一種基于STM32的智能快餐外賣寄存柜

衛(wèi)靜婷　吳家隱　黎斌　陳利偉

摘要：基于STM32設(shè)計(jì)一種智能外賣寄存柜，該外賣寄存柜具有制冷和制熱的功能。采用STM32F103RC芯片作為主控芯片、利用紅外測溫傳感器檢測寄存快餐外賣的溫度、使用溫濕度傳感器監(jiān)控環(huán)境溫度、通過繼電器控制半導(dǎo)體制冷片的正負(fù)極連接方式進(jìn)行制冷和制熱。該寄存柜還具有自動和手動控溫系統(tǒng)，同時(shí)該智能寄存柜還具有計(jì)時(shí)和紫外殺菌的功能。

關(guān)鍵詞：STM32;智能外賣寄存柜;半導(dǎo)體制冷片

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0005-02

0 引言

近年來，生活節(jié)奏加快，快餐“外賣”變成了現(xiàn)代人們生活中必不可少的一部分，“餓了么”、“美團(tuán)外賣”、“百度外賣”等線上訂餐平臺破土而出。手機(jī)APP點(diǎn)餐服務(wù)、微信支付平臺和淘寶支付平臺的配合使用，外賣配送行業(yè)也隨之興榮起來。但是在外賣的配送過程中，訂餐用戶可能由于繁忙顧不上及時(shí)取餐，而配送員又無法進(jìn)入訂餐者的居住或者工作辦公地點(diǎn)，從而影響外賣配送員的配餐效率。為了提高配送員的配餐效率，可在小區(qū)或者寫字樓門口安置一些快餐外賣寄存柜。

目前，市場上存在一些如超市儲物柜、小區(qū)快遞寄存柜（比如菜鳥驛站、豐巢智能柜等）等智能寄存柜，小區(qū)快遞寄存柜通過控制系統(tǒng)發(fā)送驗(yàn)證碼的方式實(shí)現(xiàn)快遞物品的存取[1-3]。然而，由于外賣食品分為冷、熱兩種，在寄存過程中如果不進(jìn)行保溫或冷藏，食品到達(dá)訂餐用戶手中時(shí)口味不佳。所以，這些常見的儲物柜或者寄存柜都不適用于寄存快餐外賣食品。因此，本文提出了一種基于STM32芯片作為主控芯片的智能快餐寄存柜，通過在普通寄存柜體內(nèi)填加半導(dǎo)體制冷片和熱隔離泡沫材料，利用繼電器控制半導(dǎo)體制冷片的正向連接制冷、反向連接制熱的工作方式，讓普通寄存柜具有制熱和冷藏的功能。而泡沫材料具有良好的保溫效果，且價(jià)格便宜，環(huán)保節(jié)能。另外，該寄存柜還具有計(jì)時(shí)的功能，可以讓訂餐者在寄存柜取餐時(shí)了解食品的存放時(shí)間。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能是制熱和制冷，系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的簡易流程圖1所示。外賣配餐員選擇外賣柜的具體存放單元箱號碼，外賣放進(jìn)單元箱時(shí)，配餐員可以自主手動設(shè)定單元箱的箱內(nèi)環(huán)境溫度，系統(tǒng)進(jìn)而選擇加熱保溫或制冷冷藏的工作模式;如果配餐員沒有手動設(shè)定單元箱內(nèi)的環(huán)境溫度，則由系統(tǒng)自動檢測箱體的初始環(huán)境溫度和食品溫度，并將食品溫度自動設(shè)定為箱內(nèi)環(huán)境的最終溫度，測得食品的溫度值與箱內(nèi)環(huán)境初始值作對比，最后由系統(tǒng)自主設(shè)定制熱或制冷模式。存儲結(jié)束后，關(guān)閉單元箱的箱門，系統(tǒng)自動生成取餐驗(yàn)證碼，并通過通信模塊將取餐驗(yàn)證碼發(fā)送給外賣配餐員和訂餐用戶，同時(shí)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)訂餐用戶輸入驗(yàn)證碼取出外賣食品后，該單元箱停止當(dāng)前的工作模式，同時(shí)開啟紫外殺菌模式并定時(shí)十分鐘。

