【自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12000字（論文）】

自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄1 引言 11.1研究背景及意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展與現(xiàn)狀 11.3論文主要研究?jī)?nèi)容 22 設(shè)計(jì)方案 32.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 32.2校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 32.3主控芯片方案 42.4傳感器方案 42.5顯示屏方案 52.6紅外檢測(cè)傳感器方案 52.7電源方案 62.8蜂鳴器方案 62.9本章小結(jié) 63 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 73.1主控芯片最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 73.2主控芯片I/O接口 73.3復(fù)位電路 73.4晶振電路 83.5紅外檢測(cè)模塊 83.6顏色識(shí)別模塊 93.7液晶顯示電路 103.8按鍵電路、蜂鳴器及指示燈 113.9本章小結(jié) 114 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 124.1主程序設(shè)計(jì) 124.2紅外檢測(cè)子程序設(shè)計(jì) 134.3顏色識(shí)別子程序設(shè)計(jì) 144.3.1TCS3200白平衡調(diào)整 144.3.2顏色識(shí)別技術(shù) 144.3.3價(jià)格計(jì)算原理 154.4液晶顯示子程序設(shè)計(jì) 164.5按鍵電路程序設(shè)計(jì) 204.6本章小結(jié) 205 系統(tǒng)調(diào)試 215.1硬件調(diào)試 215.1.1硬件調(diào)試需要使用的儀器 215.1.2最小系統(tǒng)的調(diào)試 215.2軟件調(diào)試 225.3軟硬聯(lián)合調(diào)試 225.4本章小結(jié) 226 數(shù)據(jù)處理與驗(yàn)證 237 結(jié)果與討論 247.1自然光情況下的實(shí)驗(yàn) 247.2光線不足或黑暗中的實(shí)驗(yàn) 247.3紅光情況下的實(shí)驗(yàn) 258 總結(jié)與展望 268.1總結(jié) 268.2存在的問(wèn)題 268.3展望 26引言研究背景及意義隨著餐飲行業(yè)的蓬勃發(fā)展，自助餐已被推廣到大眾化餐飲市場(chǎng)、校園餐飲行業(yè)，校園餐飲不再受限于傳統(tǒng)的人工窗口打飯方式。校園自助餐飲要想在餐飲業(yè)中生存，就要改變技術(shù)含量低的傳統(tǒng)的人工經(jīng)營(yíng)管理模式。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的人工經(jīng)營(yíng)管理模式下的校園自助餐飲主要存在以下幾方面問(wèn)題：（1）不同菜品的價(jià)格需要靠人腦記憶，菜品種類繁多，員工記憶容易出錯(cuò)（2）計(jì)費(fèi)方式仍采用傳統(tǒng)的人工計(jì)算方式，耗時(shí)久（3）客流量多，計(jì)算量大，服務(wù)員容易出現(xiàn)情緒化（4）人工需求量大，人工成本高隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，智能化、便捷化的設(shè)備已逐步取代傳統(tǒng)的人工勞動(dòng)力。據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)流行于校園餐廳中的自助餐飲行業(yè)，頗受廣大師生的喜愛(ài)，但校園自助餐飲仍采用傳統(tǒng)的人工計(jì)費(fèi)方式，經(jīng)常出現(xiàn)排隊(duì)計(jì)費(fèi)擁擠的情況。相對(duì)于校園自助餐廳而言，就餐高峰期學(xué)生人流量大，傳統(tǒng)的人工口頭計(jì)算方式容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，效率低，而且還存在耗時(shí)久等現(xiàn)象，這些都是影響就餐速度的瓶頸，給顧客帶來(lái)不良的就餐體驗(yàn)，導(dǎo)致客流量的喪失，最終導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的損失。因此，為改變傳統(tǒng)模式下校園自助餐飲服務(wù)中存在的問(wèn)題，文中提出了一種基于顏色傳感器進(jìn)行顏色識(shí)別的校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。隨著自助餐飲業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的人工經(jīng)營(yíng)管理模式難以適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，所以自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。總之，自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的研究具有較好的應(yīng)用前景及應(yīng)用市場(chǎng)，其不僅可以應(yīng)用于校園自助餐飲，還可應(yīng)用于酒店、企業(yè)等不同場(chǎng)所的自助餐廳。本設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)現(xiàn)自助餐飲行業(yè)的自動(dòng)化、便捷化、智能化具有十分重要的意義。國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展與現(xiàn)狀自助結(jié)算的收銀方式，近年逐漸開(kāi)始在國(guó)內(nèi)進(jìn)行大范圍地普及。2012年時(shí)，英國(guó)人就采用了新的收銀方式，它們已經(jīng)開(kāi)始使用能自己結(jié)算錢的機(jī)器。自助式的結(jié)算早就普遍成為英國(guó)人的生活方式。其自助結(jié)算系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)是掃描商品條形碼來(lái)識(shí)別商品價(jià)格。2016年，亞馬遜線下“無(wú)人超市”AmazonGO高調(diào)亮相，它是全球首個(gè)無(wú)人、自助結(jié)算的超市，其應(yīng)用RFID芯片嵌入到商品標(biāo)簽中，通過(guò)無(wú)線感應(yīng)識(shí)別商品的價(jià)格。