论坛首页 > 创客天地 > 第二届立创商城电子制作节 > 参赛作品 《饮食健康管家》已完...
查看:426  |  回复:7
参赛作品 《饮食健康管家》已完成
小燕子呐
1
主题
2
回复
发表于Mon Jun 19 14:08:43 CST 2017   |  只看该作者 1# 电梯直达

 【报名阶段需要填写的内容】


1. 参赛者姓名(必填项):

刘小燕

2. 单位或学校名称(必填项):

江西农业大学

3. 当前职务或职称(必填项):

在校本科生

4. 参赛作品的名字(必填项):

饮食健康管家

5. 简要陈述您的idea和作品(必填项):

    随着现在人们生活水平的提高,人们对饮食健康的需求也越来越高,但是琳琅满目的食物搭配对人们来说是很麻烦的事,食材营养相克关系全凭家长自个的经验,而且每种食物的含量营养成分和各种烹饪方式所带来的营养成分也不一样,近几年关于儿童因食物相克导致消化不良和儿童营养不良的报道履见不鲜,而且菜品里各个食物分量也是全凭家长自己个人的经验,食材的合理均衡搭配和正确烹饪方法也是让每个家长都头疼的问题,所以根据上述分析,为了能够实现健康的饮食,我们开发了基于物联网的饮食健康管家,其由硬件手持端和手机APP组成。
   本作品由以下功能:

硬件端功能:

        1、食材相克提醒:当用户挑选了两种相克的食材,手持硬件端高分贝报警。
        2、美食搭配提醒:当用户备忘选用了一种食材时,手持端提醒用户相关的食物搭配,以增加摄入的营养均衡。
        3、美食称重校准:当用户购买一种食材后,输入食材单价后,通过称重自动得出食物的总价数据。
        4、烹饪油温控制:当用户在烹饪时,红外温度自动检测油锅中的问度,当油达到烟点之前,主控芯片发送警告数据给屏幕,高分贝报警模块发出警报。
        5、膳食营养统计:将摄入的食物局域网通信传回APP中,通过APP查询得出每日摄入的膳食营养,并显示于APP上,并每天会对用户每日的膳食数据进行统计,并对按天给出营养建议。

        6、菜谱推荐功能:用户可以根据喜好和口味,通过手机上位机进行美食制作选择,喜欢的美食制作,硬件端手把手指导用户制作美食。

APP功能介绍:

 (1)用户可以通过该 APP查看每日摄入营养数据。

 (2)用户可以根据喜好搜索菜谱(按菜名,食材等)。

 (3) 用户可以通过该 APP统计出当月每日的食材消费情况。

 (4) 用户可以通过该 APP得到每日或近几天的营养建议。

 (5)用户可以对个人信息进行管理(创建用户、修改昵称,修改头像,修改密码)。

(6)APP可以将用户当日的食材消费情况和重量数据上传到云端数据库中进行同步。

(7)管理员可以进行用户删除、查看用户、推荐菜谱修改、修改菜谱操作。


 等几个功能组成。


6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项):

主控:STM32F103f103
外围传感器:红外传感器、
蜂鸣器PS1240P02BT、
锂电池充电+保护板、
锂电池模块、
ESP-12F(ESP8266MOD)WIFI模块、
HX711数模转化模块、

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项):

S型拉力传感器模块、
HMI串口屏

【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】


一、作品简介

 1.1、作品效果图

     1.1.1 、作品实物效果图

  点击查看大图

图1、作品实物外观图

    1.1.2 、安卓终端界面

                        点击查看大图        

                                                                         图2、手机APP主界面                           

               点击查看大图

                                                                                                                               

                                   3、手机APP日摄入、日消费统计

                                 点击查看大图         

                                                  图4、历史摄入数据   

                        点击查看大图

                                      5、手机APP美食推荐

                                                                                                                                                        

