，可以实现定量或不定量的出料。而语音播报系统则会根据事先输入的菜单进行火候等等的提醒。

调料盒外围轮廓为立方盒子，内分很多小格以承装不同调料。在各小盒下面通过开关控制流量，开关由继电器改装而成。承接调料的部分称为运输单元，其由压力传感器、电机、托盘、丝杠螺母机构和导轨组成。

整个系统由单片机控制，由压力传感器和继电器开关控制出料的量，再由电机的正反转控制调料的运送。而语音播报系统则会在不同时段进行不同的提醒。

三、智能调料盒总体设计以及方案细化

智能调料盒的总体设计结构图如下（电路板放置在盒外，未示出）：和单片机，量杯（7）位于储料漏斗（2）的正下方，储料漏斗（2）放置于外围框架（1）上，其特征在于：还包括继电器开关、电机（9）、丝杠（11）、套设于丝杠（11）上的活动螺母（10）、压力传感器（13）和导轨（14），所述继电器开关包括继电器（3）、铁片（4）和与铁片（4）一端固定的轻弹簧（5），所述继电器（3）和轻弹簧（5）分设于铁片（4）的两端，铁片（4）上设有与储料漏斗（2）出口对应的漏孔（16），储料漏斗（2）的出口与铁片（4）的上表面接触；所述压力传感器（13）固定于托盘（12）上表面，量杯（7）置于压力传感器（13）上；所述电机（9）的输出端与丝杠（11）相接，螺母（10）与托盘（12）固定，托盘（12）随电机（9）带动螺母（10）的纵向移动而在导轨（14）上滑动；所述继电器（3）、压力传感器（13）和电机（9）均与单片机相连。

2.为了能够实现开关的功能并保证良好的密闭特性，继电器开关还包括滑杆（6）和套筒（15），所述滑杆（6）横向设于外围框架（1）上，套筒（15）套设于滑杆（6）上，铁片（4）固定于套筒（15）上，铁片（4）能随着套筒（15）在滑杆（6）的横向滑动而左右移动。

3.为了保证调料所在的量杯（7）在运送过程中不会倾覆，所以在托盘（12）上设有用于固定量杯（7）的支架（8）。

4.各个部件和单片机之间的联系：继电器、电机和压力传感器均与单片机相连。人们从友好界面输入信息，单片机收集到信息并控制继电器通电，同时开始语音播报。铁片开关被吸附，开关导通开始下料，调料落到压力传感器上方的量杯中，压力传感器会感受到由于压力变化所带来的电压变化，当电压处于设定值附近一个误差允许的范围时，单片机控制继电器断电，继而控制电机正转，通过丝杠螺母机构将量杯送出，当人们使用完调料后，传感器感受到压力变化，继而信号送往单片机并控制电机反转，将量杯送回等待下一次出料。

制作选材：

外围框架采用PVC板制作，而储料漏斗、丝杠螺母机构的部件、继电器开关的部分组件（除铁片外）使用铝合金并采用车、铣等多种方法加工。

四、智能调料盒功能实现的基础

单片机：单片机尤其是80C51为现有市场产品，技术已经成熟。通过对单片机进行开发，可以实现继电器通断电，电机正反转和压力传感器信号识别比较等的功能。

继电器：继电器通电时，线圈会产生电磁力。从而吸附铁片使轻弹簧产生形变，铁片移动且其上漏孔对准储料漏斗出口，调料在自身重力下掉落，实现下料；断电后，弹簧将铁片拉回，从而封住漏斗出口，下料停止。调料盒中使用经改装的继电器，只保留线圈部分。

压力传感器：采用高精度50g量程的压力传感器，其综合误差为%0.03，激励电压为直流5V，此电压与单片机的工作电压相匹配。

五、应用前景

本调料盒涉及一种精确取料送料机构，并附加了语音播报功能，且能耗低，操作方便，能够在很大程度上给人们的生活带来方便。整合固液体调料使得厨房整洁度显著上升。此外，本机构亦可用在其他工程领域。

参考文献

[1] 杜伟略. 80C51单片机及接口技术. 北京：化学工业出版社，2008.

[2] 沈任远 吴勇. 常用电子元器件简明手册.北京：机械工业出版社，2000.