隨后，無(wú)人自助結(jié)算技術(shù)在國(guó)外被廣泛使用，無(wú)人自助結(jié)算應(yīng)用技術(shù)逐漸變多，主要有3D感測(cè)芯片、RFID、無(wú)線/有線網(wǎng)絡(luò)芯片等。近年來(lái)，我國(guó)科技的飛速發(fā)展，自助結(jié)算服務(wù)終端在日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣。從最初傳統(tǒng)的自助服務(wù)終端ATM機(jī)、POS機(jī)，再到如今，無(wú)人超市、自助結(jié)賬機(jī)等更便捷，更智能化的服務(wù)終端應(yīng)運(yùn)而生。相對(duì)于國(guó)外，我國(guó)的自助結(jié)算系統(tǒng)大部分仍采用的技術(shù)是掃通過(guò)描商品條形碼，進(jìn)行商品價(jià)格的結(jié)算。2017年，國(guó)內(nèi)的阿里巴巴開(kāi)始提出無(wú)人自助超市模式，其應(yīng)用的技術(shù)是攝像頭及感應(yīng)接收器與RFID天線結(jié)合，是一種增強(qiáng)版的RFID技術(shù)。論文主要研究?jī)?nèi)容通過(guò)查閱大量關(guān)于顏色傳感器應(yīng)用與單片機(jī)應(yīng)用的文獻(xiàn)資料，以及了解自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)使用顏色傳感器識(shí)別餐盤的顏色，不同顏色的餐盤代表不同的價(jià)格，使用STC89C25RC單片機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，本文主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）如何使用顏色傳感器識(shí)別餐盤顏色（2）如何使用液晶顯示屏顯示餐盤顏色信息及餐盤（3）如何使用STC89C25RC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)需要掌握顏色識(shí)別傳感器的應(yīng)用原理，單片機(jī)控制原理及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還需掌握硬件電路的焊接與調(diào)試，使單片機(jī)通過(guò)顏色識(shí)別傳感器識(shí)別餐盤的顏色，進(jìn)行單價(jià)的計(jì)費(fèi)。具體內(nèi)容有：1）工作人員先將餐飲食品按價(jià)格分裝在不同顏色或形狀的餐盤中，消費(fèi)者可以自助選擇食品；2）在收銀臺(tái)，系統(tǒng)能通過(guò)掃描餐盤顏色和個(gè)數(shù)，自動(dòng)計(jì)算餐費(fèi)；3）餐費(fèi)顯示在顯示屏上。校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案如下：校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)由微控制器模塊、顏色識(shí)別模塊、紅外反射檢測(cè)模塊、系統(tǒng)電源模塊、液晶顯示模塊五個(gè)模塊組成，總體設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示[[]趙琳，郝張紅，王雅君.基于顏色識(shí)別的食堂結(jié)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2016,(23):17-19.]。[]趙琳，郝張紅，王雅君.基于顏色識(shí)別的食堂結(jié)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2016,(23):17-19.主控制器顯示模塊主控制器顯示模塊紅外檢測(cè)模塊電源模塊顏色識(shí)別模塊圖2.1總體設(shè)計(jì)框圖主控芯片方案本設(shè)計(jì)主要是為了解決食堂自助就餐計(jì)費(fèi)排隊(duì)擁擠與結(jié)算速度問(wèn)題，這就要求設(shè)計(jì)的自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)需要具備一定的實(shí)時(shí)性和高效性，所以對(duì)主控芯片的儲(chǔ)存空間和運(yùn)算速度及能力需要較高的要求，經(jīng)過(guò)幾種不同方案的對(duì)比，綜合考慮在以下方案中做出選擇。方案一：使用AT89C52芯片AT89C51單片機(jī)由美國(guó)ATMEL公司推出，是該公司的經(jīng)典產(chǎn)品之一，應(yīng)用較廣。其是一種低電壓、高性能的COMS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K的Flash程序存儲(chǔ)器，256B片內(nèi)RAM，下載程序需要使用專用的編譯器[[][]李明亮，肖廣兵，張涌.基于AT89C51的智能移車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2020，第10卷(5):169-171.方案二：使用STC89C52RC芯片STC89C52芯片是由宏晶公司研發(fā)的，高速、低功耗、抗干擾性強(qiáng)的新一代8051單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機(jī)，速度比之前快8—12倍[[]朱鵬.基于STC89C52RC的智能安防小車WIFI監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018,(14):203-204.]。STC89C52RC芯片是一款8k字節(jié)可在線編程Flash[]朱鵬.基于STC89C52RC的智能安防小車WIFI監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018,(14):203-204.經(jīng)過(guò)對(duì)比以上兩種方案，方案二中STC89C52的存儲(chǔ)空間、運(yùn)算速度以及性能上相對(duì)較優(yōu)于方案一，且STC89C52芯片可在線編程，能滿足程序儲(chǔ)存的要求，簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)，便于下載程序，所以綜合考慮選用方案二為系統(tǒng)的主控芯片。傳感器方案本設(shè)計(jì)需要根據(jù)顏色來(lái)判斷菜品的價(jià)格，所以將選用顏色傳感器。RGB傳感器工作原理是：通過(guò)檢測(cè)紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）反射比檢測(cè)顏色[[]王凱，袁佳偉，吳文明.