                                     点击查看大图

        图6、手机APP美食推荐


 1.2、作品研究背景

对于3-6岁的孩子来说,正处在生长发育最旺盛的时期,倘若又不注意食材的搭配,不但影响生长发育,还会引发许多疾病,产生两种后果——营养不良和肥胖,重者有中毒的危险。

  根据相关机构的研究表明,饮食与癌症有密切关系。据统计,1/3的癌症病例与饮食有关。每种食物含的营养成分和各种烹饪方式所带来的营养成分也不一样,如果烹调方式不当,在过度高温下,食物将会产生更多的致癌物质并且会直接破坏食物中的各种营养物质;良好的膳食搭配与饮食习惯也对防病抗癌有着十分重要的作用,科学合理的膳食,可以延缓衰老,使人健康有活力。

 

 1.3、市场需求与市场现状

  1.3.1 市场需求

Android手机健康类APP市场分析。研究院分析师团队针对健康类APP进行了调查研究,结合手机APP下载平台的数据,对Android手机健康类APP市场进行了分析。在各个年龄段中,健康类APP所占比例是多少呢?其中25岁以下的用户中,健康类APP安装比例仅占5.6%,26岁-35岁健康类APP安装比例为8.7%,36-45岁的用户健康类APP安装比例最高,大家对饮食健康的需求越来越高,饮食越来越受到大家的欢迎!

因此在以后的发展中,饮食将更加被人们所关注,饮食健康管家也将更加受大众欢迎。

 1.3.2、市场现状

现在社会,人们忙于工作,经常生活无规律。所以会看到,有些人身材肥胖,有些比较消瘦,所以健康饮食很重要,不可忽视。健康饮食,才能有一健硕的身材。不健康饮食的现象比比皆是,比如暴饮暴食,会导致胃部疾病,引起肥胖,同时,不利于休息。另一种就是节食。会引起能量不足,影响发育和健康。同时不利于免疫力的提高。为了我们的健康,为了家庭的幸福,我们都应该养成良好的饮食习惯,杜绝暴饮暴食,拒绝节食。合理膳食,营养搭配,保护我们的健康。

正因如此,饮食健康助手就为我们提供了一个保障我们饮食健康的有力工具!这款作品可以提高我们的饮食质量,保证我们每天的摄取营养平衡。

1.4、作品设计目的

随着人们的生活水平提高,食品健康问题一直是当今社会的热点问题特别是对于儿童。当今市场菜的种类琳琅满目,食材营养相克关系全凭家长自个的经验,而且每种食物的含量营养成分和各种烹饪方式所带来的营养成分也不一样,关于近几年儿童因食物相克导致消化不良和儿童营养不良的报道履见不鲜,而且菜品里各个食物分量也是全凭家长自己个人的经验,食材的合理均衡搭配和正确烹饪方法让每个家长头疼的问题。    

物联网与智能硬件已经深入了各行各业,但对于儿童饮食健康这个特殊的环境却没有过多的关注。设计一款可便携智能烹饪系统能够给用户带来便捷且同时具有检测功能是目前市场上的空白。

   1.5、系统简介

整个作品由S型拉力传感器、热释红外温度传感器、HMI串口集成屏、无线WIFI模块、高分贝报警模块、锂电池模块、STM32主控芯片以及手机端上位机端APP几部分组成。

当用户挑选需要的食材时,点击称重,输入食材的金额后,经过MCU数据处理、调理电路前端放大处理等方式,将S型拉力传感器产生的信号通过MCU的多通道实时采集、计算、数据分析等算法处理和硬件滤波处理,将校准后的数值显示在手持端屏幕中。

当用户烹饪时,红外温度自动检测油锅中的温度,当油达到烟点时,屏幕显示报警信息,高分贝报警模块发出警报。

当用户选择一种食材时,手持端设备推荐该食材的营养搭配,并手把手指导家庭主妇制作这道美食,让你在家也能做出大厨的味道。

当用户在硬件移动端选择同步后,系统通过局域网通信将食材重量和消费数据局域网通信到手机上位机中,并手机上位机将食材消费数据和食材总量数据通过Http协议发送到云端数据库的日消费表和日清单中。

