智冷智热存取柜

智冷智热存取柜

沙拉依登 · 吐尔逊江 阿丽米热吐送江 杨旭昕 陈国强

北方民族大学，宁夏回族自治区银川市，750021

摘要:本文以STM32单片机为核心，设计了一种具有制冷和造热功能的智能外卖箱。该芯片作为总公司生产芯片，红外温度传感器用于检测存储对象的温度、温度和湿度，继电器用于冷却和加热芯片之间的正负连接用于转向。具有自动和手动温度控制系统，智能存储还包括定时和紫外线消毒。

关键词：STM32；智能外卖寄存柜；半导体制冷片

基金项目:北方民族大学2019年国家级大学生创新创业训练计划项目阶段性成 果，项目名称：智冷智热存取柜；项目负责人：沙拉依登·吐尔逊江；项目编号： 2019-11407-028

引言

现在生活中有一些智能化的柜子，如超市柜、社区快捷柜（如初学者邮件、丰潮智能柜等），通过控制系统发送检验码，可以理解为快递产品，但由于商品分为冷热两种，如果货物在储存过程中不保温或冷藏，很容易造成损坏对于货物。这些普通的储物柜或柜子不适合存放货物，因此本文提出了一种基于STM32芯片的智能储物柜。将半导体冷却和隔热材料加载到正常存储阶段，半导体电路的首页冷却和反向连接加热由继电器控制；泡沫保温效果好，价格低廉，环保节能。如果可能，用户可以知道存储容器的存储时间。

1 系统设计思想

主要功能是加热和冷却。在这里提供了一个简单的系统设计示意图。用户可以选择特定存储单元的箱号。一旦外包装安装到单元盒中，用户可以手动确定单元盒内的环境温度，然后系统可以选择加热或冷却模式；如果用户不控制单元盒内的环境温度，系统会检测到：自动设定货物的初始温度和温度，测量的温度应与包装的初始环境值进行比较。此外，加热或冷却的状态由系统决定分开。什么时候存储单元，关闭单元箱门，系统自动生成返回码，并通过通信模块将搜索控制码发送给用户和系统，同时开始计时。什么时候用户输入认证码，取出物品，单元箱关闭即刻当前工作空间，同时开启紫外线消毒系统10分钟。

2 系统功能组成框架图和分析

如图2所示，该系统由几个模块组成：控制模块、离合模块、电动门模块、紫外线消毒模块、半导体器件、通信模块、I/O模块、手表模块、红外辐射传感器模块和环境温度传感器。模块控制模块操作硬件机箱，电子控制模块由电磁锁定和耦合的光学耦合继电器组成，并与控制模块进行电气连接。控制模块通过调整引脚电平使继电器成效，然后控制电动门的开关，输入/输出模块由键盘、屏幕板或与控制模块电子连接的触摸屏组成，显示板为人机界面。物品被放置在一个单位的盒子里，服务器系统自动产生与盒子相匹配的搜索代码，并发送一个通信模块给搜索验证码的用户，用户通过红外线应使用温度指示模块检测封闭物体的温度，环境温度传感器模块用于在设置物体之前收集箱体内的环境温度。经过两次温度比较后，系统可根据物体的温度设置制冷或制热功能。该模块具有定时功能，可为用户提供一小时免费押金服务。一小时后，押金被收取。如果10小时后不取下，则进行清洁。产品拆下之后，采用紫外线消毒模块定期对柜子进行消毒，确保柜子的清洁。

图1 系统功能的组成框架图

图2 半导体制冷片正负极连接方式的极性转换电路图

3 系统硬件结构

3.1 STM32 单片机最小系统

STM32微控制器子系统由stm32时钟电路、复位电路、JTAG接口和I/O端口扩展接口组成。Stm32f103rc是一个基于Cortex-M3 arm核心的32位微控制器，具有512 KB片上RAM和64 KB片上RAM；多达80个I/O，4个通用定时器，3个SPI接口，2个I2S接口，2个I2C接口，5个USART，1个USB接口。

3.2 输入输出模块

I/O模块主要用于进行人机交互。它包含IPS（人机间连接）LCD触摸屏插件、4位LED水灯、1个独立按键和蜂鸣器。它可以填充声、光和按键的输出触摸屏。触摸屏用户界面用于将127毫米（5英寸）TFT（薄膜晶体管）电容安装到触摸LCD上。它具有响应速度快、视角大、色彩真实、画面精美、无水色、环保、节电、色彩精确等优点。

3.3 有线通信模块

有线通信模块包括UART串行通信电路、以太网模块接口、CAN收发电路和温度湿度数字传感器电路。

UART串行通信电路通过CH340G芯片将USB总线转换为TTL-UART串行总线，从而使STM32单元能够通过USART1接口与计算机串行通信。

以太网模块接口用于安装以太网模块W5500，而STM32单元计算机通过SPI1接口连接W5500模块进行通信实验。以太网RFID模块和NRF24L01无线模块还使用与W5500模块共享的SPI1端口。CAN收发电路的核心是一个高速TJAN 1042收发电路，它是CAN控制器和物理总线之间的接口，向CAN控制器提供发送和接收的差别函数。

数字温度和湿度传感器电路核心设备是湿电容数字温度湿度芯片。

3.4 电源模块

电源模块主要包括一个5V和MP2303ADNLF-Z的电源接口，当所使用的模块很少且操作电流小于0.5a时，系统可以直接使用计算机的USB电源，而电源可直接使用计算机的USB电源。由于STM32单片和大多数模块由3.3 V电源，因此，具有高转换效率的 MP2303DNA电源转换器将5 V的CC电压转换为3.3 V输出。

4 功能测试结果与分析

温度测量模块和温度控制模块在制造的容器样品中进行测试，并在表1中提供测试数据。智能选择温度控制模式是正确的，定时模块是在一小时内存储在零误差中，而制冷模式是没大问题的，其他功能被无缝地测试，并在操作上与整体设计方案兼容。制冷效率低，原因是冷却系统中使用的半导体制冷板功率低。因此，可以尝试增加半导体制冷板的数量或使用快速半导体制冷板。

总结

本文章使用的主要芯片是用于智能产品存储的strm32芯片。存储柜采用温度传感器检测箱内产品的实际温度，然后将产品温度与参考温度进行比较。它是使用中继器以改变半导体冷却的正连接方式进行冷却和热加工，并且包装的保质期可以计算出来。包装用紫外线消毒模块临时消毒，以保持包装的健康状态。使用非常方便，以后大有发展。

参考文献

[1] 方思爱,叶晓毅,潘秀志,等.基于公共场所下的智能寄存系统的设计研究——以杭州东站行李寄存柜为例[J].建材与装饰,2019(2): 129-130.

[2] 李文博.智能行李寄存系统[J].电子产品世界,2019(1):52-58.

[3] 关丽荣,张旗.基于单片机指纹识别电子寄存柜设计[J].电子制作,2018(11):24-25.