单片机技术下的智能厨房控制系统实现探讨

薛东　彭志强

摘  要：随着社会的智能化发展，人们的生活方式也发生了翻天覆地的变化，我们经常使用的家庭厨卫电器，也开始朝着智能化方向迈进，一方面改善了人们的生活环境质量，另一方面也满足了人们多样化需求。在这一背景下，智能厨房控制系統设计受到了国内外学者的广泛关注。此次研究分析了智能厨房控制系统总体设计要求，引入STC89C52S单片机技术，对系统主要模块进行设计，最后对系统进行测试，为相关行业工作者提供参考。

关键词：单片机;智能厨房;控制系统;系统测试;安全控制

中图分类号：TP273         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）08-0094-02

Abstract： With the intelligent development of society， earth-shaking changes have taken place in people's way of life， and the household kitchen and sanitary appliances we often use have also begun to move towards intelligence. On the one hand， this improves the quality of people's living environment. On the other hand， it also meets the diversified needs of people. In this context， the design of intelligent kitchen control system has been widely concerned by scholars at home and abroad. This study analyzes the overall design requirements of the intelligent kitchen control system， introduces the STC89C52S single-chip microcomputer technology， designs the main modules of the system， and finally tests the system to provide reference for workers in related industries.

Keywords： single-chip microcomputer; intelligent kitchen; control system; system testing; safety control

随着物联网技术的不断成熟，智能家电的理念逐渐被人们所认知，在智能家电的这一大背景的催化下，产品智能化已成为当下家电行业发展的首要标准。厨电产品与互联网技术相结合，将厨房里的设备连接在一起，将普通的厨房设备变成了智能设备，让用户体验到高科技的生活质感，这种以“智能+互联网”为特点的厨电产品颠覆了传统的家居生活理念，在单片机技术的支持下，可以为不同需求的家庭用户带来多种智能厨房解决方案，轻松打造智能家庭品质生活，满足人们多样化需求。

1 智能厨房控制系统总体设计

1.1 智能厨房控制系统总体要求

现代信息化技术以及物联网技术等的发展，使得智能厨房成为一种趋势，智能厨房系统构建对安全性有着较高的要求，其总体设计要求主要体现在以下几个方面：（1）将上位机优势充分发挥出来，实现对厨房内所有电器的监控及控制。借助上位机，能够随时查看并获取厨房各类电器的工作状态及相关参数。需要注意的是，在对该系统进行设计时一方面要注意控制成本，另一方面要满足通用性需求。（2）当子系统不受中心控制时，厨房内各类用电器要相互独立，互不影响，处于独立运行状态;（3）中心控制子系统要能够实现对多种厨房设备及电器等的集中控制，保障系统运行安全性与可靠性。（4）所设计的网络通信子系统要能够实现双向通信的目的，在保障各项功能的同时，提升信息传递效率。（5）为实现对子系统的控制，每个电器都应设计相应的接口，保障电器能够持续、平稳、高效运行。需要注意的是，电器接口需具备以下功能：a.能够与中心控制子系统双向通信;b.能够远程发出对被控电器的控制命令;c.能够实现温度控制;d.完成被控电器信息实时采集与传输。

1.2 智能厨房控制系统总体设计方案

厨房作为家居环境中一个较为复杂的操作空间，声音、烟雾、温度的变化都比较大，且更需要能即刻实现用户指令的能力，如何做到保证语音交互、机器视听系统和感应装置的正常运作，就是一个很重要的难题。基于智能厨房控制系统安全要求，控制系统设计，一方面能够对潜在的安全隐患进行感知，另一方面要准确快速完成信息传递及信息处理，在STC89C52S单片机技术支持下，本研究设计硬件部分主要包括烟雾采集模块、微处理器、按键模块以及GSM模块等。

系统对温度及烟雾浓度的采集主要通过两个模块实现，其能够将获得的数据转化为电压的方式传输到单片机中予以处理，经过处理的数据通过12864显示屏得以显示，在单片机作用下结合实际情况对阈值进行设置，当厨房烟雾或温度超过阈值后，系统会启动报警装置，并进行安全处理。

2 单片机技术下智能厨房控制系统主要模块

2.1 微处理器控制单元

此次研究选择8位单片机STCC52S作为微处理器，其具有较高的性能，不仅能够实现与51系列单片机的兼容，而且功能较传统51系列单片机更为强大，具有极强的抗干扰能力，稳定性能好，具有丰富的可利用的资源，flash存储容量高达8KB，RAM容量为512B，具有较高的性价比，无论是在高速场合下还是低速环境中都有着良好的应用。