当用户建立账户后,安卓上位机查询云端数据库的日清单后,与数据库中食物标准营养含量表中数据进行计算后,将用户每日的营养摄入数据返回到安卓上位机中,安卓上位机根据中国膳食营养标准分析后给出营养建议,用户可以通过安卓上位机查询到历史消费和历史营养摄入情况。

 1.6、系统功能介绍

根据上述分析,为了能够实现健康的饮食,我们开发了基于物联网的饮食健康管家,其由硬件手持端和手机APP组成。

  1.6.1、硬件端功能

         1、食材相克提醒:当用户挑选了两种相克的食材,手持硬件端高分贝报警。
        2、美食搭配提醒:当用户备忘选用了一种食材时,手持端提醒用户相关的食物搭配,以增加摄入的营养均衡。
        3、美食称重校准:当用户购买一种食材后,输入食材单价后,通过称重自动得出食物的总价数据。
        4、烹饪油温控制:当用户在烹饪时,红外温度自动检测油锅中的问度,当油达到烟点之前,主控芯片发送警告数据给屏幕,高分贝报警模块发出警报。
        5、膳食营养统计:将摄入的食物局域网通信到APP中,通过APP查询得出每日摄入的膳食营养,并显示于APP上,并每天会对用户每日的膳食数据进行统计,并对按天给出营养建议。

        6、菜谱推荐功能:用户可以根据喜好和口味,通过手机上位机进行美食制作选择,喜欢的美食制作,硬件端手把手指导用户制作美食。

  1.6.2、APP功能介绍

 (1)用户可以通过该 APP查看每日摄入营养数据。

 (2)用户可以根据喜好搜索菜谱(按菜名,食材等)。

 (3) 用户可以通过该 APP统计出当月每日的食材消费情况。

 (4) 用户可以通过该 APP得到每日或近几天的营养建议。

 (5)用户可以对个人信息进行管理(创建用户、修改昵称,修改头像,修改密码)。

(6)APP可以将用户当日的食材消费情况和重量数据上传到云端数据库中进行同步。

(7)管理员可以进行用户删除、查看用户、推荐菜谱修改、修改菜谱操作。

  1.7、作品优势

  制作成本低

    健康饮食管家成本低,需要用到STM32F103系列主控芯片、显示屏和一些外设,对于现在快消费时代的人来说价格是十分诱人的。

    日常使用功耗低

经实际日常使用测试,续航持久,当电池充电充满时能达到2个小时左右,极大地增加了使用场景,满足了家庭的一日三餐的制作要求。

 操作简便

手持硬件端操作简单,显示屏六个大图标实现食材搭配、营养统计、消费支出管理等功能,显示操作简单,响应速度快,字体显示效果大,特别方便视力低下的老年人日常使用。

  功能实用

本作品实现了家庭成员营养均衡搭配、食材的搭配,指导家庭主妇日常烹饪方法,以便激发出每道菜最佳的风味,手把手教你制作每道美食,在家也能做出大厨的味道!

    新颖性

作品采用移动硬件端与安卓智能终端的结合,安卓智能终端将历史日常营养摄入、消费情况同步到云端数据库中,经数据分析得出营养建议,硬件端指导家庭主妇对应菜肴的烹饪方法,增加家庭口味的多样性,方便保障全家人的营养健康。

  1.8 作品创新点

    膳食营养分析

系统通过云端数据库存储用户一周、一月的食物摄入情况,当摄入的营养缺乏或者超出中国膳食摄入标准时手机终端提出营养建议,用户通过提供的营养建议进行饮食调整。

  相克提示

当用户挑选了两种相克的食材时,手持硬件端高分贝报警器进行报警提示。

    美食推荐

系统可根据用户备忘的食材为用户推荐与该食材相关的美食,用户选择美食后进行制作。

 美食制作指导

用户通过APP查询美食的相关做法,并将美食制作方法通过局域网通信上传到硬件手持端,指导用户制作。


二、系统构架图

                                                                                              

