基于TC89C52RC的智能外賣箱設(shè)計

金銀鎖 朱道鑰 康俊奇 夏百花

摘要：隨著外賣行業(yè)的興起，偷外賣這一不法行為出現(xiàn)，降低了平臺可信度，令騎手蒙受經(jīng)濟損失，而外賣平臺未能重視外賣箱的設(shè)計。文章設(shè)計了一款外賣箱，采用磁吸式箱蓋，外部指紋解鎖可快速開鎖。外賣箱內(nèi)部有GPS模塊及微型攝像頭，采用半導(dǎo)體散熱片將外賣箱分隔出冷熱區(qū)以更好地保溫，同時內(nèi)置感應(yīng)燈，方便騎手取餐。仿真表明，與傳統(tǒng)的外賣箱相比，此外賣箱使送餐流程更便捷、智能，大大節(jié)省了用戶等餐的時間。

關(guān)鍵詞：智能外賣箱；單片機；TC89C52RC

中圖分類號：TP311? 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著我國居民生活水平的不斷提高，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，支付寶、微信等快捷支付普及，人們的生活節(jié)奏越來越快，外賣成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?。外賣在給人們的生活帶來便利的同時，送餐過程中也出現(xiàn)了各種問題，比如外賣丟失。傳統(tǒng)外賣箱只有靠騎手手動上鎖才能確保外賣的安全。然而，在配送過程中，騎手由于配送任務(wù)重、時間緊，根本沒時間操作，導(dǎo)致外賣平臺和騎手無法在配送其他外賣的間隙確保外賣的安全。外賣丟失后，平臺和消費者也無法厘清責(zé)任，從而損害騎手的合法權(quán)益。同時，熱食和冷飲混放會影響外賣口感；冬天和夏天傳統(tǒng)外賣箱不保溫；深夜配送時，騎手取拿外賣也不方便核對外賣單號。對于這些問題，本研究設(shè)計一款與外賣平臺信息互聯(lián)的智能外賣箱，確保騎手在配送過程中的外賣安全，實現(xiàn)配送過程的便捷化和智能化。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計

本產(chǎn)品一共由5個系統(tǒng)模塊組成，分別實現(xiàn)外賣箱開關(guān)、報警、溫度控制、照明功能，還有一個鋰電池供電。低壓逆變模塊將鋰電池的直流電源轉(zhuǎn)化為交流電為線圈供電，保證其正常工作。磁吸式指紋鎖模塊通過指紋驗證判斷控制線圈的通斷電，線圈配合鎖舌實現(xiàn)外賣箱的開關(guān)動作。如果外賣箱被惡意破壞，箱體中的報警電路將立即向GPS人像報警系統(tǒng)發(fā)送報警信號，記錄人像和位置信息，發(fā)送報文給外賣平臺，實現(xiàn)外賣箱的自動報警。以制冷片為主體的半導(dǎo)體保溫模塊可控制外賣箱的溫度［1］。以CD4011芯片為主體的智能感應(yīng)模塊控制LED燈亮滅，實現(xiàn)外賣箱的照明。系統(tǒng)整體設(shè)計如圖1所示。

1.2 低壓逆變模塊的設(shè)計

根據(jù)需要對類似于電磁繼電器的機械結(jié)構(gòu)進行供電。在騎手送餐過程中，若采用身邊的可用電源作為外賣箱的內(nèi)置鋰電池，直接輸出直流電，線圈則無法產(chǎn)生磁力，所以需要將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。本研究利用4個三級極管組成橋式交替導(dǎo)通進行換流，形成低壓逆變的電路。

根據(jù)變壓器匝數(shù)比，此電路可以將12 V電壓的直流電源逆變換為所需交流電壓。電路中有熔斷器設(shè)計，防止電流過載，保護電路。電路由BG2和BG3兩個三極管組成的多諧振蕩器推進，再經(jīng)過BG1和BG4兩個三極管驅(qū)動，控制BG6和BG7兩個三極管工作。其中，振蕩電路由BG5三極管與DW穩(wěn)壓二極管組成的穩(wěn)壓電源供電，能使輸出頻率比擬穩(wěn)定。

1.3 磁吸式指紋鎖模塊的設(shè)計

以TC89C52RC芯片作為該模塊的主控芯片，連接以DSP處理器和光學(xué)指紋的傳感器為主體，鍵盤輸入、液晶顯示為輔助的指紋模塊。其中，指紋模塊起到提取指紋特征圖像的作用；STC89C52RC芯片用來儲存指紋并比較指紋信息，控制電磁裝置線圈的通斷電，從而控制外賣箱開關(guān)；外賣箱的開關(guān)動作通過限位開關(guān)傳達給電路，控制線圈的得電，從而控制線圈的產(chǎn)生磁力，控制鎖舌的開關(guān)。模塊流程如圖2所示。

由于本產(chǎn)品使用的是12864液晶顯示屏，只可顯示4行文字，每行最多顯示8個漢字，一般只要獲取液晶的XY軸，就可以保證顯示正確。對于按鍵的設(shè)計程序，本產(chǎn)品使用了5個按鍵，按鍵沒有按下時對應(yīng)單片機I/O口是高電平；當(dāng)按鍵按下時，對應(yīng)的輸入為低電平。單片機檢測也有消抖操作程序，本研究在設(shè)計中使用一個時間延時來處理。延時時間需要測試實驗，如果太長會導(dǎo)致按鍵不靈敏、反應(yīng)遲鈍等問題。

