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本解決方案涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種物聯(lián)網(wǎng)智能冰箱。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后又一次全球信息化浪潮，是全球信息化發(fā)展的新階段。我國政府高度重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，已將傳感網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)與新能源、綠色制造等并列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。目前物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
冰箱早已成為每家每戶必備的家用電器，其能夠很好地存儲(chǔ)食品，方便快捷。但現(xiàn)實(shí)生活中，特別是對(duì)于上班族群體，在回家準(zhǔn)備買菜或其他食品時(shí)，由于工作繁忙，往往忘記了家中冰箱內(nèi)已存儲(chǔ)有哪些食品，這樣就會(huì)因?yàn)橛涘e(cuò)而造成多買了記得沒有卻已有的食品或漏買了記得有卻沒有的食品，容易造成食品多買了而放久不新鮮或壞掉，或者少買了要買的食品而反復(fù)購買的情況。并且傳統(tǒng)的冰箱只具備冷藏和冷凍兩種功能，自冰箱面世以來其功能幾乎沒有發(fā)生根本變換，都是需要用戶自己購買好商品后放進(jìn)冰箱內(nèi)相應(yīng)的空間，由自己決定什么時(shí)候增加放入和什么時(shí)候購買。正因如此，傳統(tǒng)的冰箱在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)食品過期、食品短缺的情況，更不會(huì)根據(jù)用戶的個(gè)體喜好以及健康飲食的指導(dǎo)來控制冰箱內(nèi)的食品品種和數(shù)量增減。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)解決的技術(shù)問題
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種物聯(lián)網(wǎng)智能冰箱，采用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)，建立智能冰箱食品監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱的食品記錄，冰箱內(nèi)食品可通過冰箱的液晶屏實(shí)時(shí)顯示，也可通過移動(dòng)終端發(fā)送短信到冰箱查詢家中冰箱內(nèi)的食品。
(二)技術(shù)方案
一種物聯(lián)網(wǎng)智能冰箱，包括主控制模塊和從控制模塊，所述主控制模塊包括核心板單元、RFID讀卡器單元、LCD觸摸屏單元、有線網(wǎng)卡單元和無線通信單元，所述從控制模塊包括51單片機(jī)單元、壓力傳感器單元、溫度傳感器單元和冰箱制冷片單元，所述主控制模塊與所述從控制模塊通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
進(jìn)一步的，所述核心板單元采用Intel XScale PXA270。
進(jìn)一步的，所述RFID讀卡器單元掃描食品標(biāo)簽，所述RFID讀卡器單元采用ISO18000-6C I系列讀寫器。
進(jìn)一步的，所述核心板單元通過所述有線網(wǎng)卡單元與Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
進(jìn)一步的，所述核心板單元通過所述無線通信單元與移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述無線通信單元采用DU600GPRS/GSM模塊。
進(jìn)一步的，所述壓力傳感器單元采集冰箱內(nèi)食品重量，所述壓力傳感器單元采用HX711壓力傳感器。
進(jìn)一步的，所述溫度傳感器單元包括溫度傳感器和第一電阻，所述溫度傳感器采用單線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20。
進(jìn)一步的，所述51單片機(jī)單元包括51單片機(jī)芯片、石英晶振、第一～第三電容和第二電阻，所述51單片機(jī)芯片為40pin 89C51單片機(jī)，所述第一電容為電解電容。
進(jìn)一步的，所述冰箱制冷片單元包括制冷片、繼電器、三極管、二極管和第三電阻，所述制冷片為半導(dǎo)體制冷片。
(三)有益效果
本發(fā)明提供了一種物聯(lián)網(wǎng)智能冰箱，采用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)，建立智能冰箱食品監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱的食品記錄，冰箱內(nèi)食品可通過冰箱的液晶屏實(shí)時(shí)顯示，也可通過移動(dòng)終端發(fā)送短信到冰箱查詢家中冰箱內(nèi)的食品，從而通過移動(dòng)終端購買食品，給人們的日常生活提供了極大的便利，為現(xiàn)代家庭的健康生活提供保障，減少了社會(huì)資源浪費(fèi)，符合當(dāng)代社會(huì)綠色環(huán)保的理念，滿足未來智能家居的需求。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
結(jié)合圖1和圖5，一種物聯(lián)網(wǎng)智能冰箱，包括主控制模塊和從控制模塊，主控制模塊包括核心板單元、RFID讀卡器單元、LCD觸摸屏單元、有線網(wǎng)卡單元和無線通信單元，從控制模塊包括51單片機(jī)單元、壓力傳感器單元、溫度傳感器單元和冰箱制冷片單元，主控制模塊與從控制模塊通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
系統(tǒng)選用基于采用Intel XScale PXA270核心板的硬件開發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)是以Intel XScale架構(gòu)的ARM處理器。嵌入式操作系統(tǒng)選用Windows CE 5.0。Windows CE是高度模塊化的嵌入式操作系統(tǒng)。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)方向智能家居的投入也在迅速擴(kuò)大，RFID標(biāo)簽的成本也不斷地降低，極大可能取代條形碼成為食品外包。而且RFID標(biāo)簽以其耐用、持久和免維護(hù)著稱。
