CN111856990A - 一种灵芝茶烘焙机智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，包括上位机部分和下位机部分，下位机部分连接待控制烘焙机，下位机通过网络连接所述上位机部分，所述下位机部分包括：主控模块，电源模块，若干个温度采集模块，屏幕，通信模块USB串口，烘焙机控制线；上位机部分包括物联网平台，动态Web界面。本发明不仅可以远程控制烘焙机的工作状态，同时也可以直接与烘焙机进行人机交互，通过屏幕，设置工作时长和温度，以及机器的开关；即时对烘焙机工作状态进行设置，同时Web端也能实时显示当前设备的状态；实现只需利用手机网页或直接操作，就可以对烘焙机工作进行设置，使得茶叶烘培过程减少了人工及时间成本，制茶的过程更加智能化、规范化。
Description
技术领域
本发明涉及控制系统技术领域，尤其涉及一种灵芝茶烘焙机智能控制系统。
背景技术
饮茶是中国传统文化，茶叶应市场需求量巨大。但茶叶的烘焙制作过程费时费力，需要有经验的茶师实时监管烘培过程。传统烘焙机广泛应用于食品的工业当中，已经成为烘焙产品过程中重要的一部分。但是传统的烘焙机器都是独立的个体，设置烘焙机器时间温度的操作面板都是机械式，操作比较繁琐。假设工厂里面有很多这样的设备，那么设置很多台设备很耗时间，同时每台机子都要实时监视它们的温度和时间。因为烘焙的时间比较长，也就是说需要无时不刻地在监视和操作烘焙机器。故需要一个解决方案来减少工作的重复性与繁琐性，实现智能化生产。
发明内容
本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，解决了上述所提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，包括上位机部分和下位机部分，所述下位机部分连接待控制烘焙机，且所述下位机通过网络连接所述上位机部分，其中，
所述下位机部分包括：
主控模块，用于实时操作系统处理数据、传输数据；
电源模块，用于为所述主控模块提供电能；
若干个温度采集模块，用于采集所述烘焙机当前温度值；
屏幕，用于显示人机交互界面，设置工作时长和温度，以及烘焙机的开关，即时对烘焙机工作状态进行设置；
通信模块，用于上发和接收数据；
USB串口，用于串口调试输出；
烘焙机控制线，用于控制所述烘焙机工作开关；
所述上位机部分包括：
物联网平台，用于对上报的数据进行处理，分析以及展示，同时可以下发数据设置和控制所述烘焙机；
动态Web界面，用于实时显示上报的时间，温度和工作状态数据，以及下发数据设置时间、上限温度和工作开关。
优选的，所述主控模块包括MCU芯片、晶振电路、USB转串口电路、LCD显示屏电路、JTAG下载电路、滤波电路、复位电路、电源转化电路和插针引出的GPIO，其中，
所述MCU芯片用于数据处理和控制总枢纽；
所述电源转化电路用于将5V直流电压转换成3.3V直流电供单片机供电；
所述USB转串口电路用于串口调试；
所述JTAG下载电路用于烧录程序代码，以及在线调试程序；
所述LCD显示屏电路用于连接所述屏幕，显示图形用户界面；
所述晶振电路：提供8MHz的外部时钟。
优选的，所述通信模块采用NB-IoT无线通信模块，用于处理AT指令和接受所述物联网平台的数据下发，通过NB-IoT无线通信模块的主串口与所述MCU芯片和所述物联网平台进行通信。
优选的，所述温度采集模块包括温度传感器及热电偶模数转换器，所述温度传感器采集温度信号，传送至所述热电偶模数转换器，进行A/D转换，直接输出温度的数据，经过所述MCU芯片计算后，在所述屏幕上的人机交互界面现实烘焙机内部实时温度，同时将温度值通过所述通信模块发送到所述物联网平台，并在所述动态Web界面实时显示。
优选的，所述屏幕包括液晶面板、电容触摸屏、IO扩展电路、TFT控制接口电路以及驱动芯片。
优选的，所述电源模块包括变压器、整流滤波模块、降压与稳压模块、及继电器驱动模块，220V单相交流电经所述变压器将转变成20V的交流电，20V的交流电通过所述整流滤波模块产生正10V单向脉冲直流电，正10V单向脉冲直流电通过所述降压与稳压模块输出稳定的5V电压为所述主控模块和所述继电器驱动模块提供电源，所述主控模块IO口输出高低电平送入所述继电器驱动模块控制烘培机继电器的通断状态。
与现有技术相比，本发明设计的远程烘焙系统不仅可以远程控制烘焙机的工作状态，同时也可以直接与烘焙机进行人机交互，通过屏幕，设置工作时长和温度，以及机器的开关；即时对烘焙机工作状态进行设置，同时Web端也能实时显示当前设备的状态；实现只需利用手机网页或直接操作，就可以对烘焙机工作进行设置，以此来减少人力物力成本，同时建立起智能化的生产。使得茶叶烘培过程减少了人工及时间成本，制茶的过程更加智能化、规范化。
附图说明
图1为本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统的整体系统框图；
图2为本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统中的下位机部分原理框图；
