基于STM32的智能外卖存取系统：UART、PWM、STM32CubeIDE（代码示例）

一、项目概述

随着外卖行业的快速发展，如何高效、安全地存取外卖成为一个亟待解决的问题。本项目旨在设计一个基于STM32单片机的智能外卖存取系统，通过短信验证、密码输入和舵机控制等功能，提升外卖存取的安全性和便捷性。

项目目标与用途

本项目的目标是构建一个能够自动存取外卖的智能柜，用户通过手机短信进行身份验证，确保只有授权用户才能访问柜内外卖。该系统的主要用途包括：

安全性：通过短信验证和密码输入，防止未授权访问。
便捷性：用户可以随时通过手机远程控制柜门，方便快速取餐。
管理性：可以记录外卖取件情况，便于管理和统计。

解决的问题与带来的价值

本项目解决了外卖存取过程中的安全和便捷性问题，极大地提高了用户体验。同时，智能外卖柜可以在高峰期减轻外卖员的工作负担，提高外卖配送的效率。

二、系统架构

系统架构设计

本系统的架构设计包括硬件组件和软件组件的合理组合。以下是系统组件及其功能：

STM32单片机：负责系统的整体控制和逻辑处理。
GSM模块：实现短信的发送和接收。
OLED显示屏：显示系统状态和用户提示信息。
矩阵键盘：用于用户输入密码和控制指令。
舵机：控制外卖柜门的开关。
按键：实现简单的人机交互。
电源模块：提供系统所需的稳定电源。
蜂鸣器：提供声音提示。

技术栈选择

单片机：选择STM32F103，具有较高的性能和丰富的外设接口。
通信协议：UART用于GSM模块的通信，I2C用于OLED显示屏，GPIO和PWM用于键盘和舵机控制。
开发环境：使用STM32CubeIDE进行软件开发。

三、环境搭建

所需的软件和硬件环境

硬件：
- STM32F103单片机
- SIM800L GSM模块
- OLED显示屏 (0.96英寸)
- 4x4矩阵键盘
- SG90舵机
- 蜂鸣器
- 电源模块
- 按键
软件：
- STM32CubeIDE
- Keil MDK（可选）
- C/C++编译环境

环境安装步骤与配置

安装STM32CubeIDE：
- 从ST官方网站下载并安装STM32CubeIDE。
- 根据安装向导完成配置。
创建新项目：
- 打开STM32CubeIDE，选择“新建STM32项目”。
- 选择STM32F103系列芯片，配置项目名称和路径。
配置外设：
- 在STM32CubeMX中，启用GPIO、UART、I2C等外设。
- 根据硬件连接配置引脚。
编译工具链：
- 确保在项目属性中选择正确的编译器版本。

配置示例与注意事项

引脚配置：
确保GSM模块、OLED、矩阵键盘等连接到正确的引脚。
检查电源模块是否提供合适的电压和电流。

四、代码实现

功能模块逐步实现

短信验证模块

短信验证模块的主要功能是通过GSM模块接收短信，并根据短信内容进行身份验证。本模块会解析收到的短信，从中提取出用户发送的指令，并进行相应的操作。

代码实现

以下是短信验证模块的代码实现，包括初始化GSM模块、接收短信、解析短信内容以及进行身份验证的过程。

#include "string.h"
#include "stdio.h"// GSM模块的UART句柄
extern UART_HandleTypeDef huart1;// 短信接收缓冲区
char sms_buffer[160];// 函数声明
void GSM_Receive_SMS(void);
bool VerifyPassword(char *input);
void OpenCabinet(void);
void SendSMS(char *message);// 短信接收与解析
void GSM_Receive_SMS(void) {// 清空接收缓冲区memset(sms_buffer, 0, sizeof(sms_buffer));// 使用UART接收短信HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)sms_buffer, sizeof(sms_buffer), HAL_MAX_DELAY);// 打印接收到的短信（调试用）printf("Received SMS: %s\n", sms_buffer);// 检查短信内容是否包含"OPEN"if (strstr(sms_buffer, "OPEN") != NULL) {// 提取密码char *password = strtok(sms_buffer, " "); // 假设密码跟在"OPEN"后面password = strtok(NULL, " "); // 获取密码if (VerifyPassword(password)) {OpenCabinet(); // 密码验证成功，打开柜门SendSMS("柜门已打开"); // 反馈短信给用户} else {SendSMS("密码错误，请重试"); // 反馈短信给用户}} else {SendSMS("无效指令"); // 反馈短信给用户}
}// 验证密码
bool VerifyPassword(char *input) {const char *correct_password = "1234"; // 设定正确的密码return strcmp(input, correct_password) == 0; // 比较输入的密码与正确密码
}// 打开柜门
void OpenCabinet(void) {// 控制舵机打开柜门SetServoAngle(90); // 将舵机转到90度位置HAL_Delay(5000); // 开门5秒钟CloseCabinet(); // 5秒后关闭柜门
}// 关闭柜门
void CloseCabinet(void) {SetServoAngle(0); // 将舵机转回0度位置
}// 发送短信反馈给用户
void SendSMS(char *message) {char command[160];sprintf(command, "AT+CMGS=\"%s\"\r\n", "用户手机号"); // 更改为实际手机号HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)command, strlen(command), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(100); // 等待回复HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"\x1A", 1, HAL_MAX_DELAY); // 发送结束符
}

模块功能说明

GSM模块初始化：在主程序中，需要确保GSM模块已经初始化并能够进行UART通信。通过HAL_UART_Receive函数接收来自GSM模块的短信。
短信内容解析：接收到的短信存储在sms_buffer中，通过strstr函数查找指令关键词“OPEN”。如果找到，则提取后续的密码。
密码验证：使用VerifyPassword函数将提取的密码与预设的正确密码进行比较，返回验证结果。
开门操作：如果密码正确，调用OpenCabinet函数，控制舵机打开柜门，并发送短信反馈给用户；如果密码错误，则发送相应的错误提示。
发送短信反馈：通过SendSMS函数将相应的反馈信息发送给用户，确保用户能够了解操作结果。

五、项目总结

本项目通过对基于STM32单片机的智能外卖存取系统的设计与实现，成功构建了一个安全、便捷的外卖存取解决方案。项目主要功能包括短信验证、密码输入、舵机控制以及用户界面展示，充分利用了硬件模块的特性，实现了系统的整体功能。

主要功能回顾

短信验证模块：通过GSM模块实现外卖员与顾客之间的通信，保障取餐的安全性。
密码输入模块：用户通过矩阵键盘输入密码，系统进行实时验证，提升安全性。
舵机控制模块：实现柜门的开关控制，用户体验良好。
用户界面模块：通过OLED显示屏展示系统状态，方便用户操作。