基于[]王凱，袁佳偉，吳文明.

基于TCS3200傳感器的顏色辨識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].

數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017，(5):168-169.方案一：使用TCS34725傳感器TCS34725是一款功耗低，靈敏度較高的RGB傳感器[]Gunawan,A.A.S.1;Brandon,D.2;Puspa.DevelopmentofUrineHydrationSystemBasedonUrineColorandSupportVectorMachine[J].ProcediaComputerScience,2018,Vol.135(0):481-489.。TCS34725傳感器支持通過(guò)12C接口，輸出顏色的RGB數(shù)值以及光照強(qiáng)度。其工作電壓為3.3V/5V，產(chǎn)品尺寸大小為27mmx20mm，分辨率為：4個(gè)RGB通道，每個(gè)通道16[]Gunawan,A.A.S.1;Brandon,D.2;Puspa.DevelopmentofUrineHydrationSystemBasedonUrineColorandSupportVectorMachine[J].ProcediaComputerScience,2018,Vol.135(0):481-489.方案二：使用TCS3200傳感器TCS3200是美國(guó)TAOS公司推出的可編程光到頻率的轉(zhuǎn)換器[[]NguyenT.T.,NguyenT.T.,Nguyen.ApplicationofArduinoControlMainboardwithColorLightSensorTCS3200inColorRecognitionofEdgeBandinginLaserEdgeBandingMachine(ConferencePaper)[J].IOPConferenceSeries:EarthandEnvironmentalScience,2019,Vol.252(2)]。TCS3200是一款可檢測(cè)全彩的傳感器，能在一定范圍內(nèi)，檢測(cè)所有的可見(jiàn)光，具有較高的分辨率。它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個(gè)CMOS電路，且還集成了紅、綠、藍(lán)3種濾光器，是業(yè)界第一個(gè)有數(shù)字兼容接口的RGB顏色傳感器[[]李靜,梁鵬超.基于TCS230傳感器的顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2017，第45卷(5):984-987.]。TCS3200內(nèi)有10[]NguyenT.T.,NguyenT.T.,Nguyen.ApplicationofArduinoControlMainboardwithColorLightSensorTCS3200inColorRecognitionofEdgeBandinginLaserEdgeBandingMachine(ConferencePaper)[J].IOPConferenceSeries:EarthandEnvironmentalScience,2019,Vol.252(2)[]李靜,梁鵬超.基于TCS230傳感器的顏色識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2017，第45卷(5):984-987.相比兩個(gè)方案，兩者功能相差不大，相比之下，TCS34725的成本更高，電路更加復(fù)雜；TCS3200具有的兼容接口，可直接與單片機(jī)連接，使電路設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，且其已能滿足本設(shè)計(jì)所需的功能要求，所以本次設(shè)計(jì)選方案二。顯示屏方案本設(shè)計(jì)需要顯示識(shí)別到的不同顏色的R、G、B值來(lái)判斷傳感器識(shí)別的顏色以及實(shí)時(shí)顯示餐盤的單價(jià)和餐費(fèi)的總計(jì)，所以需要到一個(gè)顯示屏將相應(yīng)的信息顯示出來(lái)。顯示屏的不同方案的對(duì)比如下:方案一：使用LCD12864顯示LCD12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶，可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(gè)漢字或者顯示16×4個(gè)（8×16

點(diǎn)陣）ASCII碼。方案二：使用LCD1602顯示LCD1602是一種字符型液晶，能顯示16×2個(gè)字符[[]盧凱璇，吳麗群.

基于顏色識(shí)別的食堂智能結(jié)算系統(tǒng)[J].

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2020，

(23):94-98.]。它可只用D4-D7分兩次傳送數(shù)據(jù)，可節(jié)省[]盧凱璇，吳麗群.

基于顏色識(shí)別的食堂智能結(jié)算系統(tǒng)[J].

