2024年4月17日发(作者：)

智能处理与应用

Intelligent Processing and Application

DOI：10.16667/.2095-1302.2018.06.033

基于微信小程序的智能膳食分析系统

张志杰，杨自荣，滕玉东，吴亚联

（湘潭大学 信息工程学院，湖南 湘潭 411105）

摘 要

：

针对当前人们因不良饮食习惯导致高血压

、

糖尿病等慢性病问题

，

设计了一款基于微信小程序的智能膳食分析系

统

。

系统由智能餐盘

、

云服务器及微信小程序组成

，

可通过智能餐盘的RFID模块自动获取用户用餐数据

；

调用开源食物数据

库与用户用餐数据进行比对

，

为用户提供营养咨询服务

；

同时在微信小程序上为用户搭建社交平台

，

方便用户交流

。

此外还设

有饮食定制功能

，

专门为有特定饮食需求的人群服务

。

系统基于用户用餐大数据完成膳食分析

，

简化膳食评价流程

，

增强膳

食分析的可靠性

，

实现了膳食分析的智能化

。

关键词

：

膳食分析

；

饮食定制

；

微信小程序

；

RFID

TP399

文献标识码：

A

文章编号：

2095-130206-0102-04

中图分类号：

（

2018

）

0 引 言

近年来，人们因为快节奏的生活方式而无暇顾及自己的

饮食，从而养成了一系列不良的饮食习惯。营养过剩会导致高

血压、糖尿病等慢性疾病，而营养不良又会影响人体各方面的

发育。据国际糖尿病联盟（IDF）公布的数据显示，2014年全

球共有糖尿病患者3.87亿人，而中国的患者数量居全球首位，

且患病率呈逐年上升趋势。可见，虽然我国的国民经济实力有

所发展，但忽视了身体健康问题

[1]

。从营养学角度出发，合理

的膳食结构不但要有充足的能量供应，同时也需要足量的维

生素和微量元素供给。因此，在日常饮食中，只有注重饮食的

合理性以及健康性，才能减少慢性病的发生，提升工作效率

与生活质量

[2]

。

国内已有一些指导人们健康饮食的膳食分析软件，此类软

件需手动输入一天所吃的食物信息，应用不方便，且输入的数

据存在较大误差，导致分析结果出现偏差。

为了更好地指导人们健康饮食，也为了让餐饮服务更好

地满足用餐者的消费需求，设计开发了一款以大数据为基础的

膳食分析系统。智能餐盘系统利用RFID射频识别技术，自

动获取用户的用餐数据，通过WiFi模块将用户用餐数据上传

至OneNet云服务器，云端软件自动处理用户的饮食数据，用

户可在微信小程序中实时查看自己的饮食分析结果，从而进

一步改善自己的膳食搭配。同时，用户还可通过微信小程序

[3]

