基于单片机的高校智能取餐系统设计

河北理工大学信息学院 摘要 列扫描计算键值保存计算键值保存结结束图4.3按键程序流程图如图4.3所示，本流程图详细展示了系统按键扫描子程序的工作原理。程序首先初始化4*4矩阵按键模块，并进入按键扫描循环。在循环中，程序依次将每一行拉低，检测各列的电平状态，判断是否有按键被按下。为了消除按键抖动，程序还增加了延时检测，只有连续两次扫描结果一致时，才确认按键动作有效。一旦检测到有效按键输入，程序就会根据按键值执行相应的功能，如输入手机号、输入取餐码等。这个按键扫描子程序保证了人机交互的可靠性和准确性。4.2.3DS18B20子程序流程图图4.4DS18B20子程序流程图如图4.4所示，本流程图描述了温度检测子程序的运行过程。程序首先初始化DS18B20温度传感器，设置转换分辨率和通信方式。之后进入温度采集循环，通过向DS18B20发送转换命令，获取实时的温度数字量。程序会对读取的温度值进行合理性判断，如果在正常范围内，则将温度数据传递给主程序。如果温度过低，程序会控制继电器打开加热装置，直至温度恢复正常。整个温度监控子程序确保了系统能够实时监测餐柜内部温度，并自动进行保温控制，保证了餐品的食用质量。4.2.4GSM子程序流程图图4.5GSM子程序流程图如图4.5所示，本流程图描述了系统发送取餐码短信的工作流程。程序首先等待用户通过按键输入手机号码，将其缓存起来。当手机号码输入完毕后，程序会生成一个随机的11位取餐码。然后程序调用UART串口子程序，通过AT指令查询GSM模块的信号强度。如果信号良好，程序就向GSM模块发送短信发送指令，将手机号和取餐码作为短信内容发送出去。同时，程序还控制继电器打开取餐柜门，并在LCD上显示发送成功的提示信息。GSM短信发送子程序是系统的核心功能之一，它实现了远程发送取餐码的智能化操作。（保温、消毒）4.3本章小结本章详细介绍了基于STC89C52单片机的智能取餐系统的软件设计。首先引入了功能强大的Keil4开发环境，该环境集成了项目管理、编辑、编译、仿真和调试等多重功能，为系统软件的编写和调试提供了强大的支持。随后，详细阐述了系统软件设计的各个组成部分，包括紫外线消毒模块的软件实现、GSM模块的远程通信控制、温度检测模块的数据处理、4*4矩阵按键的人机交互逻辑等。这些软件模块通过单片机的高效集成和协同工作，实现了智能取餐系统的各项功能，包括远程取餐码发送、温度监控、按键输入处理、紫外线自动消毒等。整体而言，第四章通过对系统软件设计的详细阐述，展示了智能取餐系统如何通过软件编程实现各项智能化功能，确保了系统的稳定、可靠和高效运行。毕业设计5系统的测试5系统的测试过程？5.1焊接在进行基于单片机的高校智能取餐控制系统的硬件组装过程中，焊接是一个至关重要的步骤。正确的焊接不仅能确保电路的稳定性和可靠性，还能有效防止因焊接不良导致的设备故障。以下是对本系统中焊接工作的详细说明。焊接前必须仔细核对每个元器件的型号、规格和数量，确保与实际电路设计图一致。在准备焊接工具时，需确保烙铁头干净无杂质，焊锡丝质量可靠，助焊剂适量使用。焊接时，应遵循从低到高、从左到右的原则，即先焊接低矮的元器件，再焊接高大的元器件；先焊接电路板左侧的元器件，再焊接右侧的元器件。这样可以避免高大的元器件遮挡视线，影响后续焊接工作。对于贴片元器件的焊接，应使用合适的焊接温度和焊接时间，避免温度过高或时间过长导致元器件损坏。同时，焊接时应注意保持焊点的饱满和圆润，避免出现虚焊、冷焊或短路等现象。对于插针式元器件的焊接，应先将其引脚插入相应的孔位中，确保引脚与孔位匹配且没有弯曲变形。然后，使用烙铁和焊锡丝进行焊接，确保引脚与焊盘之间形成良好的电气连接。焊接完成后，应检查焊点是否牢固、有无漏焊、错焊等现象。焊接完成后还需对整个电路板进行全面的检查，确保所有焊点都符合质量要求。对于不符合要求的焊点，应及时进行补焊或重焊。同时，还需对电路板进行清洗和烘干处理，以去除焊接过程中产生的杂质和残留物。