基于STM32的共享恒温箱系统

陈晓萱 秦树霞

摘 要：现代工业生产中存在的温度是不可忽略的因素。但是，在工业生产中难以掌握控制，对于目标严格的生产工艺，温度过高或过低会对生产效率和质量产生重大影响，从而导致生产效率下降。本设计在单片机的基础上，设计一个基于基于单片机的共享恒温箱系统，能够利用传感器对恒温箱内的温度、密码锁状态、工作模式等进行实时的监测，通过微控制器的控制处理做出相应的处理（制冷、制热、开锁等），并实现移动终端的远程实时控制。该系统以节能高效为出发点，适用于多种场所。

关键词：STM32；共享；恒温箱；恒温器

引言

随着经济的快速发展，人民生活水平不断提高。手机下单外卖、网购生鲜已慢慢成为人们的日常消费习惯。然而外卖、生鲜送达后，有的顾客不能及时拿取，而配送员就需要等待。日复一日，每日如此，无疑大大浪费了时间、精力、金钱。恒温存储箱的出现能缓解此矛盾，方便大家的生活，同时缓和配送员和顾客之间微妙的紧张关系，使得学生党、上班族等不必再在工作时为下单的卡点而烦恼，配送员也不必再为配送的准时送达而费神费力。

1 恒温箱的介绍

恒温器的使用主要在实验室、工业和医药领域。在实验室，特别是在生物实验室，我们对恒温实验环境有严格的要求，以获得更准确的实验数据。同时，更准确的研究成果对我们所产生的实验结果的实际应用起到了积极的作用。我们的生物、农业和渔业的发展有很大的进步效果。因此，对于实验室来说，恒温器的作用是非常重要的，这将对我们实验室的研究过程和结果有很大的影响。

在工业生产中，节温器被广泛使用，直接生产产品。因此，恒温器在工业中的作用更不重要。同时，在工业生产过程中，我们对恒温器的要求较为严格，如质量可靠性、恒温器的维护和管理成本、恒温器本身的价格等。因此，我们更注重恒温环境的维护，恒温环境的稳定性是基于我厂产品恒温环境的后续发展和相关工业生产的。

医用恒温器主要用于药物和试剂的储存和运输；疫苗、血液的冷藏和保温、透析液加热、生理盐水加热等。从上面我们可以清楚地看到恒温器的重要作用。对于医学来说，恒温器总是处于相当重要的位置。在制药行业，药物、试剂、疫苗、血液等。与民生有关的关系最终被用于人民。因此，储存此类药物对于患者的生命和健康尤为重要。因此，恒温器在实验研究、工业生产和民生工程中发挥着重要作用。恒温器对我国的科技水平越来越重要，国民经济更加繁荣，人民的健康一直在发挥着重要的作用。

2 国外相关研究情况

2017年，我国共享冰箱也如欧洲国家一样，仅将普通冰箱或冷柜置于公众场合供群众使用。同样也出现了有人背着包将食品一扫而空的现象。为制止这种不良行为，有公益组织设置了志愿者负责监督和引导人们使用共享冰箱。2018年1月左右，则出现了智能货柜式的共享冰箱。消费者通过扫码打开冰箱门挑选货物，拿货成功后关上冰箱门，系统会识别拿走的物品，自动进行扣款。旨在用市场经济来调节“共享”供需。而到了3月份，一种具有冷藏功能的“生鲜快递柜”大量进驻各个社区，线上购买的生鲜冻品可以直接放到智能柜里保存，消费者只需扫码自提即可。据项目相关负责人介绍，未来这种“共享冰箱”会进驻深圳超过1000家社区。在多位业内人士看来“共享冰箱”可以帮助解决新鲜电子商务“最后公里”的分销问题，但由于成本高，是否能承受真实市场的考验，尚不清楚。同年4月份，深圳大学宿舍大门口设置了外卖柜，学生们只要输入取餐码、或在手机上点击取餐，就能在柜箱里取到所预订的外卖。共享冰箱的概念最先来源于西班牙巴斯克地区，将常见的两门冰箱固定在一个位置之后，即可供行人任意使用。

3 系统总体设计

3.1 上位機系统

上位机系统的作用是对电子锁模块和制冷制热模块进行指令的传输工作。其主要实现的功能是：实时监控管理密码锁模块和温度控制模块。打开VB程序，进入登陆界面，有登陆和修改密码的按钮，点登陆册弹出登陆窗口，修改密码弹出修改密码窗口，修改完成的密码通过串口发送至单片机，替换原密码。登陆完成之后，进入监控界面，显示密码锁的状态是开或关，当前模式是制冷或者制热，单片机返回的当前温度是多少。后附模式调换按钮，按下后可修改当前模式，并将该指令通过串口发送给单片机。

3.2 下位机系统

主要是分为三个模块：电子锁模块、温度检测模块和制冷制热模块。下位机是以单片机为核心，下位机系统能够接受来自上位机发来的指令，将温度传感器采集到的数据通过串口传递到上位机系统。

4 系统的应用软件设计

可以把程序区分两个阶段：一个是通电或复位后开始加热。程序主要用于按键设置，显示屏显示设定温度；二是检测并显示系统的实时温度，并根据检测结果控制电加热器。此时，系统不从键盘接收输入。因此，程序可分为以下功能模块：温度设置和启动；显示；温度检测；温度控制和报警。

4.1 键盘管理模块

上电或复位后，系统进入键盘管理状态。当检测到钥匙关闭时，应首先消除抖动。在这种情况下，采用软件延迟方法来确定密钥是否在时间延迟之后关闭。然后将设定值发送到预设温度数据区，调用温度合法检测报警程序，当设定温度超过最大值（如90℃）时，报警，当启动键关闭后，开始加热。

键盘设定：用于温度设定。共三个按键。

KEY1（P1.1）：状态切换；温度设置确认；温度重新设定。

KEY2（P1.2）：设置温度“+”。

KEY3（P1.3）：设置温度“-”。

系统通电后，所有数码管显示为零。根据KEY1的次数确定显示的状态。根据相应的状态，使用KEY2和KEY3进行加减。设定温度后，按KEY1确认。系统开始测量温度并打开加热器。

4.2 显示模块

显示子例程的功能是将缓冲器的二进制数据转换成3个BCD码，然后将其存储到100位、10位、3个显示缓冲器中，并将其发送到串行端口。并利用单片机的P2端口动态扫描数据，使数据能够显示设定温度并测量温度。

4.3 温度报警模块

报警子程序流程如图11所示。根据设计要求，当检测到当前温度值高于设定温度值3℃时，电加热器同时关闭。为防止误报，设置报警允许标志。只有当允许报警时，温度值高于设定温度时，才会发出警报。

5 总结

随着时代的发展，我国科技与人们日常生活的水平也在不断提高，极大地带动着共享恒温箱系统的发展，而stm32单片机处于该系统的核心位置，通过半导体制冷片的运用，提高了系统制热、制冷的能力，进一步强化了共享恒温箱系统的发展；因此，相关的设计研究人员需要在日后的工作过程中加强对相关领域的研究，进而推动我国社会生活水平的提高。

参考文献

[1]胡韩莹，朱冬生，热电制冷技术的研究进展与评述.[N].制冷学报，2008.10

[2]徐德胜.电子冷冻与半导体[j].电子技术，1983（3）：23-25

[3]井绪忠，元夫军.基于半导体制冷片的温度控制系统的设计[j].科技创新导报，2011（12）：9～10