基于顏色識別的食堂結算系統的設計

趙 琳,郝張紅,王雅君

（天津天獅學院，天津，301700）

基于顏色識別的食堂結算系統的設計

趙 琳,郝張紅,王雅君

（天津天獅學院，天津，301700）

本文完成了基于顏色識別的食堂結算系統的設計，在食堂購餐時能通過識別餐盤的顏色實現智能化自助結算。該系統由微控制器模塊、紅外檢測模塊、顏色識別模塊、顯示模塊、系統電源模塊構成。當餐盤放入結算區域時，紅外檢測傳感器向微處理器發出啟動信號，系統通過識別餐盤的顏色來統計不同菜品的種類和數量，然后根據對應的單價計算用餐者應支付的總價，并通過液晶屏顯示出來，從而完成自助結算。該系統通過了自助結算測試，對實現食堂現代化、科學化管理具有一定的參考價值。

顏色識別；顏色傳感器；數據采集；特征識別

隨著高校、企事業單位等規模的不斷發展，引入高科技手段進行食堂管理，是解決用餐高峰期購餐擁擠的有效手段。通過調研現有食堂結算方式存在的弊端，本文提出一種基于顏色識別的食堂結算系統，該系統可根據餐盤顏色實現智能結算，對于實現食堂現代化、科學化管理具有一定的參考價值。

1 系統總體框架設計

基于顏色識別的食堂結算系統框圖如圖1所示，系統主要由微控制器模塊、紅外檢測模塊、顏色識別模塊、顯示模塊、系統電源模塊幾部分構成。其中，微控制器模塊根據紅外檢測模塊和顏色識別模塊的輸出結果，結合數據庫進行智能、自助結算，并將結算明細送給顯示模塊，方便消費者核實；紅外檢測模塊主要負責檢測結算區域是否有餐盤存在，從而觸發自助結算系統工作；顏色識別模塊主要判別不同餐盤的顏色，為系統結算提供依據；顯示模塊主要完成信息的顯示，顯示內容為菜品名、菜品單價、購買菜品的總份數、需支付的總價；系統電源模塊主要為系統各模塊提供合適的工作電壓。

圖1 系統框圖

2 系統硬件電路設計

2.1 微控制器模塊設計

圖2 微控制器模塊電路圖

微控制器模塊包括STC單片機、時鐘電路、復位電路，其電路設計如圖2所示。

2.2 紅外檢測模塊設計

紅外檢測模塊主要負責檢測結算區域是否有餐盤存在，其硬件設計如圖3所示。在檢測區域內，如果有餐盤放入，L1發射的紅外線會被餐盤反射回來被L2接收，接收到的信號通過處理送入微控制器，用來觸發自助結算系統工作。

2.3 顏色識別模塊設計

顏色識別模塊用來判別不同餐盤的顏色，為系統結算提供依據，其硬件設計如圖4所示。顏色識別的準確性將直接關系到后期的結算結果，本文選用TAOS公司推出的可編程彩色光/頻率的轉換器TCS3200進行餐盤顏色識別，為結算系統提供相應的菜品種類和數量信息。

圖4 顏色識別模塊電路圖

2.4 顯示模塊設計

顯示模塊采用LCD12864液晶進行實時顯示，其硬件設計如圖5所示。該模塊可以顯示當前檢測的菜品名稱和單價，累計的菜品份量數和總價。

3 系統軟件設計

3.1 主程序設計

系統主程序流程圖如圖6所示，首先進行系統初始化，主要完成定時器、端口、LCD12864等初始化；初始化完成之后進入待機狀態，當紅外檢測傳感器檢測到有餐盤進入結算區域，需要進行結算時，觸發系統進行顏色識別并進行結算；完成結算后將詳細信息顯示在LCD12864液晶上。

3.2 紅外檢測子程序設計

紅外檢測子程序流程圖如圖7所示，當紅外檢測模塊檢測到有餐盤放入待識別區域后，會向微處理器模塊發出信號，微處理器接收到信號后，會啟動顏色識別模塊進入工作狀態去識別餐盤的顏色，同時將用餐總份數加1。

