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摘 要
随着现代科学技术的快速发展#xff0c;我们需要和生活的生产工具变得更加成熟、智能化和人性化#xff0c;这使得我们的生产和生活更加高效、便捷和方便。然而#xff0c;传统的手工送餐方式效率不高#xff0c;送餐人员工作非常努力。配送不能…智能外卖存放柜设计摘 要随着现代科学技术的快速发展我们需要和生活的生产工具变得更加成熟、智能化和人性化这使得我们的生产和生活更加高效、便捷和方便。然而传统的手工送餐方式效率不高送餐人员工作非常努力。配送不能满足行业的需求所以有了智能食品供应柜。未来智能物流系统、智能食品供应柜很可能会发挥关键作用。随着科技的不断发展和物流行业的发展智能外卖柜已成为物流行业不可或缺的一部分。本设计的外卖柜采用STM32F103C8T6微控制器用于控制和调节由DHT-11温度传感器、ESP-12F OLED显示模块、LED照明模块、加热模块等重要设备组成。产品可在液晶屏上显示相关信息您还可以通过应用程序控制开关设备并取出食物。温度控制模块可以设置温度以确保外卖食品在合理的温度下食用并在显示屏上显示温度和湿度。最后打开机柜后室内灯会自动打开关闭机柜后灯会关闭达到照明效果。它可以解决当今食品供应行业交货缓慢、餐饮缺乏隔热和技术过时的缺点。它的设计和实现具有智能温度控制和自助用餐接待功能使其成为适应现代社会发展的智能产品。关键词单片机外卖存放柜传感器ABSTRACTWith the rapid development of modern science and technology, we need to make our production tools more mature, intelligent, and user-friendly, which makes our production and life more efficient, convenient, and convenient. However, traditional manual delivery methods are not efficient, and delivery personnel work very hard. Delivery cannot meet the needs of the industry, so there are smart food supply cabinets. In the future, intelligent logistics systems and smart food supply cabinets are likely to play a key role. With the continuous development of technology and the logistics industry, intelligent takeaway cabinets have become an indispensable part of the logistics industry.The takeaway cabinet in this design adopts STM32F103C8T6 microcontroller for control and regulation, consisting of important equipment such as DHT-11 temperature sensor, ESP-12F OLED display module, LED lighting module, heating module, etc. The product can display relevant information on the LCD screen; You can also control the on/off device and take out food through the application. The temperature control module can set the temperature to ensure that takeaway food is consumed at a reasonable temperature and display the temperature