DIY你的智慧家庭：基于物聯(lián)網(wǎng)的老火靚湯煲智能控制系統(tǒng)解決方案，軟硬件架構(gòu)

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

廣東人特別是老一輩的廣東人酷愛煮“老火靚湯”。老火湯又稱廣府湯，即廣東人傳承數(shù)千年的食補(bǔ)養(yǎng)生秘方，慢火煲煮的中華老火靚湯，火候足，時間長，既取藥補(bǔ)之效，又取入口之甘甜。她是廣東女人用萬般溫情煲煮的美食靚湯，是調(diào)節(jié)人體陰陽平衡的養(yǎng)生湯，更是輔助治療恢復(fù)身體的藥膳湯。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動機(jī)

老火顧名思義就是需要用慢火熬，老火靚湯熬煮的時間一般都超過8個小時，而且對于火候的變化也要求較高。漫長的等待時間會導(dǎo)致照看等方面具有諸多不便之處。針對上述情況，我們團(tuán)隊提出了關(guān)于“基于GSM的老火靚湯監(jiān)控系統(tǒng)”。利用光傳感器，溫度傳感器等元件對湯的濃度，溫度等變量進(jìn)行自動檢測，同時結(jié)合監(jiān)控變量以及經(jīng)驗(yàn)公式對火候進(jìn)行智能控制，使湯的味道趨近完美。當(dāng)湯煮好的時候會系統(tǒng)會發(fā)出語音提示同時發(fā)送短信到用戶手機(jī)。

二、需求分析

2.1 功能要求

需要測量湯的濃度，溫度。需要對火候進(jìn)行實(shí)時控制。

通過GSM模塊和語音模塊進(jìn)行提示。

2.2 性能要求

光感所測得的數(shù)據(jù)需要和實(shí)際濃度具有較高的相關(guān)性。

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

本系統(tǒng)在AVR32 AT32UC3A單片機(jī)控制器硬件基礎(chǔ)上，擴(kuò)充GSM/物聯(lián)網(wǎng)模塊，由手機(jī)或PC機(jī)作為遠(yuǎn)程服平臺，構(gòu)成異地客戶端。系統(tǒng)的各個模塊均由單片機(jī)控制，很好的體現(xiàn)了硬件軟件化的思想，可以很好地完成設(shè)計要求的各項(xiàng)功能，使監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定化智能化，既方便又節(jié)能。利用溫度傳感器、光照傳感器來采集智能老火靚湯煲里的湯的溫度和濃度等參數(shù)，通過A/D轉(zhuǎn)換成為模擬量寫入單片機(jī)，然后通過相關(guān)算法，最后由控制模塊輸出相應(yīng)的控制變量參數(shù)來控制燃具的火力大小及時間長短，以達(dá)到設(shè)計要求；利用GSM模塊來實(shí)現(xiàn)語音提示，當(dāng)用戶不在現(xiàn)場時，若湯已達(dá)到預(yù)約要求或是出現(xiàn)溫度過高而導(dǎo)致危險發(fā)生等情況，系統(tǒng)會通過GSM模塊向用戶手機(jī)發(fā)出相應(yīng)的語音提示及短信提示，提示用戶進(jìn)行下一步操作。

3.2功能模塊的組成

傳感器模塊：采用溫度傳感器、光照傳感器對智能老火靚湯煲里的湯的溫度和濃度進(jìn)行實(shí)時檢測并采集相應(yīng)數(shù)據(jù)。其中，由溫度傳感器檢測、采集煲的溫度，由光照傳感器來檢測、采集湯的濃度，進(jìn)而通過單片機(jī)綜合判斷并分析相關(guān)參數(shù)，然后輸出相應(yīng)動作的控制參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)多檔火力的控制。

GSM/物聯(lián)網(wǎng)模塊：GSM網(wǎng)絡(luò)以短消息的形式完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，即在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中加入GSM 引擎模塊，并為其分配一個獨(dú)立的SIM卡，通過串行通訊接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無線傳輸，監(jiān)控終端為移動電話。物聯(lián)網(wǎng)模塊中以PC機(jī)為上位機(jī)、智能老火靚湯煲為下位機(jī)，通過上下位機(jī)的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)PC與智能老火靚湯煲的信息互換，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用PC機(jī)監(jiān)控智能老火靚湯煲中湯的溫度及濃度，并實(shí)現(xiàn)對智能老火靚湯煲遠(yuǎn)程開啟關(guān)閉功能。

語音模塊：配合語音芯片播放各類提示信息，同時還能實(shí)現(xiàn)語音備忘錄功能。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

3.2 硬件平臺選用及資源配置

EVK1100硬件平臺

支持AT32UC3A

以太網(wǎng)端口

傳感器：光照、溫度、電位器

4x20藍(lán)色LCD（PWM變頻背光）

JTAG連接器、Nexus、USART、USB 2.0接口，TWI接口、SPI

SD和MMC讀卡器

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.4 系統(tǒng)軟件流程

程序運(yùn)行流程圖

3.4 系統(tǒng)預(yù)計實(shí)現(xiàn)結(jié)果

具有多種模式，能夠?qū)Σ煌愋偷臏跐舛葴囟确矫孢M(jìn)行信息采集并且結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行運(yùn)算，同時對湯在火候進(jìn)行實(shí)時控制同時節(jié)約能源。在完成預(yù)定動作之后，系統(tǒng)發(fā)出語音提示并且通過GSM模塊通知用戶。