2 系統(tǒng)功能組成框架圖和分析

系統(tǒng)組成的框架圖2所示，主要包括幾個(gè)模塊：控制模塊、開關(guān)模塊、電控門模塊、紫外殺菌模塊、半導(dǎo)體制冷模塊、通信模塊、輸入輸出模塊、時(shí)鐘模塊，紅外溫度傳感器模塊和環(huán)境溫度傳感器模塊。控制模塊采用STM32F103RC作為硬件平臺處理核心。電控門模塊由電磁鎖和開關(guān)模塊光耦合繼電器組成，并與控制模塊電連接，控制模塊調(diào)整管腳電平控制繼電器的通斷，進(jìn)而控制電控門的打開與閉合。輸入輸出模塊包含與控制模塊電連接的鍵盤、顯示屏或觸摸屏，顯示屏為人機(jī)交互界面。在單元箱內(nèi)放入快餐食品后，服務(wù)器系統(tǒng)會自動生成與該箱對應(yīng)的取餐驗(yàn)證碼，通過通信模塊將取餐驗(yàn)證碼發(fā)送給配餐員和訂餐用戶。紅外溫度傳感模塊用于檢測放入箱體內(nèi)的快餐外賣食品的溫度，環(huán)境溫度傳感器模塊用于采集放入快餐前的箱內(nèi)環(huán)境溫度，將兩者的溫度進(jìn)行比較之后，以快餐食品的溫度作為基準(zhǔn)，系統(tǒng)可設(shè)定制冷或者制熱的功能模式。制冷和制熱功能由半導(dǎo)體制冷模塊來實(shí)現(xiàn)，使用型號為songle SMI-12VDC-SL-2C的8引腳兩開兩閉繼電器來控制半導(dǎo)體制冷片正負(fù)極的連接方式。半導(dǎo)體制冷片正負(fù)極連接的極性轉(zhuǎn)換電路圖如圖3所示，按照從左上方開始按照逆時(shí)針方向的引腳編號分別為①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧。其中①、⑧引腳用于控制③、⑥引腳的常開常閉狀態(tài)。將②、⑤引腳連接，④、⑦號引腳連接，形成X型形狀，分別將④引腳接在半導(dǎo)體制冷片106的正極性引腳，將⑤引腳接半導(dǎo)體制冷片106的負(fù)極性引腳，③引腳接電源、⑥引腳接地。這樣，當(dāng)①、⑧引腳的線圈吸合時(shí)，③、⑥引腳的開關(guān)就會與④、⑤引腳閉合，半導(dǎo)體制冷片106正負(fù)極性端被正接，進(jìn)行制冷;反之則會與②、⑦引腳閉合，半導(dǎo)體制冷片正負(fù)極性端被反接，進(jìn)行制熱。時(shí)鐘模塊具有計(jì)時(shí)功能，可以為訂餐用戶提供一個(gè)小時(shí)的免費(fèi)寄存服務(wù)，一個(gè)小時(shí)之后開始收取寄存費(fèi)用，十個(gè)小時(shí)后仍未取走，則自動清理。外賣食品被取出后，由紫外殺菌模塊對箱體進(jìn)行定時(shí)消毒，保證箱體衛(wèi)生。

3 功能測試結(jié)果與分析

在制作的外賣寄存箱樣品中放入實(shí)際快餐食品對測溫模塊與溫控模塊進(jìn)行測試，測試的數(shù)據(jù)列入表1所示。

對測溫模塊進(jìn)行檢測，測試誤差為0～0.2°C，智能選擇溫控模式無誤，計(jì)時(shí)模塊存放一小時(shí)內(nèi)為零誤差，而制冷模式功率比較低，其它功能皆測試無誤，功能上可滿足快餐外賣寄存柜的整體設(shè)計(jì)方案。制冷效率有點(diǎn)低，原因是本論文在樣品制作過程中使用的半導(dǎo)體制冷片功率較低。因此，可嘗試增加半導(dǎo)體制冷片的數(shù)目，或者使用功率較大的半導(dǎo)體快速制冷片。

4 結(jié)語

本文采用STM32F103RC芯片作為主控芯片設(shè)計(jì)了一款智能外賣食品寄存柜，該寄存柜通過溫度傳感器檢測箱內(nèi)的實(shí)際溫度和食品溫度，進(jìn)行比對之后以食品溫度作為基準(zhǔn)溫度由系統(tǒng)自動選擇制冷制熱模式，也可由食品配餐員進(jìn)行手動設(shè)置。利用繼電器改變半導(dǎo)體制冷片的正負(fù)極連接方式實(shí)現(xiàn)制冷和制熱模式，同時(shí)還可對食品在箱內(nèi)的存放時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過紫外消毒模塊對箱體進(jìn)行定時(shí)消毒，保持寄存柜箱體的衛(wèi)生。同時(shí)，本文設(shè)計(jì)的快餐外賣寄存柜從一定程度上提高了外賣配餐員的配送效率，實(shí)用性強(qiáng)，具有很好的市場前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 方思愛，葉曉毅，潘秀志，等.基于公共場所下的智能寄存系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究——以杭州東站行李寄存柜為例[J].建材與裝飾，2019（2）：129-130.

[2] 李文博.智能行李寄存系統(tǒng)[J].電子產(chǎn)品世界，2019（1）：52-58.

[3] 關(guān)麗榮，張旗.基于單片機(jī)指紋識別電子寄存柜設(shè)計(jì)[J].電子制作，2018（11）：24-25.