and humidity on the screen. Finally, after opening the cabinet, the indoor lights will automatically turn on, and after closing the cabinet, the lights will turn off to achieve the lighting effect. It can solve the shortcomings of slow delivery, lack of insulation in catering, and outdated technology in today’s food supply industry. Its design and implementation have intelligent temperature control and self-service dining reception functions, making it an intelligent product that adapts to the development of modern society.Key wordssinglechip;Takeout storage cabinet; sensor目 录摘 要 IABSTRACT II1 绪论 11.1研究背景及其意义 11.2国内外发展现状 11.3本文研究内容 32 系统方案论证和工作原理 42.1 设计方案的论证 42.1.1主控制器模块 42.1.2显示模块 42.1.3 传感器模块的选型 52.2 结构框图 53 硬件电路设计 73.1核心控制器 73.1.1 单片机芯片 73.1.2 电源电路 83.1.3 晶振电路 83.1.4 复位电路 93.2温度传感器电路设计 103.3 A7670C通信模块 103.4 按键电路设计 113.5 OLED显示电路设计 123.2 超声波模块 134 程序软件系统设计 154.1 Keil程序开发环境 154.2主程序设计 164.2 温度传感器程序设计 174.3 显示子程序设计 184.4 按键子程序设计 195.系统测试 215.1 硬件电路调试 215.2 软件调试 225.3 结果分析 226 结论 23参考文献 24致谢 251 绪论1.1研究背景及其意义如今外卖已然成为了大多数人们日常生活中不可缺失的一项现在人们的日常生活中不论是美味的食物、日用品还是鲜花和药品只需动动手指头打开手机上的外卖APP点击下单即可等着外卖小哥送货上门。叫卖外已然成为了许多年轻群体的生活常态由于外卖行业发展蓬勃迅速外卖的各个节点都会让人格外关注特别是外卖接收的终端这决定了外卖最终的质量。而在外卖选购多样化方面外卖平台在不断拓展可选购配送物品从一开始的餐饮外卖逐步拓展到生活用品以及药物等。外卖行业也将围绕人们日常生活的各个方面所需进一步扩展服务类型最终将可选购物品普及到人们日常生活的各个方面。而外卖如今仍面临着一个从其诞生到如今一直存在的问题–配送速度与物品的完整性。对于当代人而言我们经常会遇到因外卖员配送时需等待买家而导致的配送超时也常常因自身工作等种种原因导致我们无法及时的收取外卖从而错过外卖最佳的品尝、使用时间这不仅大大影响到消费者的使用感受同时这也会大大增加外卖企业的运营成本。其次就是外卖安全的问题如大学里点外卖经常会出现拿错甚至偷窃的现象此类现象层出不穷令许多大学生深恶痛绝。。无接触配送的实现就需在外卖配送员与购买者之间建立一个中转站但目前许多地方只是提供一张桌子摆放外卖这就导致外卖在未被及时领取时会面临被他人拿走、遭到污染破坏以及失去最佳食用或使用温度的风险。基于此本毕设拟设计一款类似“丰巢”快递存储柜具有多功能的智能外卖储存柜。外卖配送员通过输入验证码将外卖物品放入储存柜后应实际需求选择保温或冷冻功能随后购买者可输入验证码打开柜门取走外卖最终实现无接触配送。智能外卖柜的出现打破了传统外卖配送模式为外卖的配送提供了更便捷更安全的保障。1.2国内外发展现状随着互联网的普及和经济的快速发展食品和饮料用品在国内消费中的份额越来越明显。现代同胞对食品和饮料的需求日益增长。一般食品饮料供应行业也呈现出良好的发展趋势仍有巨大的增长潜力。目前食品供应已经接纳了更多的新用户比如60年代和70年代出生的人。