RFID讀卡器單元掃描食品標(biāo)簽，RFID讀卡器單元采用ISO18000-6C I系列讀寫器。ISO18000-6C I系列讀寫器是新一代遠(yuǎn)距離電子標(biāo)簽讀寫器，讀寫器所支持的標(biāo)簽主要遵從ISO18000-6C協(xié)議的無源電子標(biāo)簽。用戶可使用讀寫器對(duì)6C電子標(biāo)簽進(jìn)行讀、寫、鎖定等功能操作。該讀寫器有主從、定時(shí)和觸發(fā)三種讀電子標(biāo)簽的工作方式，連接控制器的通信接口有RS-232、RS-485和Wiegand接口，可以直接與具有標(biāo)準(zhǔn)韋根W26或W34接口的控制設(shè)備連接，也可以通過標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口與控制器相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信與交換。當(dāng)壓力傳感器單元檢測冰箱內(nèi)食品重量發(fā)生變化時(shí)，觸發(fā)讀寫器掃描冰箱內(nèi)的食品標(biāo)簽，該讀寫器提供一次讀寫多個(gè)標(biāo)簽。
核心板單元通過有線網(wǎng)卡單元與Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。預(yù)設(shè)冰箱能夠直接訪問的物聯(lián)網(wǎng)超市網(wǎng)站，從而進(jìn)行對(duì)接。用戶通過LCD觸摸屏登錄購物網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)下單操作，默認(rèn)每臺(tái)冰箱都配有一個(gè)專用的賬號(hào)來綁定登錄，通過POST方式提交頁面。當(dāng)冰箱登錄成功后，即可實(shí)現(xiàn)在線購買商品并下單。同時(shí)LCD觸摸屏實(shí)時(shí)顯示冰箱內(nèi)食品信息和溫度參數(shù)。
核心板單元通過無線通信單元與移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，無線通信單元采用DU600GPRS/GSM模塊。DU600支持多種連接模式，可以實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)終端通信的基本功能。智能冰箱的GPRS/GSM模塊只需要短信收發(fā)并且解譯收到的短信信息，通過DU600選擇喚醒模式等待接收短信并且解譯短信后得到指令，并將該控制指令發(fā)送給PXA270核心板實(shí)現(xiàn)購買功能和查詢功能。若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)用戶尚未回復(fù)確認(rèn)購買，則自動(dòng)取消該次食品的購買并且斷開與GPRS連接;若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)客戶回復(fù)確認(rèn)購買，則PXA270核心板返回一個(gè)確認(rèn)購買的信息并且斷開GPRS連接。
壓力傳感器單元采集冰箱內(nèi)食品重量，壓力傳感器單元采用HX711壓力傳感器。HX711是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。當(dāng)壓力傳感器感應(yīng)冰箱內(nèi)食品重量發(fā)生變化時(shí)才會(huì)發(fā)送信號(hào)到PXA270核心板，同時(shí)開啟RFID讀卡器進(jìn)行食品標(biāo)簽掃描。當(dāng)冰箱打開的時(shí)候，PXA核心板對(duì)壓力傳感器通電，壓力傳感器第一次工作時(shí)會(huì)記錄初始時(shí)候冰箱內(nèi)食品重量。當(dāng)冰箱關(guān)閉的時(shí)候，測量壓力傳感器感應(yīng)的食品重量，并對(duì)比初始時(shí)候冰箱內(nèi)食品重量是否發(fā)生變化，若未變化則關(guān)閉壓力傳感器并斷開RFID讀卡器。
如圖2所示，溫度傳感器單元包括溫度傳感器U1和電阻R1，溫度傳感器U1采用單線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其結(jié)構(gòu)簡單不需要外接電路，僅用一根I/O數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)。每只DS18B20由獨(dú)立的序列號(hào)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)DS18B20掛接在一根數(shù)據(jù)線上分別檢測多點(diǎn)溫度。DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，需要進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。溫度高字節(jié)中的前五位用來保存溫度的正負(fù)，高字節(jié)的后三位和低字節(jié)八位用來保存溫度值，其中低字節(jié)的低四位保存溫度的小數(shù)位。
如圖3所示，51單片機(jī)單元包括51單片機(jī)芯片U2、石英晶振X1、電容C1～C3和電阻R2，51單片機(jī)芯片U2為40pin 89C51單片機(jī)，電容C1為電解電容。51單片機(jī)芯片U2通過RxD腳和TxD腳與PXA270核心板進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
如圖4所示，冰箱制冷片單元包括制冷片U3、繼電器K1、三極管Q1、二極管D1和電阻R3，制冷片U3為半導(dǎo)體制冷片，最低可達(dá)-10℃。
由于PXA270核心板外接插口問題，溫度傳感器DS18B20基于51單片機(jī)U2操作，因而無需嵌入PXA270核心板上。溫度傳感器DS18B20隨著冰箱的啟動(dòng)而啟動(dòng)，將采集的冰箱內(nèi)溫度發(fā)送給51單片機(jī)U2，51單片機(jī)U2將采集的溫度與設(shè)置的溫度值進(jìn)行比較，若高于設(shè)置的溫度值則開啟制冷片。若小于或者等于設(shè)置的溫度值，則關(guān)停制冷片。
本發(fā)明提供了一種物聯(lián)網(wǎng)智能冰箱，采用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)，建立智能冰箱食品監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱的食品記錄，冰箱內(nèi)食品可通過冰箱的液晶屏實(shí)時(shí)顯示，也可通過移動(dòng)終端發(fā)送短信到冰箱查詢家中冰箱內(nèi)的食品，從而通過移動(dòng)終端購買食品，給人們的日常生活提供了極大的便利，為現(xiàn)代家庭的健康生活提供保障，減少了社會(huì)資源浪費(fèi)，符合當(dāng)代社會(huì)綠色環(huán)保的理念，滿足未來智能家居的需求。
上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