1.4 GPS人像報警系統(tǒng)

外賣箱箱體裝有易斷金屬絲，當(dāng)箱體遭暴力破壞時，金屬絲斷裂，報警電路通過電路的通斷判斷，將一個高電平信號傳送給GPS人像報警系統(tǒng)。外賣箱還裝有移動通信模塊GPS及外設(shè)模塊MSG，無論身處城市何處，都能精確定位外賣箱的位置［2］。外賣箱還在箱體隱秘處出加裝了云臺相機模塊，能在各種復(fù)雜情況下精確抓拍偷外賣者的人像信息。整個系統(tǒng)在接收到報警電路的高電平信號時，將立即啟用GPS模塊和云臺相機模塊［3］，GPS精確定位外賣箱的位置，同時云臺相機及時抓拍偷外賣者的人像信息，再將這些信息傳送給移動通信模塊，由其上傳至外賣平臺，外賣平臺及時存儲重要人像圖片證據(jù)并將報警信息發(fā)送到騎手的手機上，提醒騎手，從而確保外賣的安全。系統(tǒng)實現(xiàn)如圖3所示。

1.5 半導(dǎo)體保溫模塊

外賣箱的箱體中間放有一塊保溫絕熱材料，用于分隔冷熱區(qū)域，材料可通過滑軌來回移動，騎手可隨意調(diào)整冷熱區(qū)域的大小，保證外賣箱的空間利用率。同時，材料中間放置一塊半導(dǎo)體制冷片，其優(yōu)點是體積小、成本低、無需制冷液、安全高效，同時便于控制、節(jié)能，比較適用于小功率的制冷。在半導(dǎo)體制冷片兩邊各裝一個散熱片，確保制冷、制熱的效果。由于半導(dǎo)體制冷片處于外賣箱的中間部位，將外賣箱分為兩個區(qū)域，確保騎手在送餐過程中外賣的口感沒有發(fā)生改變，提高了外賣的品質(zhì)。

1.6 智能感應(yīng)燈模塊的設(shè)計

本模塊利用四與非門CD4011芯片、限位開關(guān)、光敏電阻、單向可控硅SCR、三極管9014等元器件組合而成，通過限位開關(guān)和光敏電阻控制CD4011腳位的高低電位，進而控制單向可控硅SCR門極的高低電位［4］，實現(xiàn)通斷電路。光敏電阻設(shè)計在外賣箱外，夜間光敏電阻由于沒有陽光的照射，阻值較高，1腳為高電平，同時騎手開關(guān)外賣箱的時候觸發(fā)限位開關(guān)芯片2腳轉(zhuǎn)化為高電平，通過四與非門CD4011的處理輸出高電平控制單向可控硅SCR的通斷，從而控制電燈的開關(guān)。如此設(shè)計方便騎手夜晚取餐、看清單號。智能感應(yīng)燈模塊程序如圖4所示。

2 結(jié)語

通過分析與論證，本研究所述智能外賣箱不僅具有普通外賣箱的外賣盛放功能，而且通過細(xì)節(jié)讓外賣箱更安全，同時改善了消費者的消費體驗和騎手的送?? 餐體驗。當(dāng)然，外賣箱的設(shè)計仍有不足之處，例如太過依賴自身攜帶的電池，而騎手在外工作時間較長，系統(tǒng)的供電成了很大的問題。另外，模塊過于分散，導(dǎo)致其占用的空間體積較大，因此能放外賣的空間大大減小，同時由于電池續(xù)航時間短等問題，會考慮太陽能充電或者采用可拆卸式電池，讓外賣騎手在送餐過程中，只需輕輕一卸一按，就能使外賣箱恢復(fù)滿電狀態(tài)，還可以通過專業(yè)的制作將各部件集成化、模塊化。本研究認(rèn)為這款智能外賣箱在專業(yè)的制作介入后，必能得到廣泛應(yīng)用，進一步完善外賣行業(yè)體系，保護越來越多外賣騎手的合法權(quán)益，真正做到讓科技服務(wù)生活。

參考文獻

［1］楚亮，劉嘉輝，毛巍威，等.基于半導(dǎo)體制冷片設(shè)計集制冷制熱平臺［J］.大學(xué)物理實驗，2020（6）：72-76.

［2］姜西瑞.基于GPS和GSM/GPRS的定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.北京：中國科學(xué)院研究生院（計算技術(shù)研究所），2006.

［3］周小龍，劉倩倩，產(chǎn)思賢，等.基于事件相機的視覺跟蹤算法綜述［J］.小型微型計算機系統(tǒng)，2020（11）：2325-2332.

［4］姚春鵬，齊勝男，許望遠(yuǎn).一種基于單片機的夜用人體感應(yīng)燈設(shè)計［J］.中國科技信息，2020（17）：37-39，41.

（編輯 王永超）

Design of intelligent takeaway box based on TC89C52RC

Jin? Yinsuo， Zhu? Daoyao， Kang? Junqi， Xia? Baihua

（Anhui Sanlian University， Hefei 230601， China）

Abstract：? With the rise of the food delivery industry， the illegal behavior of stealing food delivery emerged， which reduced the credibility of the platform and caused the rider to suffer economic losses. Meanwhile， the food delivery platform did not pay attention to the design of the food takeaway box. In this study， a takeaway box was designed. With a magnetic suction box cover， the external fingerprint unlock can quickly unlock. There were GPS module and micro cameras inside the takeaway box， and the semiconductor radiator was used to separate the takeaway box into hot and cold areas to achieve better insulation. At the same time， built-in sensor lights were convenient for riders to take up meals. Simulation showed that compared with the traditional takeout box， the takeaway box makes the delivery process more convenient and intelligent， and greatly saves users time waiting for meals.

Key words： intelligent takeaway box; one-chip compu; TC89C52RC