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2020，

(23):94-98.綜合以上兩種方案的對(duì)比，方案一的LCD12864顯示器雖分辨率較高，但其顯示的信息量大，其應(yīng)用程序的編寫和電路的設(shè)計(jì)也相對(duì)復(fù)雜。方案二選用的顯示器，控制相對(duì)簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，所以綜合考慮選用方案二的LCD1602顯示器。紅外檢測(cè)傳感器方案校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要檢測(cè)是否有餐盤位于結(jié)算區(qū)域內(nèi)，所以將選用紅外反射傳感器進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而激活顏色識(shí)別傳感器。本設(shè)計(jì)選用的紅外反射傳感器，電壓3.3V-5V，OUT輸出端口可以直接微控制器的I/O口相連。該傳感器的檢測(cè)反射距離2cm-30cm。該紅外反射傳感器PCB尺寸：3.2cmX1.4cm,設(shè)有3mm的固定螺栓孔，便于固定與安裝。電源方案因本系統(tǒng)需要持續(xù)供電，蓄電池不適用。本設(shè)計(jì)將使用的是USB供電，綜合以上，系統(tǒng)中用到的是5V電壓。所以可以使用電壓為5V的移動(dòng)電源或者直接插入電腦（5V）供電，不需要再進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換，較為便捷。蜂鳴器方案在本設(shè)計(jì)中加入一個(gè)蜂鳴器，主要是為了在餐盤被系統(tǒng)中的傳感器感應(yīng)到時(shí)，發(fā)出聲音提醒餐盤已被感應(yīng)到，可起到提示的作用，提高該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，防止存在錯(cuò)漏識(shí)別餐盤。本設(shè)計(jì)選用5V供電的電壓式蜂鳴器。本章小結(jié)本章中主要介紹了校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的硬件總體方案。其中包括對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制的單片機(jī)方案以及傳感器的選擇方案，介紹了相關(guān)傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。這些模塊都是系統(tǒng)中必不可少的部分。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主控芯片最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)包括STC、晶振電路及復(fù)位電路，它們?nèi)叨既币徊豢桑鞘棺钚∠到y(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。主控芯片I/O接口STC89C52微控制芯片是一款8位CPU且具有8位交互式可編程閃存的微控制器，最高運(yùn)作頻率35Mhz。該芯片共有32位I/O接口，片上集成512字節(jié)RAM，其I/O接口如圖3.1所示。圖3.1主控芯片的最小系統(tǒng)復(fù)位電路復(fù)位電路能給系統(tǒng)制造一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境。本設(shè)計(jì)中，電路復(fù)位的方式是上電復(fù)位，在必要時(shí)需要通過(guò)手動(dòng)的方式重新啟動(dòng)電路。作用原理為當(dāng)?shù)碗娖叫盘?hào)從單片機(jī)復(fù)位引腳輸入后單片機(jī)重新復(fù)位。圖3.2復(fù)位電路晶振電路系統(tǒng)電路中，晶振電路具有核心的地位。系統(tǒng)指令的執(zhí)行與否都需要通過(guò)它來(lái)判斷。系統(tǒng)的工作速率與其頻率有很大的關(guān)聯(lián)，頻率越高，系統(tǒng)就能越高效的運(yùn)行。晶振電路如下圖3.3所示。其中電容C2、C3能維持震蕩持續(xù)，使電路中的晶振趨于穩(wěn)定。晶振頻率為11.0592M，響應(yīng)能力滿足測(cè)量要求。圖3.3晶振電路紅外檢測(cè)模塊校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，餐盤的感應(yīng)主要依賴于紅外檢測(cè)。其硬件設(shè)計(jì)如圖3.4所示。系統(tǒng)中，紅外傳感器工作時(shí)，D1會(huì)發(fā)出紅外沖擊波，感應(yīng)到餐盤后，反射回到D2中，接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換處理，傳給單片機(jī)，以激活自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)工作。圖3.4紅外傳感器電路設(shè)計(jì)顏色識(shí)別模塊圖3.5是TCS3200內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其不同的引腳具有不同的功能。S0用控制電源開(kāi)關(guān)及不同比例因子；S2、S3決定濾波器的選用；OE是決定芯片是否工作；OUT是輸出頻率；GND接地；VCC接電源；采用5V恒流源供電。TCS3200的各個(gè)引腳的接線圖如圖3.6所示，S0、S1和S2、S3的可用組合如表3.1所示。表3.1S0、S1、S2、S3的組合選項(xiàng)S0S1輸出比例S2S3濾波通道01關(guān)閉電源00紅色（R）011：5001藍(lán)色（B）101：510無(wú)111：111綠色（G）TCS3200傳感器可以通過(guò)改變其光敏感區(qū)的光纖顏色來(lái)工作，紅色光、綠色光、藍(lán)色光分別通過(guò)時(shí)，根據(jù)其頻率線性特征，可得到RGB數(shù)值。例如，選通紅色濾光器時(shí)，其他兩種色光都被阻止透過(guò)感光部位，此時(shí)就能得到紅色光在此種顏色中的含量信息[[]儲(chǔ)慶.基于單片機(jī)的智能顏色識(shí)別系統(tǒng)研究[]儲(chǔ)慶.基于單片機(jī)的智能顏色識(shí)別系統(tǒng)研究[J].科技視界，2015，(34):202.圖3.5TCS3200引腳和功能框圖圖3.6顏色識(shí)別傳感器電路圖液晶顯示電路LCD1602A有16個(gè)引腳接口，各引腳功能如表3.2所示。引腳RS、R/W、E為控制引腳。當(dāng)RS=L時(shí)，輸入指令；當(dāng)RS=H時(shí)，輸入數(shù)據(jù)；當(dāng)R/W=L時(shí)，寫操作；當(dāng)R/W=H時(shí)，讀操作。表3.2LCD1602引腳及功能引腳號(hào)名稱輸入/輸出功能1VSS——電源地2VDD——電源正端（5V）3V0——對(duì)比度調(diào)節(jié)4RS輸入數(shù)據(jù)/指令選擇5R/W輸入讀/寫選擇6E輸入使能信號(hào)7~14DB0~DB7輸出數(shù)據(jù)總線15LEDA——背光電源正極（+5V）16LEDK——背光電源負(fù)極（0V）在電路中，LCD1602與單片機(jī)為數(shù)據(jù)并行通信。LCD1602的1、2、15、16引腳分別與電源正、負(fù)極相接，提供電源和背光電源；數(shù)據(jù)總線（7—14引腳）與單片機(jī)的P0口（P0.0~P0.7，39腳~32腳）連接，為單片機(jī)提供數(shù)據(jù)信息輸入；控制總線RS、R/W和E分別與單片機(jī)P25、P26、P27引腳，控制信號(hào)輸入與輸出；V0引腳接一個(gè)10K電位器用于調(diào)節(jié)背光燈亮度[][]趙華峰.

LCD1602模塊的漢字顯示研究[J].