图7、系统设计框架图


三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件(官方建议大家尽量用源文件上传),如果是图片,请确保图片是清晰可辨的;

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

 3.1、系统原理图&PCB

  3.1.1 PCB 3D图

            点击查看大图

             PCB正面 3D图

                     点击查看大图

图9 PCB反面 3D图

                    

图10 正面2D图

3.1.2 主控MCU

        

11  芯片电路原理图

  3.1.3、锂电池充电、保护组件

 

12锂电池保护电路原理图

  3.1.4、S型拉力传感器、HX711数模转化称重组件

 

   图13HX711数模转化相关原理图

  3.1.5、红外MLX90614温度检测组件

 

14 MLX90614红外温度传感器原理图

 3.1.6、ESP8266数据传输组件

 

15.ESP8266原理图


 

  3.2、嵌入式硬件架构

1)温度感知系统:主要负责环境的温度检测和物体的温度检测,例如当用户打开烹饪模式时,温度传感器感知温度信息,当达到烟点时,高分贝报警器发出警报。

2)称重传输系统:主要负责算出食材的重量数据,例如当用户打开称重页面,内部将称重模块的数据传输到屏幕中。

3)重量校验系统:主要负责食材重量的校验功能,例如当用户购买一种食材后,输入食材单价,通过称重自动得出食物的总价数据。

4)数据传输系统:主要负责食材价格重量、价格数据传输到云端数据库中功能。例如当用户点击一键同步按钮,将摄入的食物重量、消费支出通过wifi模块进行局域网通信上传到手机上位机中,手机上位机在通过HTTP协议传回到阿里云服务器中,当手机上位机进行营养膳食分析时,通过查询云端数据表再得到用户的营养摄入情况。

  3.3、硬件方面设计

  a)MCU收到用户点菜信息后,通过WIFI局域网通信以一定数据格式传输到手机上位机,经数据上传到服务器中进行数据统计。

 b)拉力传感器得到重量电压信号经过前端放大、转换后,由MCU进行采集、计算、数据处理,将数据保存到MCU存储器中,另一方面将它们格式化后发送到LCD显示屏显示。

 c)红外温度模块通过I2C通讯传输给单片机,单片机经过处理后用串口发送到LCD屏幕显示。

 d)饮食膳食建议:APP将接收到的食材数据进行处理,将统计后的数据存入云端数据库,查询云端数据库的单位食材营养标准,对营养含量进行统计,得出膳食营养表格,对比中国人膳食营养标准,给出建议,对买菜消费进行分析,得出消费情况。

  3.4、软件架构

  3.4.1、嵌入式软件架构

整个作品由S型拉力传感器、热释红外温度传感器、HMI串口集成屏、无线WIFI模块、高分贝报警模块、锂电池模块以及手机端上位机端几部分组成。

通过MCU数据处理、调理电路前端放大处理、无线传输等方式,将拉力式称重模块产生的信号经过调理电路前端放大处理放大、格式转换后,通过MCU的多通道实时采集、计算、数据分析等算法处理,将校准后的数值显示在手持端上。

在手持端选择食材,系统将全部食材数据发送到MCU,当MCU接收到食材数据信息后通过WIFI局域网数据以jeson格式发送手机上位机。

当红外温度传感器检测到温度信息,经过MCU多次实时采集,数据分析后以一定的数据格式传输到屏幕显示。

  3.4.2、嵌入式软件核心算法实现

作品的核心算法运用有限状态机设计模式,不仅使程序架构变得清晰明了,并且使程序具有更好的扩展性,便于后期对作品的升级和维护。下面对本作品的有限状态机进行简单的描述:

首先可以将健康饮食助手的运行过程划分为七个状态分别为:

S0:等待用户称重物品

S1:等待用户输入单价

S2:等待用户烹饪温度过高

S4:等待用户同步食材数据

S5:执行相应的操作(得出家庭支出、摄入情况、提示用户需要降温)