此外报告显示一线城市70年代用户的月平均订单量超过5个订单使他们成为真正的“高粘度”食品配送客户。如今中国市场的食品供应行业仍处于快速发展状态使用食品配送服务的用户数量和频率不断增加。自2021年6月以来中国在线外卖用户数量已达到4.69亿这意味着大约每三个人就有一个人定期订购外卖比2020年12月增加了4976万增长率是各种调查应用中最重要的。虽然增长数据可能看起来很重要但许多分析师仍然认为目前的食品供应市场尚未达到饱和食品供应的用户数量仍在增长。尽管目前消费者使用的食品配送应用已经稳定知名品牌垄断了市场上的配送服务但并非所有消费者都对外部销售服务感到满意这也表明食品供应行业仍有很大的改进和进步空间。在食品供应行业虽然送货司机越来越多但许多送货司机在高峰时段仍然很忙。送完这顿饭后他们必须赶紧把午餐送给下一位顾客。为了节省时间供应商司机只能下楼为上班族取食物供应商司机不负责将食物送到公司门口或顾客手中。在疫情期间出现了“非接触式交付”一词。许多食品、新鲜食品和即时配送公司已经开始在宜宾提供“非接触式配送”服务。为了保护用户和司机的健康和安全美团外卖在武汉试点非接触式送货服务方面发挥了主导作用。自2021年1月27日以来美团外卖的非接触式配送已在全国184个城市推出包括北京、上海、广州和深圳。一方面作为中转或终端食品配送柜智能食品配送柜可以缩短食品司机的配送时间避免在高峰配送时段无法取餐大大提高效率。另一方面较短的休息时间是供应商订购食品的主要原因之一。智能食品配送柜使用户能够快速回收食品节省排队等待的时间。智能食品配送柜不会完全取代配送人员的货物配送而是具有一项新的附加功能为需要延迟或及时配送的用户提供更好的机会。随着2020年新疫情的爆发鼓励非接触式饮食。观察表明临时外卖是大学生订购外卖时的一个重要问题。一般来说学生会提前半小时点外卖。然而在外卖食品送达后一些学生可能会因为上课不舒服或其他原因而无法及时取餐供应商的司机也可能无法等待。因此司机供应商经常将食物留在宿舍入口处这不利于宿舍管理员的管理。然而把食物放在宿舍入口处不仅更容易冷却食物也更容易弄错食物。因此开发智能食品供应柜对于有效解决上述问题是非常必要的。2021年7月26日七个国家部门联合发布了在线餐饮平台运作指南有效保护了纳瓦诺斯食品贸易商的权益。本指南鼓励推广智能配送容器和其他形式以提高乘客运输食品的便利性。相关政策的出台推动了智能食品供应柜行业的进一步发展。2002年至2014年间智能食品供应柜的专利申请数量有所下降。自2015年以来中国智能外卖食品柜的专利申请数量急剧上升该行业的份额持续增长到2020年将达到200多件。智能食品供应柜的发展与食品供应行业的发展密切相关。目前中国食品市场正在逐步成熟。随着未来食品供应行业的发展对智能食品供应柜的需求将继续增长开辟广阔的发展前景。传统的手工送餐效率低这使得卖家难以努力工作送餐无法满足需求。智能外卖柜是物流行业的新设备可以在未来的智能物流中发挥重要作用。1.3本文研究内容智能外卖柜的基本功能是温度监测、保温、冷冻、消毒和人机交互。基于上述功能智能外卖柜可以提供合适安全的外卖存储环境。智能外卖柜设计以STM32微控制器为控制核心使用温度传感器实时监测环境温度保温和冷冻功能采用小风扇的冷却保温功能将使用PTC设备进行加热。其工作原理是温度采集系统收集温度当温度达到给定值时保温和冷却系统将停止工作消毒功能将选择使用消毒灯作为消毒装置。人机交互功能按钮选择可满足0-9数字密码输入加减按钮可用于选择隔离或冷却功能。电子屏幕用于显示温度、模式和密码输入。该项目的初衷是增加冷冻、保温、消毒等功能以简单易用的方式确保外卖食品的质量使智能外卖柜的受众更广泛更多的人能够接受和使用它们。2 系统方案论证和工作原理2.1 设计方案的论证2.1.1主控制器模块1AT89C51单片机AT89C51单片机作为一种经典的8位微控制器拥有广泛的用户基础和成熟的技术支持。它拥有稳定可靠的性能、相对简单的编程接口和适中的成本特别适合于简单控制系统的设计。然而由于其内部资源相对有限对于复杂的数据处理和控制逻辑可能不够灵活。2STM32微控制器STM32微控制器以其强大的性能、丰富的外设接口和高效的运算能力而著称。它适用于复杂且高性能的控制系统设计能够轻松应对大量数据处理和实时控制需求。然而STM32的价格相对较高且编程复杂度也较大对于小型项目或初学者可能不够友好。3STC89C52单片机STC89C52单片机结合了高性能和适中成本的优点。