基于颜色识别的食堂结算系统的设计

赵 琳,郝张红,王雅君

（天津天狮学院，天津，301700）

基于颜色识别的食堂结算系统的设计

赵 琳,郝张红,王雅君

（天津天狮学院，天津，301700）

本文完成了基于颜色识别的食堂结算系统的设计，在食堂购餐时能通过识别餐盘的颜色实现智能化自助结算。该系统由微控制器模块、红外检测模块、颜色识别模块、显示模块、系统电源模块构成。当餐盘放入结算区域时，红外检测传感器向微处理器发出启动信号，系统通过识别餐盘的颜色来统计不同菜品的种类和数量，然后根据对应的单价计算用餐者应支付的总价，并通过液晶屏显示出来，从而完成自助结算。该系统通过了自助结算测试，对实现食堂现代化、科学化管理具有一定的参考价值。

颜色识别；颜色传感器；数据采集；特征识别

随着高校、企事业单位等规模的不断发展，引入高科技手段进行食堂管理，是解决用餐高峰期购餐拥挤的有效手段。通过调研现有食堂结算方式存在的弊端，本文提出一种基于颜色识别的食堂结算系统，该系统可根据餐盘颜色实现智能结算，对于实现食堂现代化、科学化管理具有一定的参考价值。

1 系统总体框架设计

基于颜色识别的食堂结算系统框图如图1所示，系统主要由微控制器模块、红外检测模块、颜色识别模块、显示模块、系统电源模块几部分构成。其中，微控制器模块根据红外检测模块和颜色识别模块的输出结果，结合数据库进行智能、自助结算，并将结算明细送给显示模块，方便消费者核实；红外检测模块主要负责检测结算区域是否有餐盘存在，从而触发自助结算系统工作；颜色识别模块主要判别不同餐盘的颜色，为系统结算提供依据；显示模块主要完成信息的显示，显示内容为菜品名、菜品单价、购买菜品的总份数、需支付的总价；系统电源模块主要为系统各模块提供合适的工作电压。

图1 系统框图

2 系统硬件电路设计

2.1 微控制器模块设计

图2 微控制器模块电路图

微控制器模块包括STC单片机、时钟电路、复位电路，其电路设计如图2所示。

2.2 红外检测模块设计

红外检测模块主要负责检测结算区域是否有餐盘存在，其硬件设计如图3所示。在检测区域内，如果有餐盘放入，L1发射的红外线会被餐盘反射回来被L2接收，接收到的信号通过处理送入微控制器，用来触发自助结算系统工作。

2.3 颜色识别模块设计

颜色识别模块用来判别不同餐盘的颜色，为系统结算提供依据，其硬件设计如图4所示。颜色识别的准确性将直接关系到后期的结算结果，本文选用TAOS公司推出的可编程彩色光/频率的转换器TCS3200进行餐盘颜色识别，为结算系统提供相应的菜品种类和数量信息。

图4 颜色识别模块电路图

2.4 显示模块设计

显示模块采用LCD12864液晶进行实时显示，其硬件设计如图5所示。该模块可以显示当前检测的菜品名称和单价，累计的菜品份量数和总价。

3 系统软件设计

3.1 主程序设计

系统主程序流程图如图6所示，首先进行系统初始化，主要完成定时器、端口、LCD12864等初始化；初始化完成之后进入待机状态，当红外检测传感器检测到有餐盘进入结算区域，需要进行结算时，触发系统进行颜色识别并进行结算；完成结算后将详细信息显示在LCD12864液晶上。

3.2 红外检测子程序设计

红外检测子程序流程图如图7所示，当红外检测模块检测到有餐盘放入待识别区域后，会向微处理器模块发出信号，微处理器接收到信号后，会启动颜色识别模块进入工作状态去识别餐盘的颜色，同时将用餐总份数加1。

图3 红外检测模块电路图

图5 显示模块电路图

图6 系统软件流程图

图7 红外检测子程序流程图

3.3 颜色识别子程序设计

图8为颜色识别子程序流程图，颜色传感器TCS3200使用前需要进行白平衡调整，使其对所检测的“白色”中的三原色是相等的。

图8 颜色识别子程序流程图

4 系统测试与功能实现

实物完成后进行系统测试，验证系统功能可行性，该系统可以显示菜品名和相应的单价和当前检测的用餐份量总数和总价。图9为菜品结算实例，其中图9（a）为“香辣鸡翅”结算实例，用黑色卡片代表“香辣鸡翅”的餐盘， 系统显示“香辣鸡翅”单价为9元，当前总份量为1份，总价为9元。用红色卡片代表“水煮鱼片”的餐盘，由图9（b）可以看出“水煮鱼片”单价为8元，当前总份量为2份，总价为17元。用卡其色卡片代表“啤酒鸭”的餐盘，由图9（c）可以看出“啤酒鸭”单价为10元，当前总份量为3份，总价为27元。用白色卡片代表“青椒炒蛋”的餐盘，由图9（d）可以看出“青椒炒蛋”单价为6元，当前总份量为4份，总价为33元。

图9 菜品结算实例

5 结论

通过了解当今食堂人工结算模式存在的弊端，为解决食堂用餐高峰期存在售饭窗口拥挤、排队时间长等问题，本文提出了一种基于颜色识别的食堂结算系统，主要由微控制器模块、红外检测模块、颜色识别模块、显示模块、系统电源模块构成。

通过测试，各模块可以完成以下功能：

（1）红外检测模块：当有餐盘放入检测区域时，红外检测模块可以产生触发信号，通知微处理器模块有待结算的餐盘，启动结算系统。

（2）颜色识别模块：当颜色识别模块接收到启动信号后，识别餐盘的颜色，并将颜色对应的编码反馈给微处理器模块。

（3）微控制器模块：当接收到红外检测模块的触发信号后，可以启动颜色识别模块，当接收到颜色识别模块返回的颜色编码后，与预存的菜品名称和单价相对应，并计算需要结算的菜品的总量和总价，同时将相关信息送入显示模块进行显示。

（4）显示模块：可以完成信息的显示，显示内容为菜品名、菜品单价、购买菜品的总份数、需支付的总价。

[1] 张菁,杨应平,章金敏等. 基于 TCS3200D 的颜色再现与分类[J]. 武汉大学学报: 工学版, 2013 (2): 257-260.

[2] 颜福才. 按键消抖电路瞬态分析和设计[J]. 现代电子技术, 2014(6):51-55.

[3]李梅花,喻玺,周海波, 等. 基于 TCS3200 的多路颜色采集系统设计[J]. 新技术新工艺, 2014 (12): 26-29.

[4] 康海,刘书林,赵坤. 基于 TCS3200D 芯片的色彩变化识别系统设计[J]. 电子设计工程, 2015 (8): 91-93.

赵琳(1981年2月—)，女，汉，天津，硕士研究生，讲师，研究方向：通信与信息系统

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

科研项目：本论文是校级精品课程建设项目（JP20150003单片机原理及应用）阶段性研究成果