总之，焊接是电子组装过程中的关键步骤之一。只有正确的焊接方法和严格的质量控制才能确保整个系统的稳定性和可靠性。因此，在实际操作过程中应严格遵循相关规范和要求，确保每个焊接环节都达到最佳状态。5.2软件硬件调试任何一个嵌入式系统的开发都离不开反复的硬件测试和软件调试，本智能取餐控制系统也不例外。为了确保系统的可靠性和稳定性，我们进行了大量的测试和调试工作。在硬件调试方面，需要对所有硬件电路的连接和元器件选型进行彻底检查，确保线路无误、元件未burnt等。特别是对于单片机最小系统电路和UART通信电路这两个关键部分，我们进行了重点检查。采用示波器对每个节点的信号波形进行抽查，发现并排除了多处接线错误。对所有硬件模块进行单元测试，包括按键、继电器、GSM模块、温度传感器、LCD显示和指示灯等。测试时先将每个模块与主控单片机独立连接，检查其是否能正常工作。比如，测试温度传感器时就将其单独连接至单片机，编写读取温度的测试程序，查看温度读数是否正确。同时也要检查模块在不同工作状态下的电压、电流和发热等参数是否合理。对于出现异常的模块，我们及时更换备件，直至全部模块工作正常，在所有硬件测试通过后，我们对整个系统硬件电路进行功能验证测试。将所有模块组装在一起，检查它们在协同工作时是否存在电路冲突和干扰。同时也观察系统在不同工作模式下的功耗、温升和可靠性，并进行一定时间的老化测试，以发现硬件系统可能存在的潜在问题。硬件测试基本通过后，我们开始着手于软件的调试工作。首先在Keil软件中完成了每个程序模块的编写和仿真，包括主程序、按键扫描、温度检测、继电器控制和UART通信等模块。对于出现逻辑错误的程序，我们通过设置断点、查看变量等手段准确定位并修正错误。在Keil仿真器上运行测试通过后，我们将程序逐步下载至目标板，进行实际的硬件运行测试。在硬件运行测试中，我们重点关注了各模块的工作状态。比如观察温度传感器读数是否正常、继电器是否能正确触发、LCD显示内容是否正确等。一旦发现问题，我们就立即根据具体现象分析原因，查找程序错误并加以修正。此外，我们还专门设置了异常工作情况的测试用例，如存在按键抖动、GSM信号中断等，检验程序的容错性。在反复的硬件调试和软件修正中，系统不断完善，直至最终通过所有测试用例。这个过程是非常艰辛和细致的，需要开发人员有过硬的硬件驱动编程和系统调试能力，以及对所有软硬件细节了若指掌。最终，我们构建了一个可靠、高效、智能的取餐控制整体解决方案。5.3实物展示经过了艰辛的设计、开发和测试过程，本基于单片机的高校智能取餐控制系统终于成型。这里，我们将真实的系统实物展示给大家。整个系统集成了所有控制电路和功能模块，包括STC89C52单片机、A7670CGSM模块、DS18B20温度传感器、继电器控制板、电源模块等，布局紧凑、整洁有序。内部还预留有足够的空间，以便将来功能扩展时添加新的硬件。在实物的使用演示中，我们首先通过主箱按键输入手机号，系统立即通过GSM模块将取餐码发送至该手机。同时，LCD显示屏提示成功，柜门则自动打开，指示灯点亮。我们随手放入一份食物并关门，这时，系统监测到柜内温度较低，自动开启了加热装置。取餐时，再次输入收到的取餐码并按确认键，柜门重新打开，便可取出热腾腾的食物。整个演示过程快捷流畅，充分体现了系统的简单易用性。可以看出，这种智能化的取餐模式有着很大的现实应用价值，不仅能大幅提升高校食堂的运营效率，也为师生带来全新的就餐体验。通过本实物展示，我们可以直观地了解到这套基于单片机的智能取餐控制系统的先进性和实用性。相信它一定能为解决当前高校食堂取餐拥堵难题做出重要贡献。实物如图5.1所示：图5.1系统实物图图5.1展示了整个智能取餐控制系统的实物外观，系统布局紧凑、整洁，集成了所有必要的硬件模块，包括主控制器、GSM模块、温度传感器等。该设计体现了系统的高效和智能化特点，为解决高校食堂就餐高峰期取餐拥堵问题提供了实际可行的解决方案。图5.2存入图5.2描绘了存入餐品的情景，通过此图可以直观地了解到食物如何被放置在智能取餐柜中。