現(xiàn)代信息科技，2020，

第4卷(17):35-37.圖3.7LCD1602與STC89C52引腳連接圖按鍵電路、蜂鳴器及指示燈電路圖中設(shè)計(jì)有按鍵、蜂鳴器以及指示燈。按鍵電路主要是通過(guò)按鍵來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化和對(duì)傳感器進(jìn)行白平衡的調(diào)整。由于本設(shè)計(jì)只涉及到兩個(gè)按鍵的使用，將選用較為簡(jiǎn)單控制程序的獨(dú)立按鍵。按鍵電路如圖3.8所示。將按鍵的一端接地，SW2與P33接上、SW3與P34接上。在程序編寫時(shí)，將P33、P34端設(shè)置為高電平狀態(tài)，鍵未按下時(shí)，保持高電平狀態(tài)；按下時(shí)，電路接地，低電平有效。圖3.8按鍵電路連接圖指示燈連接VCC引腳和P20引腳，該指示燈的代表校園自助餐飲自動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到餐盤時(shí)，指示燈滅，餐盤拿開(kāi)結(jié)算區(qū)域，指示燈又亮起，檢測(cè)一次餐盤，燈滅一次。其電路圖如下圖3.9所示。圖3.9指示燈連接圖蜂鳴器連接VCC引腳和P37引腳，低電平觸發(fā)，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到餐盤時(shí)，蜂鳴器響起。其電路圖如下圖3.10所示。圖3.10蜂鳴器本章小結(jié)本章中重點(diǎn)介紹系統(tǒng)各個(gè)硬件的功能，根據(jù)其引腳功能完成電路的設(shè)計(jì)及連接，包括單片機(jī)各組成部分的電路連接以及各個(gè)模塊和各類接口在電路中的連接。詳細(xì)地分析了各部分電路的原理圖以及作用。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)選用C語(yǔ)言編寫程序。先把主程序?qū)懗鰜?lái)，然后寫各模塊子程序，寫好后再加入到主程序中去，這樣分模塊的編寫方式，便于檢查。主程序設(shè)計(jì)開(kāi)始系統(tǒng)初始化白平衡調(diào)整紅外傳感器檢測(cè)是否有餐盤待計(jì)價(jià)對(duì)餐盤進(jìn)行顏色識(shí)別轉(zhuǎn)換成RGB程序計(jì)算價(jià)格并顯示計(jì)價(jià)是否結(jié)束復(fù)位結(jié)束NNYY主程序設(shè)計(jì)之前，先把系統(tǒng)大體的進(jìn)行步驟規(guī)劃出來(lái)。具體流程如圖4.1

所示。首先，要做的就是初始化，主要是包括校準(zhǔn)定時(shí)器及同步LCD1602A的狀態(tài)。初始化后，顏色傳感器不能直接開(kāi)始識(shí)別工作，需要白平衡調(diào)整。完成以上操作之后開(kāi)始系統(tǒng)初始化白平衡調(diào)整紅外傳感器檢測(cè)是否有餐盤待計(jì)價(jià)對(duì)餐盤進(jìn)行顏色識(shí)別轉(zhuǎn)換成RGB程序計(jì)算價(jià)格并顯示計(jì)價(jià)是否結(jié)束復(fù)位結(jié)束NNYY圖4.1主流程圖主程序設(shè)計(jì)的程序代碼如下：/***************主程序****************/voidmain(){ intRn,Gn,Bn,cd; //初始化顏色值 intzj,dj,CD; s2=0;//初始設(shè)定S2引腳 s3=0;//初始設(shè)定S3引腳 lcd1602_init();//液晶初始化 hz_lcdDis(0,0,"R:G:B:");//寫屏幕 hz_lcdDis(1,0,"Z:D:");//寫屏幕 t0_init();//定時(shí)器初始化 EA=1;//開(kāi)總中斷 while(1) { sscanf(disp_R,"%d",&Rn); num_lcdDis(0,2,Rn,3); //R顯示 sscanf(disp_G,"%d",&Gn); num_lcdDis(0,7,Gn,3); //G顯示 sscanf(disp_B,"%d",&Bn); num_lcdDis(0,12,Bn,3); //B顯示 num_lcdDis(1,2,zj,2); //顯示總價(jià) num_lcdDis(1,10,dj,2); //顯示單價(jià)}紅外檢測(cè)子程序設(shè)計(jì)開(kāi)始紅外檢測(cè)是否有餐盤放入？Y啟動(dòng)顏色識(shí)別模塊結(jié)束Y開(kāi)始紅外檢測(cè)是否有餐盤放入？Y啟動(dòng)顏色識(shí)別模塊結(jié)束Y[]楊順，郭燚，劉洋等.

基于TCS230顏色識(shí)別的餐盤自動(dòng)計(jì)價(jià)系統(tǒng)研制[J].