S6:执行移动端同步操作

根据跳转条件的输入,在不同的状态下会执行不同的操作。

 3.4.3、安卓软件平台架构

App 旨在针对儿童以及需要相关信息服务以满足家庭的基本需求(菜谱查询,周营养摄入提醒、消费统计功能等)为基础的膳食营养提醒APP,软件具体有以下功能:

1、 把当日的食材消费数据和重量数据通过Http协议上传云端服务器中

2、 随时查询数据库中的历史日消费清单、日摄入情况。

2APP将食材营养含量标准表与日清单的总量数据进行计算,得出当日营养含量,再对单日摄入营养与中国人标准的摄入营养标准进行对比,得出日、月的营养建议。

4、获取用户查询美食的做法,并将美食制作方法通过WIFI局域网通信上传到硬件手持端,指导用户制作。

5、当用户创建新用户时, APP控制服务器创建新的记录,当用户更改密码时,APP验证原始的密码后,将服务器的密码进行替换。

6、管理员对菜谱数据进行修改、用户删除修改、用户查看、推荐菜谱修改,密码进行硬编码,防止盗取。

 3.5、数据传输技术应用

    3.5.1、WiFi无线通信

  3.5.1.1、HTTP传输协议

健康饮食助手相当于一个client端与服务器建立连接。当健康饮食助手发送一个请求给服务器时,数据通过HTTP协议传输。健康饮食助手数据请求的格式为:统一资源标识符(URL+ 协议版本号 + MIME信息(包括请求修饰符)+ 加密文本信息。当服务器接到请求后,给予健康饮食助手相应的响应信息。其响应信息格式为:状态行 + 信息协议版本号 + 状态代码 + MIME信息(包括服务器信息) + 实体信息。

 

 

16  数据传输示意图


四、材料清单(BOM列表)

STM32F103C8T6

1

使用时多买了几个,避免焊接出问题。

立创商城官方入口:

http://www.szlcsc.com/product/details_9243.html

合金电阻

0603 10K

0603 51k

贴片电容

20nF1uF,10uF等若干个

CC0603KRX7R7BB105

CC0603KRX7R7BB105

C0603N222J050T

若干个

立创官方入口:

http://www.szlcsc.com/product/details_61641.html

http://www.szlcsc.com/product/details_61641.html

http://www.szlcsc.com/product/details_107463.html

http://www.szlcsc.com/product/details_107463.html

http://www.szlcsc.com/product/details_107120.html

http://www.szlcsc.com/product/details_16178.html

S型拉力传感器

1

某宝入手。

串口液晶屏

1

某宝入手。

红外MLX90614芯片

2

某宝入手。

锂电池充电+保护板

1

立创商城官方入口口:http://www.szlcsc.com/product/details_96563.html

ESP8266MODWIFi

1

立创商城官方入口

http://www.szlcsc.com/product/details_84052.html

高分贝报警器

HNB09A12

1

立创商城官方入口:

http://www.szlcsc.com/product/details_123869.html

  

某宝的S型拉力传感器

  

MLX90614红外温度传感器

 

五、软件部分的描述(选填)


5.1、安卓上位机流程图

 点击查看大图

17、安卓终端数据库E-R

  

18、安卓终端功能图例

  

19、安卓终端顶层DFD

5.2、嵌入式端代码:

  5.2.1、S型拉力传感器、HX711芯片组件相关代码

 

20HX711部分通信代码

5.2.2、红外MLX90614温度检测组件相关代码

 

21、MLX90614红外温度相关函数定义和寄存器宏定义相关代码


//初始化MLX 90614的IO口 DQ同时检测MXL90614的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在 u8 MLX90614_Init(void) {
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE); //使能时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; //PA11推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_11);
}
MLX90614_Rst();
return MLX90614_Check();


六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频,并编辑到本楼(或附上视频链接)。按要求上传视频可获得5分,具体详见活动规则。