图3为本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统中的MCU芯片及其外围电路原理图；
图4为本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统中BC-26与STM32连接示意图；
图5为本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统中PT100，MAX6675和STM32连接图；
图6为本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统中STM32单片机相应IO口与LCD接口电路图；
图7为本发明提出的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统中电源模块的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，本实施例提出了一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，包括上位机部分和下位机部分，下位机部分连接待控制烘焙机，且下位机通过网络连接上位机部分，上位机部分包括：物联网平台，用于对上报的数据进行处理，分析以及展示，同时可以下发数据设置和控制所述烘焙机；动态Web界面，用于实时显示上报的时间，温度和工作状态数据，以及下发数据设置时间、上限温度和工作开关，可方便用户远程查看烘培机的工作状态。
参照图2，下位机部分包括：
主控模块，用于实时操作系统处理数据、传输数据；
电源模块，用于为所述主控模块提供电能；
若干个温度采集模块，用于采集所述烘焙机当前温度值；
屏幕，用于显示人机交互界面，设置工作时长和温度，以及烘焙机的开关，即时对烘焙机工作状态进行设置；
通信模块，用于上发和接收数据；
USB串口，用于串口调试输出；
烘焙机控制线，用于控制所述烘焙机工作开关。
本实施例的主控模块采用ST公司的STM32F103ZET6作为MCU芯片，外围由晶振电路、USB转串口电路、LCD显示屏电路、JTAG下载电路、滤波电路、复位电路、电源转化电路和插针引出的GPIO最小系统。电路原理图如图3所示，MCU芯片用于数据处理和控制总枢纽；电源转化电路用于将5V直流电压转换成3.3V直流电供单片机供电；USB转串口电路用于串口调试；JTAG下载电路用于烧录程序代码，以及在线调试程序；LCD显示屏电路用于连接所述屏幕，显示图形用户界面；晶振电路：提供8MHz的外部时钟。
本实施例的通信模块采用BC26物联网模块，BC26物联网模块为NB-IoT无线通信模块，BC-26模块设有三个串口：主串口，调试串口和音频串口，BC-26与STM32连接示意图，如图4所示，本实施例仅用到主串口来进行与STM32的数据交换，用于处理AT指令和接受所述物联网平台的数据下发，以及与物联网平台进行通信。
本实施例的温度采集模块包括PT100温度传感器及K型热电偶模数转换器MAX6675，PT100，MAX6675和STM32连接如图5所示。温度传感器采集温度信号，传送至热电偶模数转换器，进行A/D转换，直接输出温度的数据，经过MCU芯片计算后，在屏幕上的人机交互界面现实烘焙机内部实时温度，同时将温度值通过通信模块发送到物联网平台，并在动态Web界面实时显示。
本实施例的屏幕A选择TK-7’TFTLCD V2触摸屏，其包括液晶面板、电容触摸屏、IO扩展电路、TFT控制接口电路以及驱动芯片。ATK-7’TFTLCDV2显示接口基本兼容支持8/9/12/16位8080并口连接，本实施中，使用到了显示和触摸功能，可将STM32单片机相应IO口与LCD接口相连接，接口电路图如图6所示。
本实施例的电源模块包括变压器、整流滤波模块、降压与稳压模块、及继电器驱动模块，电路图如图7所示。220V单相交流电经变压器将转变成20V的交流电，20V的交流电通过整流滤波模块产生正10V单向脉冲直流电，正10V单向脉冲直流电通过降压与稳压模块输出稳定的5V电压为主控模块和所述继电器驱动模块提供电源，主控模块IO口输出高低电平送入继电器驱动模块控制烘培机继电器的通断状态。
其中，整流滤波模块由四个IN4007二极管构成单相桥式整流电路。再通过1000uf/35V电解电容滤波，即可输出10V左右的单向脉冲直流电。其中单相桥式整流电路是利用二极管的单向导电性。在变压器输出电压的正半周，D1和D2导通，D3和D4截止，降压模块输入的电压为变压器输出电压的正半周。同理在变压器输出电压的负半周，D1和D2截止，D3和D4导通。故而将输入的20V交流电变成单向脉冲正10V的直流电输出。为了减小电压的脉动，需要由滤波电路进行滤波。故利用电解电容的充放电特性来拉平单向脉冲波，为下一级降压模块的输入降低脉动成分。
