一种基于STM32的智能快餐外卖寄存柜

卫静婷　吴家隐　黎斌　陈利伟

摘要：基于STM32设计一种智能外卖寄存柜，该外卖寄存柜具有制冷和制热的功能。采用STM32F103RC芯片作为主控芯片、利用红外测温传感器检测寄存快餐外卖的温度、使用温湿度传感器监控环境温度、通过继电器控制半导体制冷片的正负极连接方式进行制冷和制热。该寄存柜还具有自动和手动控温系统，同时该智能寄存柜还具有计时和紫外杀菌的功能。

关键词：STM32;智能外卖寄存柜;半导体制冷片

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0005-02

0 引言

近年来，生活节奏加快，快餐“外卖”变成了现代人们生活中必不可少的一部分，“饿了么”、“美团外卖”、“百度外卖”等线上订餐平台破土而出。手机APP点餐服务、微信支付平台和淘宝支付平台的配合使用，外卖配送行业也随之兴荣起来。但是在外卖的配送过程中，订餐用户可能由于繁忙顾不上及时取餐，而配送员又无法进入订餐者的居住或者工作办公地点，从而影响外卖配送员的配餐效率。为了提高配送员的配餐效率，可在小区或者写字楼门口安置一些快餐外卖寄存柜。

目前，市场上存在一些如超市储物柜、小区快递寄存柜（比如菜鸟驿站、丰巢智能柜等）等智能寄存柜，小区快递寄存柜通过控制系统发送验证码的方式实现快递物品的存取[1-3]。然而，由于外卖食品分为冷、热两种，在寄存过程中如果不进行保温或冷藏，食品到达订餐用户手中时口味不佳。所以，这些常见的储物柜或者寄存柜都不适用于寄存快餐外卖食品。因此，本文提出了一种基于STM32芯片作为主控芯片的智能快餐寄存柜，通过在普通寄存柜体内填加半导体制冷片和热隔离泡沫材料，利用继电器控制半导体制冷片的正向连接制冷、反向连接制热的工作方式，让普通寄存柜具有制热和冷藏的功能。而泡沫材料具有良好的保温效果，且价格便宜，环保节能。另外，该寄存柜还具有计时的功能，可以让订餐者在寄存柜取餐时了解食品的存放时间。

1 系统设计思想

系统主要实现的功能是制热和制冷，系统设计思想的简易流程图1所示。外卖配餐员选择外卖柜的具体存放单元箱号码，外卖放进单元箱时，配餐员可以自主手动设定单元箱的箱内环境温度，系统进而选择加热保温或制冷冷藏的工作模式;如果配餐员没有手动设定单元箱内的环境温度，则由系统自动检测箱体的初始环境温度和食品温度，并将食品温度自动设定为箱内环境的最终温度，测得食品的温度值与箱内环境初始值作对比，最后由系统自主设定制热或制冷模式。存储结束后，关闭单元箱的箱门，系统自动生成取餐验证码，并通过通信模块将取餐验证码发送给外卖配餐员和订餐用户，同时开始计时。当订餐用户输入验证码取出外卖食品后，该单元箱停止当前的工作模式，同时开启紫外杀菌模式并定时十分钟。

2 系统功能组成框架图和分析

系统组成的框架图2所示，主要包括几个模块：控制模块、开关模块、电控门模块、紫外杀菌模块、半导体制冷模块、通信模块、输入输出模块、时钟模块，红外温度传感器模块和环境温度传感器模块。控制模块采用STM32F103RC作为硬件平台处理核心。电控门模块由电磁锁和开关模块光耦合继电器组成，并与控制模块电连接，控制模块调整管脚电平控制继电器的通断，进而控制电控门的打开与闭合。输入输出模块包含与控制模块电连接的键盘、显示屏或触摸屏，显示屏为人机交互界面。在单元箱内放入快餐食品后，服务器系统会自动生成与该箱对应的取餐验证码，通过通信模块将取餐验证码发送给配餐员和订餐用户。红外温度传感模块用于检测放入箱體内的快餐外卖食品的温度，环境温度传感器模块用于采集放入快餐前的箱内环境温度，将两者的温度进行比较之后，以快餐食品的温度作为基准，系统可设定制冷或者制热的功能模式。制冷和制热功能由半导体制冷模块来实现，使用型号为songle SMI-12VDC-SL-2C的8引脚两开两闭继电器来控制半导体制冷片正负极的连接方式。半导体制冷片正负极连接的极性转换电路图如图3所示，按照从左上方开始按照逆时针方向的引脚编号分别为①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧。其中①、⑧引脚用于控制③、⑥引脚的常开常闭状态。将②、⑤引脚连接，④、⑦号引脚连接，形成X型形状，分别将④引脚接在半导体制冷片106的正极性引脚，将⑤引脚接半导体制冷片106的负极性引脚，③引脚接电源、⑥引脚接地。这样，当①、⑧引脚的线圈吸合时，③、⑥引脚的开关就会与④、⑤引脚闭合，半导体制冷片106正负极性端被正接，进行制冷;反之则会与②、⑦引脚闭合，半导体制冷片正负极性端被反接，进行制热。时钟模块具有计时功能，可以为订餐用户提供一个小时的免费寄存服务，一个小时之后开始收取寄存费用，十个小时后仍未取走，则自动清理。外卖食品被取出后，由紫外杀菌模块对箱体进行定时消毒，保证箱体卫生。

3 功能测试结果与分析

在制作的外卖寄存箱样品中放入实际快餐食品对测温模块与温控模块进行测试，测试的数据列入表1所示。

对测温模块进行检测，测试误差为0～0.2°C，智能选择温控模式无误，计时模块存放一小时内为零误差，而制冷模式功率比较低，其它功能皆测试无误，功能上可满足快餐外卖寄存柜的整体设计方案。制冷效率有点低，原因是本论文在样品制作过程中使用的半导体制冷片功率较低。因此，可尝试增加半导体制冷片的数目，或者使用功率较大的半导体快速制冷片。

4 结语

本文采用STM32F103RC芯片作为主控芯片设计了一款智能外卖食品寄存柜，该寄存柜通过温度传感器检测箱内的实际温度和食品温度，进行比对之后以食品温度作为基准温度由系统自动选择制冷制热模式，也可由食品配餐员进行手动设置。利用继电器改变半导体制冷片的正负极连接方式实现制冷和制热模式，同时还可对食品在箱内的存放时间进行计时，并通过紫外消毒模块对箱体进行定时消毒，保持寄存柜箱体的卫生。同时，本文设计的快餐外卖寄存柜从一定程度上提高了外卖配餐员的配送效率，实用性强，具有很好的市场前景。

参考文献

[1] 方思爱，叶晓毅，潘秀志，等.基于公共场所下的智能寄存系统的设计研究——以杭州东站行李寄存柜为例[J].建材与装饰，2019（2）：129-130.

[2] 李文博.智能行李寄存系统[J].电子产品世界，2019（1）：52-58.

[3] 关丽荣，张旗.基于单片机指纹识别电子寄存柜设计[J].电子制作，2018（11）：24-25.