趙 琳,郝張紅,王雅君

（天津天獅學院，天津，301700）

基于顏色識別的食堂結(jié)算系統(tǒng)的設(shè)計

趙 琳,郝張紅,王雅君

（天津天獅學院，天津，301700）

本文完成了基于顏色識別的食堂結(jié)算系統(tǒng)的設(shè)計，在食堂購餐時能通過識別餐盤的顏色實現(xiàn)智能化自助結(jié)算。該系統(tǒng)由微控制器模塊、紅外檢測模塊、顏色識別模塊、顯示模塊、系統(tǒng)電源模塊構(gòu)成。當餐盤放入結(jié)算區(qū)域時，紅外檢測傳感器向微處理器發(fā)出啟動信號，系統(tǒng)通過識別餐盤的顏色來統(tǒng)計不同菜品的種類和數(shù)量，然后根據(jù)對應(yīng)的單價計算用餐者應(yīng)支付的總價，并通過液晶屏顯示出來，從而完成自助結(jié)算。該系統(tǒng)通過了自助結(jié)算測試，對實現(xiàn)食堂現(xiàn)代化、科學化管理具有一定的參考價值。

顏色識別；顏色傳感器；數(shù)據(jù)采集；特征識別

隨著高校、企事業(yè)單位等規(guī)模的不斷發(fā)展，引入高科技手段進行食堂管理，是解決用餐高峰期購餐擁擠的有效手段。通過調(diào)研現(xiàn)有食堂結(jié)算方式存在的弊端，本文提出一種基于顏色識別的食堂結(jié)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)餐盤顏色實現(xiàn)智能結(jié)算，對于實現(xiàn)食堂現(xiàn)代化、科學化管理具有一定的參考價值。

1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計

基于顏色識別的食堂結(jié)算系統(tǒng)框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要由微控制器模塊、紅外檢測模塊、顏色識別模塊、顯示模塊、系統(tǒng)電源模塊幾部分構(gòu)成。其中，微控制器模塊根據(jù)紅外檢測模塊和顏色識別模塊的輸出結(jié)果，結(jié)合數(shù)據(jù)庫進行智能、自助結(jié)算，并將結(jié)算明細送給顯示模塊，方便消費者核實；紅外檢測模塊主要負責檢測結(jié)算區(qū)域是否有餐盤存在，從而觸發(fā)自助結(jié)算系統(tǒng)工作；顏色識別模塊主要判別不同餐盤的顏色，為系統(tǒng)結(jié)算提供依據(jù)；顯示模塊主要完成信息的顯示，顯示內(nèi)容為菜品名、菜品單價、購買菜品的總份數(shù)、需支付的總價；系統(tǒng)電源模塊主要為系統(tǒng)各模塊提供合適的工作電壓。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 微控制器模塊設(shè)計

圖2 微控制器模塊電路圖

微控制器模塊包括STC單片機、時鐘電路、復(fù)位電路，其電路設(shè)計如圖2所示。

2.2 紅外檢測模塊設(shè)計

紅外檢測模塊主要負責檢測結(jié)算區(qū)域是否有餐盤存在，其硬件設(shè)計如圖3所示。在檢測區(qū)域內(nèi)，如果有餐盤放入，L1發(fā)射的紅外線會被餐盤反射回來被L2接收，接收到的信號通過處理送入微控制器，用來觸發(fā)自助結(jié)算系統(tǒng)工作。

2.3 顏色識別模塊設(shè)計

顏色識別模塊用來判別不同餐盤的顏色，為系統(tǒng)結(jié)算提供依據(jù)，其硬件設(shè)計如圖4所示。顏色識別的準確性將直接關(guān)系到后期的結(jié)算結(jié)果，本文選用TAOS公司推出的可編程彩色光/頻率的轉(zhuǎn)換器TCS3200進行餐盤顏色識別，為結(jié)算系統(tǒng)提供相應(yīng)的菜品種類和數(shù)量信息。

圖4 顏色識別模塊電路圖

2.4 顯示模塊設(shè)計

顯示模塊采用LCD12864液晶進行實時顯示，其硬件設(shè)計如圖5所示。該模塊可以顯示當前檢測的菜品名稱和單價，累計的菜品份量數(shù)和總價。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 主程序設(shè)計

系統(tǒng)主程序流程圖如圖6所示，首先進行系統(tǒng)初始化，主要完成定時器、端口、LCD12864等初始化；初始化完成之后進入待機狀態(tài)，當紅外檢測傳感器檢測到有餐盤進入結(jié)算區(qū)域，需要進行結(jié)算時，觸發(fā)系統(tǒng)進行顏色識別并進行結(jié)算；完成結(jié)算后將詳細信息顯示在LCD12864液晶上。