降压稳压模块由LM2596开关电压调节器和7805三端稳压集成电路完成降压并将电压稳压在5V。首先由LM2596开关电压调节器稳定的输出整流滤波输入的直流脉冲电压,再经过7805三端稳压集成电路后，输出5V稳定电压。其5V电压误差在正负3％左右。以此达到稳定的5V输出电源。
本实施例的灵芝茶烘焙机智能控制系统中，单片机的供电，由烘焙机电源模块将220V交流电转化成5V直流电，将5V电源接入到电源转换模块，将电压转化成3.3V作为STM32F103的电压来源。USB连接串口可以实现串口调试。同时开发板配备有JTAG下载口，可以在线对设备进行程序调试以及下载程序。BC26模块连接STM32的串口2，实现STM32与BC26数据的发送和接收。通过GPIO模拟SPI通信协议获取温度传感器数值。电容触摸屏与STM32单片机丰富的片上通用IO口连接进行数据交换，并将数据显示在触摸屏，通过烘焙控制线控制烘焙机的开关状态。
本实施例的灵芝茶烘焙机智能控制系统上电后，主控模块上LED开始闪烁，如果不闪烁，显示屏黑屏则系统死机，等待复位。如果系统正常，LED正常闪烁，可以通过电容触摸屏显示人机交互界面，人机交互界面显示红色等待设备连接网络字体，连接成功红色字体变成绿色连接网络成功字样。
连接成功后便可以通过两种方式对设备进行参数设置：
第一种：直接触摸电容触摸屏，可以进行设置时间和上限温度，并命令设备是否开始工作。同时网页也会实时更新当前设备状态。
第二种：利用网页下发数据设置时间、上限温度和工作开关。开始工作后网页实时显示设备设置的剩余工作时长和当前设备温度，以及设备工作开关显示灯，做到能在网页上实时显示烘焙机当前的各个参数，以及下发控制烘焙机工作的一个远程烘焙控制的解决方案。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，其特征在于，包括上位机部分和下位机部分，所述下位机部分连接待控制烘焙机，且所述下位机通过网络连接所述上位机部分，其中，
所述下位机部分包括：
主控模块，用于实时操作系统处理数据、传输数据；
电源模块，用于为所述主控模块提供电能；
若干个温度采集模块，用于采集所述烘焙机当前温度值；
屏幕，用于显示人机交互界面，设置工作时长和温度，以及烘焙机的开关，即时对烘焙机工作状态进行设置；
通信模块，用于上发和接收数据；
USB串口，用于串口调试输出；
烘焙机控制线，用于控制所述烘焙机工作开关；
所述上位机部分包括：
物联网平台，用于对上报的数据进行处理，分析以及展示，同时可以下发数据设置和控制所述烘焙机；
动态Web界面，用于实时显示上报的时间，温度和工作状态数据，以及下发数据设置时间、上限温度和工作开关。
2.根据权利要求1所述的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，其特征在于，所述主控模块包括MCU芯片、晶振电路、USB转串口电路、LCD显示屏电路、JTAG下载电路、滤波电路、复位电路、电源转化电路和插针引出的GPIO，其中，
所述MCU芯片用于数据处理和控制总枢纽；
所述电源转化电路用于将5V直流电压转换成3.3V直流电供单片机供电；
所述USB转串口电路用于串口调试；
所述JTAG下载电路用于烧录程序代码，以及在线调试程序；
所述LCD显示屏电路用于连接所述屏幕，显示图形用户界面；
所述晶振电路：提供8MHz的外部时钟。
3.根据权利要求2所述的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，其特征在于，所述通信模块采用NB-IoT无线通信模块，用于处理AT指令和接受所述物联网平台的数据下发，通过NB-IoT无线通信模块的主串口与所述MCU芯片和所述物联网平台进行通信。
4.根据权利要求2所述的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，其特征在于，所述温度采集模块包括温度传感器及热电偶模数转换器，所述温度传感器采集温度信号，传送至所述热电偶模数转换器，进行A/D转换，直接输出温度的数据，经过所述MCU芯片计算后，在所述屏幕上的人机交互界面现实烘焙机内部实时温度，同时将温度值通过所述通信模块发送到所述物联网平台，并在所述动态Web界面实时显示。
5.根据权利要求1所述的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，其特征在于，所述屏幕包括液晶面板、电容触摸屏、IO扩展电路、TFT控制接口电路以及驱动芯片。
6.根据权利要求1所述的一种灵芝茶烘焙机智能控制系统，其特征在于，所述电源模块包括变压器、整流滤波模块、降压与稳压模块、及继电器驱动模块，220V单相交流电经所述变压器将转变成20V的交流电，20V的交流电通过所述整流滤波模块产生正10V单向脉冲直流电，正10V单向脉冲直流电通过所述降压与稳压模块输出稳定的5V电压为所述主控模块和所述继电器驱动模块提供电源，所述主控模块IO口输出高低电平送入所述继电器驱动模块控制烘培机继电器的通断状态。
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