通信電源技術(shù)，2017，第34卷(1):77-79.圖4.2紅外檢測(cè)流程圖顏色識(shí)別子程序設(shè)計(jì)TCS3200白平衡調(diào)整白平衡就是將白色對(duì)應(yīng)的信號(hào)值表達(dá)給系統(tǒng)。根據(jù)赫姆霍茲三基色原理，可得知，各種顏色是由不同比例的紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）混合組成的[[]張福軍,王曉超,郭偉等.果蔬農(nóng)藥殘留萃取液顏色識(shí)別系統(tǒng)的研究[J][]張福軍,王曉超,郭偉等.果蔬農(nóng)藥殘留萃取液顏色識(shí)別系統(tǒng)的研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，第55卷(8):2111-2113，1990.[]LiQiaoyi;XiongYanling;YangWenlong.StudyonColorAnalyzerbasedontheMultiplexingofTCS3200ColorSensorandMicrocontroller[J].InternationalJournalofHybridInformationTechnology,2014,Vol.7(5)顏色識(shí)別技術(shù)根據(jù)上提到的識(shí)別技術(shù)，將依次選通三個(gè)顏色通道，計(jì)算出一段時(shí)間內(nèi)的，TCS3200傳感器這段時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，在這段時(shí)間內(nèi)測(cè)得脈沖數(shù)就是所對(duì)應(yīng)的R、G、B值[[][]彭飛，

王會(huì)良，

谷青峰等.