  6.1、作品讲解

https://v.qq.com/x/page/e05332fq2ku.html




七、总结

我觉得本作品制作的还是不错,优点是测量重量精准,结合手机app连接,实现了重量智能输出,食材备忘,相克食物提示、营养膳食统计和美食制作帮助,真正解决了家庭主妇和烹饪菜鸟的买菜和美食制作难题。

从最初的想法到最终的作品出炉,我经过大一学习STM32系列单片机及基于它嵌入式裸机编程的相关知识,学会了其基本资源的使用并应用在了我们的作品上。经过这个作品的制作,运用了STM32的串口相关配置、IO配置以及中断的使用、网络传输相关协议的使用、PS软件的页面设计技巧,以及jeson数据格式的使用、安卓Socket的使用、数据库的增删改功能的使用。

由于各种各样的因素,在制作过程中出现了一系列问题,包括电路电流不符合相关模块的要求和芯片的信号干扰,数据传输失败等,经过不断思考、修改最终将作品做了出来,且基本能够符合最初的功能设计。

感谢立创能够提供这个平台让我们能够有展现自己的机会,也感谢ST和贸泽电子对比赛选手奖金上的赞助,祝贺立创杯能够越办越好!

请评委和大家批评指正。



该帖子已被小燕子呐于Mon Aug 21 17:51:08 CST 2017编辑过
回复 收藏
  举报
立创商城赵...
【官方工作人员】
100
主题
1126
回复
发表于Mon Jun 19 14:25:47 CST 2017   |  只看该作者 2#

欢迎参与!  创意不错!很期待


您已经报名成功!

您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:  http://www.szlcsc.com/go/17523dej

审核专员(第二届立创商城电子制作节)、《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
立创君
【官方工作人员】
59
主题
1023
回复
发表于Mon Jun 19 21:32:04 CST 2017   |  只看该作者 3#

>楼主已完成主动传播,恭喜再获5分。

>参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://www.szlcsc.com/go/17523dej

>报名成功后只需在朋友圈发布特定的图文内容即视为主动传播,这就是传说中的“送分题”,详询立创君微信号:LCSCSZ

立创商城(WWW.SZLCSC.COM),在线订单成交量全国领先的一站式元器件采购自营商城。
风雨征程
0
主题
19
回复
发表于Mon Aug 07 18:11:29 CST 2017   |  只看该作者 4#
该回复已删除
立创君
【官方工作人员】
59
主题
1023
回复
发表于Tue Aug 08 13:42:44 CST 2017   |  只看该作者 5#
楼主,建议你把演示视频链接换成常规网址、方便确认视频是否符合加分要求,例如:https://v.qq.com/x/page/p0520bx6d17.html
立创商城(WWW.SZLCSC.COM),在线订单成交量全国领先的一站式元器件采购自营商城。
小燕子呐
1
主题
2
回复
发表于Sat Aug 12 14:52:30 CST 2017   |  只看该作者 6#
该回复已删除
小燕子呐
1
主题
2
回复
发表于Sat Aug 12 14:54:34 CST 2017   |  只看该作者 7#
立创君 发表于 Tue Aug 08 13:42:44 CST 2017  5# 楼主,建议你把演示视频链接换成常规网址、方便确认视频是否符合...
恩,已经修改好了。
立创君
【官方工作人员】
59
主题
1023
回复
发表于Sun Aug 13 19:29:19 CST 2017   |  只看该作者 8#
小燕子呐 发表于 Sat Aug 12 14:54:34 CST 2017  7# 恩,已经修改好了。
OK!
立创商城(WWW.SZLCSC.COM),在线订单成交量全国领先的一站式元器件采购自营商城。
  • 温馨提示:标题不合格、重复发帖、发布广告贴,将会被删除帖子或禁止发言。 详情请参考:社区发帖规则
  • 您当前输入了 0个文字。还可以输入8000个文字。 已添加复制上传图片功能,该功能目前仅支持chrome和火狐

顶部