一種基于STM32的智能快餐外賣寄存柜

衛靜婷　吳家隱　黎斌　陳利偉

摘要：基于STM32設計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控環境溫度、通過繼電器控制半導體制冷片的正負極連接方式進行制冷和制熱。該寄存柜還具有自動和手動控溫系統，同時該智能寄存柜還具有計時和紫外殺菌的功能。

關鍵詞：STM32;智能外賣寄存柜;半導體制冷片

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

0 引言

近年來，生活節奏加快，快餐“外賣”變成了現代人們生活中必不可少的一部分，“餓了么”、“美團外賣”、“百度外賣”等線上訂餐平臺破土而出。手機APP點餐服務、微信支付平臺和淘寶支付平臺的配合使用，外賣配送行業也隨之興榮起來。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取餐，而配送員又無法進入訂餐者的居住或者工作辦公地點，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，小區快遞寄存柜通過控制系統發送驗證碼的方式實現快遞物品的存取[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行保溫或冷藏，食品到達訂餐用戶手中時口味不佳。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填加半導體制冷片和熱隔離泡沫材料，利用繼電器控制半導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，且價格便宜，環保節能。另外，該寄存柜還具有計時的功能，可以讓訂餐者在寄存柜取餐時了解食品的存放時間。

1 系統設計思想

系統主要實現的功能是制熱和制冷，系統設計思想的簡易流程圖1所示。外賣配餐員選擇外賣柜的具體存放單元箱號碼，外賣放進單元箱時，配餐員可以自主手動設定單元箱的箱內環境溫度，系統進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定單元箱內的環境溫度，則由系統自動檢測箱體的初始環境溫度和食品溫度，并將食品溫度自動設定為箱內環境的最終溫度，測得食品的溫度值與箱內環境初始值作對比，最后由系統自主設定制熱或制冷模式。存儲結束后，關閉單元箱的箱門，系統自動生成取餐驗證碼，并通過通信模塊將取餐驗證碼發送給外賣配餐員和訂餐用戶，同時開始計時。當訂餐用戶輸入驗證碼取出外賣食品后，該單元箱停止當前的工作模式，同時開啟紫外殺菌模式并定時十分鐘。

2 系統功能組成框架圖和分析

系統組成的框架圖2所示，主要包括幾個模塊：控制模塊、開關模塊、電控門模塊、紫外殺菌模塊、半導體制冷模塊、通信模塊、輸入輸出模塊、時鐘模塊，紅外溫度傳感器模塊和環境溫度傳感器模塊。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模塊光耦合繼電器組成，并與控制模塊電連接，控制模塊調整管腳電平控制繼電器的通斷，進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，顯示屏為人機交互界面。在單元箱內放入快餐食品后，服務器系統會自動生成與該箱對應的取餐驗證碼，通過通信模塊將取餐驗證碼發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的快餐外賣食品的溫度，環境溫度傳感器模塊用于采集放入快餐前的箱內環境溫度，將兩者的溫度進行比較之后，以快餐食品的溫度作為基準，系統可設定制冷或者制熱的功能模式。制冷和制熱功能由半導體制冷模塊來實現，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體制冷片正負極的連接方式。半導體制冷片正負極連接的極性轉換電路圖如圖3所示，按照從左上方開始按照逆時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。將②、⑤引腳連接，④、⑦號引腳連接，形成X型形狀，分別將④引腳接在半導體制冷片106的正極性引腳，將⑤引腳接半導體制冷片106的負極性引腳，③引腳接電源、⑥引腳接地。這樣，當①、⑧引腳的線圈吸合時，③、⑥引腳的開關就會與④、⑤引腳閉合，半導體制冷片106正負極性端被正接，進行制冷;反之則會與②、⑦引腳閉合，半導體制冷片正負極性端被反接，進行制熱。時鐘模塊具有計時功能，可以為訂餐用戶提供一個小時的免費寄存服務，一個小時之后開始收取寄存費用，十個小時后仍未取走，則自動清理。外賣食品被取出后，由紫外殺菌模塊對箱體進行定時消毒，保證箱體衛生。

3 功能測試結果與分析

在制作的外賣寄存箱樣品中放入實際快餐食品對測溫模塊與溫控模塊進行測試，測試的數據列入表1所示。

對測溫模塊進行檢測，測試誤差為0～0.2°C，智能選擇溫控模式無誤，計時模塊存放一小時內為零誤差，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計方案。制冷效率有點低，原因是本論文在樣品制作過程中使用的半導體制冷片功率較低。因此，可嘗試增加半導體制冷片的數目，或者使用功率較大的半導體快速制冷片。

4 結語

本文采用STM32F103RC芯片作為主控芯片設計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的實際溫度和食品溫度，進行比對之后以食品溫度作為基準溫度由系統自動選擇制冷制熱模式，也可由食品配餐員進行手動設置。利用繼電器改變半導體制冷片的正負極連接方式實現制冷和制熱模式，同時還可對食品在箱內的存放時間進行計時，并通過紫外消毒模塊對箱體進行定時消毒，保持寄存柜箱體的衛生。同時，本文設計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，實用性強，具有很好的市場前景。

參考文獻

[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的設計研究——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[J].電子產品世界，2019（1）：52-58.

[3] 關麗榮，張旗.基于單片機指紋識別電子寄存柜設計[J].電子制作，2018（11）：24-25.