基于STM32的智能送餐柜项目实战教程【开源免费】

基于STM32的智能送餐柜项目实战教程【开源免费】

随着智能餐饮和自动化服务的发展，智能送餐柜成为餐饮、企事业单位、校园食堂等场景的理想解决方案。本文将以STM32单片机为核心控制器，介绍一个完整的智能送餐柜设计方案，包括硬件架构、软件实现、功能设计以及优化思路，帮助开发者快速理解并实现类似项目。

源码见：https://blog.csdn.net/weixin_52908342/article/details/150895694

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一、项目概述

智能送餐柜是一种通过电子控制系统实现餐品存储、取餐和管理的设备。主要功能包括：

1. 用户取餐管理：支持通过密码、二维码或刷卡方式开柜。
2. 温度控制：可对不同类型餐品保持适宜温度。
3. 实时监控：通过传感器获取柜门状态、餐品存储数量。
4. 远程管理：可通过串口、Wi-Fi或蓝牙与后台系统通信，实现餐品管理和使用统计。

本项目采用STM32单片机作为核心控制器，结合继电器、电机、传感器和通信模块，实现智能化管理和高可靠性操作。

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二、系统架构设计

智能送餐柜主要由硬件和软件两部分组成。

2.1 硬件架构

硬件部分主要包括：

模块	功能说明
STM32单片机	核心控制器，处理所有逻辑控制与通信
电机驱动模块	控制柜门的开关
温控模块	通过温度传感器和加热/制冷装置维持餐品温度
RFID/二维码模块	用户验证开柜权限
OLED/LED显示屏	显示状态信息，如剩余餐品、温度等
传感器模块	包括门磁开关、光电或重量传感器，用于检测柜门状态和餐品数量
通信模块	Wi-Fi/蓝牙，用于远程管理和数据同步

2.2 软件架构

软件系统由以下几部分组成：

1. 主控程序：运行在STM32上，负责处理用户请求、控制硬件、采集传感器数据。
2. 任务调度：使用FreeRTOS或轮询机制管理不同功能模块。
3. 通信协议：UART/USB/Wi-Fi协议实现与PC或服务器的数据交互。
4. 安全管理：验证用户身份，防止非法操作。
5. 数据记录：存储取餐记录、温度日志和柜门状态。

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三、硬件实现细节

3.1 控制器选择

本项目推荐使用 STM32F103C8T6 或 STM32F407 系列单片机，原因如下：

• 处理速度快，具备丰富的GPIO口。
• 支持多种通信接口，如UART、I2C、SPI。
• 兼容RTOS，可实现多任务调度。

3.2 电机驱动设计

柜门可通过步进电机或舵机控制开闭，具体实现如下：

• 使用 L298N 或 TB6612FNG 电机驱动模块。
• 步进电机精度高，可保证柜门准确开闭。
• 配合门磁传感器检测状态，实现闭环控制。

3.3 用户验证模块

• RFID模块：用户刷卡即可验证身份。
• 二维码模块：通过手机APP生成二维码，柜子扫描识别。
• MCU通过UART接收验证数据并判断开柜权限。

3.4 温控模块

• 使用 DS18B20 温度传感器采集柜内温度。
• 通过继电器控制加热板或小型风冷制冷模块。
• 可以在OLED屏显示当前温度状态。

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四、软件实现细节

4.1 主程序框架

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "motor.h"
#include "rfid.h"
#include "temperature.h"
#include "oled.h"

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    Motor_Init();
    RFID_Init();
    TempSensor_Init();
    OLED_Init();

    while (1) {
        // 读取温度并显示
        float temp = Read_Temperature();
        OLED_ShowTemp(temp);

        // 用户验证
        if (RFID_Read()) {
            Motor_OpenDoor();
            HAL_Delay(5000); // 开门5秒
            Motor_CloseDoor();
        }
    }
}

4.2 温度控制逻辑

采用PID控制方式可实现更稳定的温控：

float Kp = 2.0, Ki = 0.5, Kd = 1.0;
float target_temp = 37.0;

void Temp_Control(float current_temp) {
    static float integral = 0, last_error = 0;
    float error = target_temp - current_temp;
    integral += error;
    float derivative = error - last_error;
    float output = Kp*error + Ki*integral + Kd*derivative;

    if (output > 0) HAL_GPIO_WritePin(HEATER_GPIO_Port, HEATER_Pin, GPIO_PIN_SET);
    else HAL_GPIO_WritePin(HEATER_GPIO_Port, HEATER_Pin, GPIO_PIN_RESET);

    last_error = error;
}

4.3 用户开柜逻辑

• 当用户刷卡或扫描二维码时，MCU判断是否有权限。
• 如果有权限，控制电机开门，同时显示剩余餐品数量。
• 通过光电或重量传感器检测餐品取走状态。

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五、远程管理与数据记录

• 使用 ESP8266/ESP32 模块实现Wi-Fi通信。
• MCU将餐品取用、温度数据上传至服务器。
• 管理后台可查看餐品状态、报警信息和使用记录。

void Send_Data_To_Server(float temp, int cabinet_status) {
    char data[100];
    sprintf(data, "temp=%.2f&status=%d", temp, cabinet_status);
    WiFi_Send(data); // 简化示例
}

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六、项目优化与扩展

1. 多门多格设计：每格独立控制，提高灵活性。
2. 智能调度：根据餐品种类自动调节温度。
3. 数据分析：统计用户取餐时间、热门餐品，实现智能补货。
4. 移动端APP：实现远程开柜、取餐预约。
5. 能源优化：采用低功耗模式，定时开关加热/制冷模块。

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七、总结

通过STM32智能送餐柜项目，可以学习到：

• 单片机在智能硬件控制中的应用。
• 多模块协调控制（温控、电机、传感器、通信）。
• 简单的远程数据管理与安全验证。
• 从硬件选择到软件设计的完整项目开发流程。

该方案适合高校实验项目、企业智能餐饮方案原型开发，也可作为智能柜开发的参考案例。