这一环节是用户取餐流程的开始，展示了系统为用户提供的便捷服务，同时也为后续的取餐操作奠定了基础。图5.3取出图5.3呈现了用户取出餐品的瞬间，通过输入正确的取餐码，柜门自动打开，用户可以快速、方便地取到自己的食物。这一环节体现了智能取餐系统的高效性和易用性，有效提升了用餐体验。图5.4输入手机号发送取餐码图5.4展示了用户输入手机号发送取餐码的过程，通过手机接收取餐码，用户无需在食堂排队等待，大大提高了取餐效率。这一步骤是智能取餐系统远程交互功能的具体体现，凸显了系统智能化和人性化的设计理念。图5.4输入手机号发送取餐码图5.5揭示了当系统检测到柜内温度过低时，自动启动加热功能的情况。这一功能确保了食物在较长时间内保持新鲜和热度，为用户提供了更加优质的用餐体验。同时，也展示了系统对食品保温问题的有效解决能力。图5.5温度过低启动加热功能图5.6显示了当用户输入错误的取餐码时，系统会提示开启失败的信息。这一功能确保了取餐操作的安全性，防止了食物被误取的情况。同时，也为用户提供了明确的操作反馈，增强了系统的交互性。图5.6取餐码错误提示开启失败5.4本章小结本章对智能取餐系统的硬件设计进行了全面的总结。首先，介绍了STC89C52单片机作为核心控制器的选择原因及其在系统中的作用，包括与A7670C无线通信模块、DS18B20温度传感器、4*4矩阵按键等外设模块的硬件连接和控制逻辑。接着，详细描述了紫外线灯消毒模块、蜂鸣器模块等其他关键硬件组件的设计和实现方式，这些组件通过单片机的控制，实现了对取餐柜内部环境的全方位监控和管理。在硬件设计过程中，还特别考虑了系统的安全性、稳定性和易用性，如采用双层隔离结构保护使用者免受紫外线辐射伤害，设置蜂鸣器提供声音反馈等。这些设计细节体现了系统设计的周到和细致。综上所述，第五章通过对智能取餐系统硬件设计的全面总结，展示了系统如何通过合理的硬件选择和结构设计，实现了对取餐柜内部环境的智能化监控和管理，提高了系统的性能和用户体验。结论结论结论本文设计了一种基于单片机的高校智能取餐控制系统，旨在解决目前高校食堂就餐高峰期取餐拥堵、餐品变冷和卫生安全等问题。该系统集多项创新功能于一体，包括远程发送取餐码、自动温控加热保温、按键人机交互、继电器控制取餐柜门、显示系统状态、指示灯显示柜门使用情况、以及紫外线消毒杀菌等。这些功能有机结合，为用户带来了极大的便利和优质的就餐体验。在硬件设计方面，系统以STC89C52单片机为主控制器，集成了A7670CGSM模块、DS18B20温度传感器、4*4矩阵按键、继电器控制电路、LCD1602显示屏、指示灯和紫外线消毒灯等多个模块。各模块性能可靠、接口简单、布局紧凑。在软件方面，系统由Keil4集成开发环境完成编程，包括主程序、按键扫描、取餐码发送、取餐操作、温度监控、消毒控制等功能模块。程序经过仿真和反复测试，确保了系统的稳定运行。综合硬软件设计，该智能取餐系统实现了真正的"智能无人"自助取餐，用户只需通过手机获取取餐码即可快速领取热腾腾的食物，免去排队等候的麻烦。同时，系统内置的温控和消毒功能也保证了食品卫生安全。该系统不仅可以有效解决当前高校食堂取餐拥堵难题，也为其他大型餐饮场所提供了一种创新的解决方案。由于采用模块化设计，功能可随时扩展，未来还可升级为远程监控、自动补货等智能化系统。本基于单片机的智能取餐控制系统设计科学合理、创新实用，必将為提高餐饮运营效率和食品质量安全做出重要贡献，具有广阔的理论研究和实际应用前景。毕业设计参考文献参考文献[1]邹政,谌烜,蒲智军.一种自助取餐的智能称重方法,系统,装置及介质:CN202211565570.6[P].CN115979396A[2024-03-18].[2]章鑫慧,屠成刚,王紫莹,等.智能取餐自动结算系统设计与实现[J].传感器世界,2023,29(3):24-28.[3]亢胡昭瑞.基于NB-IoT和云架构的智慧取餐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