2.2 温度采集模块

温度采集模块引进的是DS18B20模块，与传统热敏电阻相比，该温度采集模块不仅能够将被测温度以语音方式读出，而且能够结合实际情况设计简单编程，数字值读数方式覆盖9～12位。在该模块下，仅采用一根单线接口，便能够完成对信息的读出与写入。DS18B20温度采集模块的应用使得智能厨房系统结构变得更为简单、可靠。通常，系统中心将温度转换命令发送到DS18B20后，DS18B20便会启动转换，经过转换获得的温度值会自动保存在存储器中，其文字形式为16位带符号扩展二进制补码。在电线接口作用下，单片机能够读取所获得的数据，其读取方式遵循高位在后、低位在前的原则，采用0.0625℃/LSB形式保存数据格式。

2.3 烟雾传感器模块

烟雾传感器在家庭和工业中使用已久。随着物联网的出现，其应用变得更加方便和用户友好。此外，在烟雾传感器上添加无线连接可以实现附加功能，提高安全性和便利性。烟雾传感器的工作原理是通过一些烟雾的微小颗粒进入到报警器，当气孔感知到烟气达到一定量之后，才会进行报警。此次研究采用的是MQ-2气体烟雾传感器，其将二氧化锡作为气敏材料，能够将烟雾中存在的可燃气体有效检测出来。一旦可燃气体被传感器所处环境检测到，传感器电导率便会随之发生变化，可燃气体浓度越高，电导率越大。通常清洁空气中二氧化锡电导率往往较低，选择MQ-2气体传感器，便于实现对液化气、丙烷以及氢气等多种气体的检测，具有较高的灵敏度，与此同时还能够有效检测出天然气及其他可燃蒸汽。电导率变化及转换以及气体对应浓度的信号输出只需要简单的电路便能够完成，具有较高的实用性，且成本较低。

2.4 GSM模块

作为全球通信系统，GSM模块具有网络的移动性强、覆盖广等优势，GSM设备直连运营商基站完成联网，不需要经过路由器，避免了路由器不兼容、密码错误等问题，能够满足更多的应用场景，帮助用户/企业解决更多实际需求。除了能够适用于宽带资源无法达到的地区外，它还能应用于移动场景的共享经济产品，其与手机有着一定的相似之处，在其中插入SIM卡能够实现短信发送，利用文字短信功能能够实现数据远距离传输。将GSM与单片机串口通讯连接后，能够完成信息传输。此次研究所设计的智能厨房系统，一旦烟雾及可燃气浓度超过阈值，GSM模块便会以短信形式发出“烟雾”、“可燃气体浓度超标”等提醒。温度超标也会发出相应的提示。

2.5 按键电路

按键电路主要设计了3个独立的按键，每个按键分别与单片机对应接口相连接，完成连接后其对应功能也能够得以实现。其中温度预先值表示为S2，S3、S4分别表示的是浓度预先值与恢复初值。

3 软件系统设计

该系统针对智能厨房安全问题进行了软件设计，当启动系统后，烟雾传感器及温度传感器进入工作状态，此时报警系统与GSM模块处于待命状态，一旦检测到有烟雾或可燃气体、温度超过一定阈值，蜂鸣器进入报警状态，当检测到有毒气体，风扇会转动，进行排烟处理。并经过GSM模块向用户发送报警短信，以便第一时间做出及时有效的处理，防止火灾事故的发生。

4 系统测试

将系统开机后，顯示欢迎界面，然后显示内容，包括设置温度、烟雾浓度阈值，当前环境温度及烟雾浓度参数等。

假设将温度设置为20℃，烟雾浓度设置为15。点燃一根蜡烛，将其放于温度传感器旁，可以发现传感器温度呈现上升趋势，当温度达到20℃后，出现声光报警，手机短信收到了来自GMS的温度超标提醒。将打火机放在烟雾传感器旁边，可以发现烟雾浓度有所上升，超过15后，自动启动排风扇，进行散烟处理，与此同时手机接收到了烟雾浓度超标提醒。同时出现烟雾浓度超标、温度超标的情况，此时系统会启动自动洒水功能，并通过手机短信提醒用户厨房存在火灾风险。

5 结束语

在万物互联和大数据的时代，智能厨房控制应用范围将会逐渐扩大，其能够为人们的生活带来极大的便利，满足人们多样化需求，增强舒适度与便利性，可以将我们已有的互联网技术和生活中的物品很好的融合起来，积极开发智能厨房控制系统，优化系统控制方案，增强智能厨房实际应用效果，实现远距离、高效操作，带来更加便捷高效的日常生活。

参考文献：

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[3]刘星.家用整体智能厨房控制系统的设计与实现[D].电子科技大学，2012.