它拥有稳定的性能、丰富的资源和灵活的编程接口能够满足本设计的基本需求。同时由于其指令系统与传统的8051单片机兼容我们在开发过程中能够充分利用已有的资源和经验降低开发难度和成本。综合考虑之下选择了STM32F103C8T6单片机作为主控模块。2.1.2显示模块1 LCD1602显示器LCD1602可以显示32个字符但其控制方法简单可以满足不同的字符显示要求。连接到微控制器的引脚相对容易。通过查看模块说明书并明确读写时间可以完成LCD显示程序编程。总体而言它在价格方面具有很大的优势[15]。2OLED显示屏OLED有着色彩鲜艳、功耗低的优点它的显示技术具有自发光的特性透过非常薄的有机材料涂层和玻璃基板当有电流通过时这些有机材料就会发光不仅显示屏幕可视角度大因为少了LED背光耗电能够降低。。3数码管显示器数码管只能显示简单的字母或数字。虽然成本低控制方法简单但现在很少使用只能应用于不需要高显示内容的少数系统中。此外如果同时显示多个数码管则必须使用主控制芯片的多个I/O引脚。综合考虑之下选择方案二。2.1.3 传感器模块的选型外卖识别功能采用HC-SR04超声波模块HC-SR04模块利用超声波进行测距无需与被测物体接触可以避免对被测物体造成损坏或干扰超声波测距模块对环境光线、颜色等因素的影响较小适用于不同环境下的距离测量HC-SR04模块的测量精度通常在2-3毫米左右能够满足一般应用的要求HC-SR04模块的测量范围通常在2厘米到4米之间适用于不同距离范围的应用。2.2 结构框图作为社会需求的一部分出现了大量解决食品供应最后一公里问题的模型这些模型使用微控制器处理器STM32F103C8T6作为微控制器并结合不同的设备来补充系统的基本功能。具体功能如下1 LCD屏幕功能能够显示相关信息2 应用控制功能如开关设备、食品输送等3 温度控制模块可以设置温度以确保外卖食品在合理的温度下食用4 温湿度检测可在屏幕上显示5 当机柜打开时机柜内的灯会自动打开当机柜关闭时灯会关闭以达到照明效果。图2.1 系统结构框图本次设计一个智能外卖存放柜主要原理是默认状态下不锁门门锁继电器断开状态震动传感器、温度传感器不工作照明灯不工作系统默认节能状态当系统内置的超声波传感器检测到内部有外卖时启动继电器电磁锁箱门会关闭同时启动温度传感器检测温度使用按键可以设置保温区间通过加热保温模块给外卖保温同时向指定手机号发送一条开箱密码密码随机发送在此过程中如果有震动显示偷外卖会触发报警并且向手机发送震动短信。当主人来取外卖时通过短信验证码使用矩阵按键进行密码验证并开箱开箱后照明灯亮10秒然后系统进入节能状态。3 硬件电路设计3.1核心控制器3.1.1 单片机芯片STM32系列是ARM的基础Cortex-M3内核的构建不需要那么高的性能、STM32在72MHz的时间段内具有36mA的功率它具有功能强大、结构简单的优点广泛应用于各种嵌入式系统中。根据其性能特点该产品可分为两大系列STM32F103增强型系列和STM32F101基本型系列。增强型芯片具有更高的性能管理能力可以在确保硬件可靠性的同时有效降低系统功耗从而提高整个处理器系统的整体性能。扩展串行时钟的频率高达72MHz使其在同类产品中表现出色与16位产品的定价相比36MHz基时钟频率显著提高了其性能使其成为16位产品用户的首选。此外它还提供了一个可用于存储数据的内置存储器。这两个系列都配备了32K到128K的闪存但它们之间的主要区别在于SRAM的最大存储容量和外部接口的组合。通过使用双缓存结构芯片具有更高的读写效率。STM32的时钟频率为72MHz在执行闪存代码时消耗36mA使其成为32位市场上最强大的设备功耗约为0.5mA/MHz。图3.1 STM32最小系统电路3.1.2 电源电路电源是整个PCB的电源支持MCU和各种其他外围设备的运行。电路如图3.1所示。由于终端需要为传感器和LoRa模块供电因此系统需要两个电源5V和3.3V。这里AMS117-3.3输出电压为3.3V的前向低压降稳压器用于将输入电压从5V稳定到3.3V。其中输出滤波电容器C26和C27的功能是抑制自激振动并稳定线性控制器的输出C28和C29是用于防止电源故障后电压反转的输入电容器。此外为了便于调试增加了电源开关K1。该设计的电路如图3.2所示图3.2 电源电路图3.1.3 晶振电路如图 3.3 所示为该系统的时钟电路,由其为本系统提供运行时钟。在该电路中由 11.0592MHz 晶振产生外部高速时钟信号。电路如图3.3所示。