基于STC89C52單片機(jī)的智能搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，

2019，(10):74-75.以下是顏色識(shí)別的程序：/*******************************************/*函數(shù)名稱:c10ms_out()*函數(shù)功能:定時(shí)中斷0服務(wù)程序修改顏色標(biāo)志disp_tc（0:紅1:綠2:藍(lán)）設(shè)置S0S1S2S3選擇濾波器計(jì)算脈沖，讀取色值*入口參數(shù):無(wú)*出口參數(shù):無(wú)/********************************************/voidc10ms_out()interrupt1{ uinttemp; TR0=0;//關(guān)閉定時(shí) TR1=0;//關(guān)閉計(jì)數(shù) //count+1先檢測(cè)綠色,再藍(lán)色,然后紅色,循環(huán)檢測(cè) if(count==0) { count++; s2=1;s3=1;//選擇濾波器為綠色 temp=(8<<TH1)+TL1;//計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)TCS3200的輸出脈沖數(shù) temp/=rp; conversion(temp); disp_R[2]=ge;//因?yàn)檫@次的中斷，是上次選擇濾波器的數(shù)值 disp_R[1]=shi; disp_R[0]=bai; } elseif(count==1) { count++; s2=1;s3=0;//選擇濾波器為藍(lán)色 temp=(8<<TH1)+TL1;//計(jì)算脈沖數(shù) temp/=gp; conversion(temp); disp_G[2]=ge;//上次濾波器的數(shù)值 disp_G[1]=shi; disp_G[0]=bai; } elseif(count==2) { count=0; s2=0;s3=0;//選擇濾波器為紅色 temp=(8<<TH1)+TL1;//計(jì)算脈沖數(shù) temp/=bp; conversion(temp); disp_B[2]=ge;//上次濾波器的數(shù)值 disp_B[1]=shi; disp_B[0]=bai; }價(jià)格計(jì)算原理在當(dāng)前自助餐飲行業(yè)中，已逐漸使用不同顏色的餐盤來(lái)裝載不同樣式的食物，不同顏色的餐盤對(duì)應(yīng)不同的菜品價(jià)格。本設(shè)計(jì)中的校園餐飲也將使用不同顏色的餐盤來(lái)防止食物，為了便于實(shí)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不同顏色的小球來(lái)代替不同顏色的餐盤。因此，可根據(jù)本文前部分提到的顏色傳感器，獲取不同顏色小球的顏色信號(hào)值，通過(guò)程序的編譯，將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的價(jià)格。本文將選用黃、綠、藍(lán)、紫四種色差較大易于區(qū)分的顏色。反復(fù)測(cè)量不同顏色的R值、G值、B值，大致的給不同顏色的每個(gè)數(shù)值定義一個(gè)對(duì)應(yīng)的區(qū)間，當(dāng)數(shù)值都處在某個(gè)顏色對(duì)應(yīng)的三個(gè)區(qū)間時(shí)，才可判斷為該顏色。例如藍(lán)色R值區(qū)間為30-50，G值區(qū)間為73-85，B值區(qū)間為20-40。若測(cè)量某一餐盤時(shí)，測(cè)得其R=44,G=80，B=35，這三個(gè)值都在藍(lán)色對(duì)應(yīng)區(qū)間內(nèi)，通過(guò)程序可識(shí)別出其為藍(lán)色餐盤，從而輸出藍(lán)色餐盤得價(jià)格為4元。其他顏色小球（餐盤）的計(jì)費(fèi)原理與之相似。經(jīng)過(guò)多次測(cè)量不同小球的RGB值，不同顏色對(duì)應(yīng)的R、G、B值得區(qū)間范圍如下表4.1所示。表4.1R值區(qū)間G值區(qū)間B值區(qū)間對(duì)應(yīng)價(jià)格綠58-7015-2525-352黃35-4515-2515-303藍(lán)30-5073-8520-404紫50-6040-5030-405液晶顯示子程序設(shè)計(jì)根據(jù)LCDI602資料，為了方便程序的使用與下載，LCD1602顯示控制的程序代碼，獨(dú)立地編寫在LCD1602.C文件中。單片機(jī)CPU控制液晶顯示LCD模塊的方式，可以把LCD1602的內(nèi)部看作2個(gè)寄存器，一個(gè)為指令的保存，另外一個(gè)為數(shù)據(jù)的保存，RS控制。液晶顯示的寫操作的先后順序，一般是先執(zhí)行寫指令，后執(zhí)行寫數(shù)據(jù)。寫指令和寫數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)的程序如下：/**************************************寫指令**************************************/voidlcd_Write_com(ucharcom) { RS=0; //定義指令寄存器 RW=0; //寫允許 P0=com; //寫指令 delay5ms(); E=1; //片選端上拉 delay5ms(); E=0; //下降沿鎖存}通過(guò)寫指令函數(shù)程序完成對(duì)液晶顯示進(jìn)行寫數(shù)據(jù)的操作，寫數(shù)據(jù)的函數(shù)程序如下：/**************************************寫數(shù)據(jù)**************************************/voidlcd_write_date(uchardate) { RS=1; //定義數(shù)據(jù)寄存器 RW=0; //寫允許 P0=date; //寫數(shù)據(jù) delay5ms(); E=1; //片選端上拉 delay5ms(); E=0; //下降沿鎖存}要想液晶LCD1602A顯示正常，初始化是顯示前的必要步驟。其過(guò)程為：將初始化的程序?qū)懙狡渲?，程序?nèi)容有格式設(shè)置、模式的選擇、輸入方式、屏幕清空等。LCD1602初始化函數(shù)如下所示：/**************************************液晶初始化**************************************/voidlcd1602_init(){ lcd_Write_com(0x38); //設(shè)置8位格式，2行，5*7 lcd_Write_com(0x01); //清屏 lcd_Write_com(0x0c); //整體顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍 lcd_Write_com(0x06); //設(shè)定輸入方式，增量不移位 lcd_Write_com(0x80); //初始坐標(biāo)}/**************************************為了能夠精確的對(duì)晶振為11.0592MHz的LCD1602進(jìn)行延時(shí)，需要通過(guò)延時(shí)函數(shù)，完成LCD1602的延時(shí)。延時(shí)函數(shù)如下所示：/************************************函數(shù)說(shuō)明：延時(shí)程序************************************/voiddelay(uchart){ uintj; uchari; for(i=0;i<t;i++) for(j=0;j<120;j++);}/**************************************短延時(shí)**************************************/voiddelay5ms(){uchari,v,k;for(i=1;i>0;i--)for(v=20;v>0;v--)for(k=22;k>0;k--);}LCD1602顯示屏上不同位置都有對(duì)應(yīng)的地址。液晶位置映射圖如圖4.3所示。要想把字符顯示在所需的位置，要根據(jù)其位置對(duì)應(yīng)的地址編號(hào)來(lái)編寫程序。LCD1602LCD160216字x2行000102030405060708090A0B0C0D0E0F10……27404142434445464748494A4B4C4D4E4F50……67圖4.3液晶RAM地址映射圖要在對(duì)應(yīng)的位置顯示字符，需要寫入一個(gè)設(shè)置數(shù)據(jù)地址的程序指令，再寫入需要顯示的字符即可[[][]楊佳，鄧力.基于元件技術(shù)手冊(cè)的嵌入式驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)的探索——以LCD1602及LPC2106為例[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2016，(3):46-50.顯示程序如下：/**************************************顯示程序**************************************/voiddis_lcd1602(ucharx,uchary,uchardat){ ucharadd; if(y==1) add=(0x80+x); if(y==2) add=(0xc0+x); lcd_Write_com(add); //寫指令 lcd_write_date(dat); //寫數(shù)據(jù)}液晶顯示的字符分為字母和數(shù)字，不同字符其顯示的程序不同。以下是液晶顯示的字母顯示程序：/**************************************液晶顯示字母程序**************************************/voidhz_lcdDis(ucharx,uchary,uchar*p)//字母顯示 {uchari=0,temp;if(x)temp=0x40;elsetemp=0;for(i=y;*p!='\0';i++,p++){ lcd_Write_com(i|0x80+temp); lcd_write_date(*p); delay5ms(); }液晶顯示的數(shù)字顯示程序如下：/**************************************液晶顯示數(shù)字程序**************************************/voidnum_lcdDis(ucharX,ucharY,uintnum,ucharn) { uinti=0,temp,hang; n+=1; if(X)hang=0x40;elsehang=0; for(i=(n-1);i>0;i--){ lcd_Write_com((i+Y-1)|0x80+hang); //從個(gè)位開(kāi)始顯示 temp=num%10+0x30; lcd_write_date(temp); delay5ms(); num/=10; } }以上就是液晶顯示模塊各部分子程序的軟件設(shè)計(jì)。按鍵電路程序設(shè)計(jì)按鍵本身是比較機(jī)械性的，由于還需要通過(guò)人工手動(dòng)按下，還可能導(dǎo)致滯后性。按下過(guò)程中，由于按鍵本身及人為的原因，按鍵會(huì)存在抖動(dòng)的情況。抖動(dòng)時(shí)，一次按下會(huì)被當(dāng)作多次按下處理，此時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤發(fā)生。為了避免如此，需要對(duì)其消除抖動(dòng)。按鍵消抖分為硬件和軟件消抖[[]程佳佳.

基于[]程佳佳.

基于VHDL的按鍵消抖程序設(shè)計(jì)[J].