3.2 紅外檢測子程序設(shè)計

紅外檢測子程序流程圖如圖7所示，當紅外檢測模塊檢測到有餐盤放入待識別區(qū)域后，會向微處理器模塊發(fā)出信號，微處理器接收到信號后，會啟動顏色識別模塊進入工作狀態(tài)去識別餐盤的顏色，同時將用餐總份數(shù)加1。

圖3 紅外檢測模塊電路圖

圖5 顯示模塊電路圖

圖6 系統(tǒng)軟件流程圖

圖7 紅外檢測子程序流程圖

3.3 顏色識別子程序設(shè)計

圖8為顏色識別子程序流程圖，顏色傳感器TCS3200使用前需要進行白平衡調(diào)整，使其對所檢測的“白色”中的三原色是相等的。

圖8 顏色識別子程序流程圖

4 系統(tǒng)測試與功能實現(xiàn)

實物完成后進行系統(tǒng)測試，驗證系統(tǒng)功能可行性，該系統(tǒng)可以顯示菜品名和相應(yīng)的單價和當前檢測的用餐份量總數(shù)和總價。圖9為菜品結(jié)算實例，其中圖9（a）為“香辣雞翅”結(jié)算實例，用黑色卡片代表“香辣雞翅”的餐盤， 系統(tǒng)顯示“香辣雞翅”單價為9元，當前總份量為1份，總價為9元。用紅色卡片代表“水煮魚片”的餐盤，由圖9（b）可以看出“水煮魚片”單價為8元，當前總份量為2份，總價為17元。用卡其色卡片代表“啤酒鴨”的餐盤，由圖9（c）可以看出“啤酒鴨”單價為10元，當前總份量為3份，總價為27元。用白色卡片代表“青椒炒蛋”的餐盤，由圖9（d）可以看出“青椒炒蛋”單價為6元，當前總份量為4份，總價為33元。

圖9 菜品結(jié)算實例

5 結(jié)論

通過了解當今食堂人工結(jié)算模式存在的弊端，為解決食堂用餐高峰期存在售飯窗口擁擠、排隊時間長等問題，本文提出了一種基于顏色識別的食堂結(jié)算系統(tǒng)，主要由微控制器模塊、紅外檢測模塊、顏色識別模塊、顯示模塊、系統(tǒng)電源模塊構(gòu)成。

通過測試，各模塊可以完成以下功能：

（1）紅外檢測模塊：當有餐盤放入檢測區(qū)域時，紅外檢測模塊可以產(chǎn)生觸發(fā)信號，通知微處理器模塊有待結(jié)算的餐盤，啟動結(jié)算系統(tǒng)。

（2）顏色識別模塊：當顏色識別模塊接收到啟動信號后，識別餐盤的顏色，并將顏色對應(yīng)的編碼反饋給微處理器模塊。

（3）微控制器模塊：當接收到紅外檢測模塊的觸發(fā)信號后，可以啟動顏色識別模塊，當接收到顏色識別模塊返回的顏色編碼后，與預(yù)存的菜品名稱和單價相對應(yīng)，并計算需要結(jié)算的菜品的總量和總價，同時將相關(guān)信息送入顯示模塊進行顯示。

（4）顯示模塊：可以完成信息的顯示，顯示內(nèi)容為菜品名、菜品單價、購買菜品的總份數(shù)、需支付的總價。

[1] 張菁,楊應(yīng)平,章金敏等. 基于 TCS3200D 的顏色再現(xiàn)與分類[J]. 武漢大學學報: 工學版, 2013 (2): 257-260.

[2] 顏福才. 按鍵消抖電路瞬態(tài)分析和設(shè)計[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2014(6):51-55.

[3]李梅花,喻璽,周海波, 等. 基于 TCS3200 的多路顏色采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 新技術(shù)新工藝, 2014 (12): 26-29.

[4] 康海,劉書林,趙坤. 基于 TCS3200D 芯片的色彩變化識別系統(tǒng)設(shè)計[J]. 電子設(shè)計工程, 2015 (8): 91-93.

趙琳(1981年2月—)，女，漢，天津，碩士研究生，講師，研究方向：通信與信息系統(tǒng)

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

科研項目：本論文是校級精品課程建設(shè)項目（JP20150003單片機原理及應(yīng)用）階段性研究成果