圖3 紅外檢測模塊電路圖

圖5 顯示模塊電路圖

圖6 系統軟件流程圖

圖7 紅外檢測子程序流程圖

3.3 顏色識別子程序設計

圖8為顏色識別子程序流程圖，顏色傳感器TCS3200使用前需要進行白平衡調整，使其對所檢測的“白色”中的三原色是相等的。

圖8 顏色識別子程序流程圖

4 系統測試與功能實現

實物完成后進行系統測試，驗證系統功能可行性，該系統可以顯示菜品名和相應的單價和當前檢測的用餐份量總數和總價。圖9為菜品結算實例，其中圖9（a）為“香辣雞翅”結算實例，用黑色卡片代表“香辣雞翅”的餐盤， 系統顯示“香辣雞翅”單價為9元，當前總份量為1份，總價為9元。用紅色卡片代表“水煮魚片”的餐盤，由圖9（b）可以看出“水煮魚片”單價為8元，當前總份量為2份，總價為17元。用卡其色卡片代表“啤酒鴨”的餐盤，由圖9（c）可以看出“啤酒鴨”單價為10元，當前總份量為3份，總價為27元。用白色卡片代表“青椒炒蛋”的餐盤，由圖9（d）可以看出“青椒炒蛋”單價為6元，當前總份量為4份，總價為33元。

圖9 菜品結算實例

5 結論

通過了解當今食堂人工結算模式存在的弊端，為解決食堂用餐高峰期存在售飯窗口擁擠、排隊時間長等問題，本文提出了一種基于顏色識別的食堂結算系統，主要由微控制器模塊、紅外檢測模塊、顏色識別模塊、顯示模塊、系統電源模塊構成。

通過測試，各模塊可以完成以下功能：

（1）紅外檢測模塊：當有餐盤放入檢測區域時，紅外檢測模塊可以產生觸發信號，通知微處理器模塊有待結算的餐盤，啟動結算系統。

（2）顏色識別模塊：當顏色識別模塊接收到啟動信號后，識別餐盤的顏色，并將顏色對應的編碼反饋給微處理器模塊。

（3）微控制器模塊：當接收到紅外檢測模塊的觸發信號后，可以啟動顏色識別模塊，當接收到顏色識別模塊返回的顏色編碼后，與預存的菜品名稱和單價相對應，并計算需要結算的菜品的總量和總價，同時將相關信息送入顯示模塊進行顯示。

（4）顯示模塊：可以完成信息的顯示，顯示內容為菜品名、菜品單價、購買菜品的總份數、需支付的總價。

[1] 張菁,楊應平,章金敏等. 基于 TCS3200D 的顏色再現與分類[J]. 武漢大學學報: 工學版, 2013 (2): 257-260.

[2] 顏福才. 按鍵消抖電路瞬態分析和設計[J]. 現代電子技術, 2014(6):51-55.

[3]李梅花,喻璽,周海波, 等. 基于 TCS3200 的多路顏色采集系統設計[J]. 新技術新工藝, 2014 (12): 26-29.

[4] 康海,劉書林,趙坤. 基于 TCS3200D 芯片的色彩變化識別系統設計[J]. 電子設計工程, 2015 (8): 91-93.

趙琳(1981年2月—)，女，漢，天津，碩士研究生，講師，研究方向：通信與信息系統

Design of the Payment System in Canteen Based on Color dentification

Zhao Lin,Hao Zhanghong,Wang Yajun
（Tianjin Tianshi College,Tian jin,301700）

This paper has completed the design of the payment system in canteen based on color identification,which can realize intelligent self-service settlement by identifying the color of the plate when purchasing meal in the canteen.The system consists of micro controller module,infrared detection module,color recognition module,display module,system power modules.When the plates are placed into the settlement area,the infrared sensors send starting signal to the microprocessor,then the system complete buffet settlement by counting the amount and type of different dishes,calculating the total price according to the corresponding unit price that should be paid by the diner,showing the total price through the LCD display .The system through the buffet settlement test,which has certain reference value for realizing the modernization of the canteen and scientific management.

color recognition;color sensor;data acquisition;feature recognition

科研項目：本論文是校級精品課程建設項目（JP20150003單片機原理及應用）階段性研究成果