科教導(dǎo)刊(電子版)，2017，

(24):222.鍵按下時(shí)，想要消除其抖動(dòng)帶來(lái)的影響，首先不能讓系統(tǒng)馬上確定其按下，設(shè)置一個(gè)255ms的延時(shí)程序后，再對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行判斷。按鍵電路的子程序設(shè)計(jì)如下：if(key1==0){be=0;delay(255);be=1;zj=dj=0;}if(key2==0)//當(dāng)小球放上去CD++;if(CD>20){CD=0;//開(kāi)始計(jì)費(fèi)zj+=dj;be=0;delay(255);be=1;//總價(jià)+等于單價(jià) 總價(jià)=總價(jià)+單價(jià)本章小結(jié)本章節(jié)中主要介紹了與各個(gè)硬件模塊對(duì)應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，從主程序的設(shè)計(jì)展開(kāi)到紅外檢測(cè)、顏色識(shí)別、液晶顯示各個(gè)不同模塊的子程序的設(shè)計(jì)，分析了如何進(jìn)行白平衡調(diào)整，以及如何將R、G、B值和字符在液晶LCD1602上實(shí)現(xiàn)顯示。本章節(jié)中的檢測(cè)與程序設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)軟件系統(tǒng)中最為重要的組成部分。系統(tǒng)調(diào)試一個(gè)完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須經(jīng)過(guò)調(diào)試，從中找到存在的問(wèn)題，進(jìn)而做出更完善的系統(tǒng)。系統(tǒng)調(diào)試分為硬件與軟件的調(diào)試。硬件電路正常運(yùn)行是軟件調(diào)試的基礎(chǔ)，所以需要先對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試，再軟硬聯(lián)合調(diào)試。硬件調(diào)試硬件調(diào)試需要使用的儀器硬件調(diào)試需檢查各元器件的焊接是否良好，排除短路及短路問(wèn)題，使各電路部分能正常運(yùn)行。調(diào)試需要用到以下幾種儀器進(jìn)行檢測(cè)。（1）數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)（2）直流能源一臺(tái)（3）示波器一臺(tái)最小系統(tǒng)的調(diào)試最小系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，系統(tǒng)能不能穩(wěn)定工作都在于它。首先，檢查設(shè)計(jì)原理圖與PCB是否一致，檢查各元器件的型號(hào)、安裝是否正確，檢查電源有無(wú)接地短路保護(hù)。本設(shè)計(jì)使用的STC89C52芯片共有32個(gè)引腳，芯片封裝形式為雙列直插式封裝，焊接較為簡(jiǎn)單，但需要注意漏焊、連焊，焊接完成后，檢查各個(gè)引腳是否焊接良好且與焊盤連接，最后需要檢查VCC與GND是否接地。排除所有問(wèn)題后，給系統(tǒng)通電，觀察電源指示燈是否正常亮起，通過(guò)串口檢查是否能正常下載程序，如果能夠正常下載，表明最小系統(tǒng)的基本工作是正常的，否則說(shuō)明最小系統(tǒng)是存在問(wèn)題的。在此過(guò)程中遇到的問(wèn)題如下：（1）無(wú)法下載程序ISP下載程序，檢測(cè)不到有USB接入，檢查分析發(fā)現(xiàn)，使用了只能供電的USB數(shù)據(jù)線，不能傳輸程序，經(jīng)過(guò)換一根USB數(shù)據(jù)線后，能被正常檢測(cè)到，程序可正常下載。軟件調(diào)試本設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試步驟如下：（1）在Keil4軟件中創(chuàng)一個(gè)工程名為“校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)”并保存，器件選擇“STC”目錄下的“STC89C52RC”；（2）新建文本編寫程序，將文件拓展名命名為“校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng).c”；（3）在新建的用戶源文件中編寫程序，將之前編譯好的主程序放入其中，然后加入各個(gè)模塊的子程序；（4）編譯程序完成之后，試運(yùn)行文件，在提示欄中，檢查是否有錯(cuò)誤報(bào)告，如有，糾正錯(cuò)誤，直到無(wú)錯(cuò)誤信息提示；（5）將無(wú)誤的程序燒錄到系統(tǒng)中。軟硬聯(lián)合調(diào)試在檢查和調(diào)試完所有系統(tǒng)的各個(gè)模塊之后，進(jìn)行全面測(cè)試和調(diào)試，即軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)試。通過(guò)給整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)通電，現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)調(diào)試真實(shí)可信。各個(gè)模塊連接好之后，通電，按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，此時(shí)狀態(tài)指示燈亮起，TCS3200傳感器上的四個(gè)白色小燈正常發(fā)亮，紅外反射傳感器的電源指示燈亮起，LCD1602正常顯示。下面將檢測(cè)整個(gè)校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的識(shí)別與結(jié)算功能是否能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)把小球（餐盤）放置于傳感器之上時(shí)，紅外反射傳感器的開(kāi)關(guān)指示燈亮起，TCS3200傳感器識(shí)別到小球后，蜂鳴器響應(yīng)，LCD1602液晶顯示屏上顯示小球顏色的RGB值以及對(duì)應(yīng)的單價(jià)和總價(jià)。通過(guò)多次識(shí)別小球，系統(tǒng)的識(shí)別功能與自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能正常實(shí)現(xiàn)。本章小結(jié)經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)各部分和總體的調(diào)試，以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了試運(yùn)行，確認(rèn)系統(tǒng)在功能方面的完備性和可靠性。數(shù)據(jù)處理與驗(yàn)證在校園自助餐飲自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，顏色識(shí)別是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，傳感器的顏色識(shí)別如因受到外界干擾，將會(huì)產(chǎn)生識(shí)別上的誤差，導(dǎo)致餐盤價(jià)格的顯示結(jié)果也將受到影響