向系统餐饮合作服务方反馈建议，为餐饮服务方的经营提供

支持。

本系统基于用户实际用餐大数据完成膳食分析，简化膳

食评价流程，增强膳食分析的可靠性，实现了膳食分析的智

————————————————

收稿日期：

2018-01-16

修回日期

：

2018-02-26

１０２

物联网技术　　　２０１８年　／　第６期　　　

能化。

1 系统功能分析与方案设计

1.1 系统功能分析

根据需求分析，本系统需实现以下功能：

（1）饮食分析：用户可知晓用餐的热量、三大营养素、微

量元素的摄入情况；

（2）余菜查询：通过计算已售菜品的数量来反映食堂余

菜量；

（3）饮食周报：每周向用户发送一个饮食周报（卡路里摄

入情况，摄入营养素比例，饮食时间波动情况，饮食建议），

为用户下周的饮食提供参考；

（4）饮食定制：根据用户的需求，系统提前为用户提供

几种营养菜谱，供用户选择；

（5）尚食圈：为用户提供一个社交平台。

1.2 系统方案设计

本系统主要由用餐数据采集与发送模块，云服务器端数

据处理模块和用户微信小程序模块组成。其具体设计方案如

下所示：

（1）用餐数据采集与发送模块由RC632读卡器、RC522

读卡模块、WiFi模块、12864液晶显示模块、LCD液晶显示

屏组成。RC632读卡器用以采集餐饮数据；RC522读卡模块

用以收集用户身份数据；WiFi模块将用户的餐饮数据和身份

数据发送至服务器端；12864液晶显示模块和LCD液晶显示

屏分别显示餐饮数据和用户身份数据。

（2）云服务器端数据处理模块：通过TCP协议来接收用

户餐饮数据和用户身份数据，在云端处理用户的数据，供小程

序通过HTTPS请求获取数据。

（3）用户微信小程序：用户可通过扫描餐桌上的二维码

智能处理与应用

Intelligent Processing and Application

进入小程序，也可在微信中搜索附近的小程序进入。小程序

中包含有饮食分析、余菜查询、饮食定制、饮食周报等功能。

系统总体设计如图1所示。

信息处理

读取用户信息

显示用户信息

RC522

用户IC卡STM32LCD显示屏

射频识别

传递用户信息

发送数据

WiFi模块

2.2 身份识别模块

MF RC522是应用于13.56 MHz非接触式通信中高集成

度读写卡系列芯片中的一员，是NXP公司针对“三表”应用

推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片。

电路原理如图3所示。

2.3 WiFi传输模块

本系统采用的WiFi模块为乐鑫公司设计的ESP8266模

块。利用ESP8266 WiFi模块连接当前局域网，通过AT指令

根据服务器的IP和端口连接服务器。之后传输用户身份数据

及餐饮数据。ESP8266电路原理如图4所示。

2.4 显示模块

本模块使用12864液晶显示模块。带中文字库的12864

是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3线串行多种接口方式，内

部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模

块。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可

构成全中文人机交互图形界面。

本作品通过12864显示屏显示菜品的信

息以及用户信息及刷卡消费的结果。

3 系统软件设计与实现

3.1 初始化界面设计

信息处理

微

信

服务器

小

程

序

RFID

餐盘

发送菜品

信息

发送菜品、用户数据

RC632读卡器

显示菜品信息

LCD显示屏

图1 系统总体设计框图

2 硬件模块设计与实现

2.1 菜品识别模块

系统采用RC632读卡器模块。MF RC632是飞利浦公司

推出的适用于工作频率为13.56 MHz的非接触式智能卡和标

签，适用于多种ISO非接触式标准

[4]

。其电路原理如图2所示。

VCC

Receiving Circuity and EMC filter

15

14

VMBD

6

2

20 kΩ

0.1 μF

I

0.1 μF

GND

560

5

100 μF

RX

ARX

15 pF

TX1

1

2.2 mH

4

47 pF

3

ATX2

GND

ATX1

VCC

1

SS

2

RST

3

SOK

4

MOSI

5

MISO

6

GND

7

8

本系统的显示界面（微信小程序）主要负

责显示服务信息以及接收来自云服务器的数

据。该部分程序基于JavaScript编程实现。其

整体设计和基本算法的架构流程如图5所示。

3.2 微信小程序各功能界面设计

3.2.1 饮食分析

LED

GRE

47 pF

TX2

2

2.2 mH

X2

13.56 MHz

12

VCC

3

VCC

GRE

本功能通过基于RFID芯片的ID号比对

食物数据库实现。此功能可让用户知晓自己就

餐所摄入的卡路里等相关参数，并为用户提供

科学的饮食建议，其整体设计架构流程如图6

所示。

3.2.2 余菜查询

此选项通过检测已售卖的菜品数，可根

据餐厅每日计划的菜品数量得到当前餐厅的余

菜数。通过小程序查询餐厅余菜数及菜品位

置，方便用户知道当前餐厅是否有自己想吃的

菜品，同时还可节约用户寻找菜品的时间，让

餐厅的服务更加人性化。其整体设计架构流程

如图7所示。

3.2.3 饮食周报

此功能基于用户一周的用餐数据，通过专

业图标为用户提供了一系列权威分析，其分析

理论依据为营养学相关理论

[5]

。该功能通过总

２０１８年　／　第６期　　　物联网技术

15 pF

U4

MFRC500S3531632

1

INT0

OSCIN

2

DRQ

3

MFIN

4

MFOUT

5

TX1

6

TVDO

7

TX2

8

TVSS

9

NCS

10

NWR

11

12

MISO

13

14

15

16

NWD

DVSS

D0

D1

D2

D3

RF

15 pF

A

T

X

1

A

T

X

2

A

R

X

GND

OSCOUT

RSTPO

VMIO

RX

AVSS

AUX

AVDD

DVDD

A2

A1

A0

ALE

D7

D6

D5

D4

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

VCC

SCK

GND

MOSI

SS

10

4

13

8

RST

VMBO

RX

11

23 pF

9

22 pF

GND

TX1

VCC

TX2

22 pF

12

22 pF

7

GND

VCC

VCC

100 pF

100 pF

CAPVAB

2.7 kΩ

GND

图2 RC632读卡器电路原理图

１０３

智能处理与应用

Intelligent Processing and Application

结用户一周的饮食情况来帮助用户均衡膳食结构并提供未来一

周的饮食指导，旨在降低因饮食问题而导致的慢性病的发病

率。饮食周报操作流程如图8所示。

S

D

V

1

2

用餐习惯，自动为用户提供营养套餐

[6]

。用户提前一天选择好

自己喜欢的套餐，第二天只需凭小程序里的号码到餐厅的专属

窗口领取自己的套餐即可。餐厅可根据自身情况，自行设定专

属套餐的数量。此功能主要服务于

一些有特定饮食需求的人群，比如

1

2

3

4

3.3 V

SDA

SCL

25

26

27

28

29

30

31

32

12

2

4

2

3

2

2

2

1

2

0

1

9

1

8

1

7

R

X

R

X

3

16

820R

2

15

对特定食物过敏的人群、糖尿病人

等，其整体设计的架构流程如图9

4

8

7

3

10

16

15

14

13

RC522

12

11

10

9

3.3 V

TX2

11

14

TX2

TX1

22 kΩ

2

6

5

1

所示。

开始

界面初始化

TX1

3.3 V

SCL

本餐分析

12

3

45

6

78

结束

3.3 V

10 kΩ

1

13

图6 本餐分析操作流程图

图3 RC522电路原理图

开始

VCC 3.3

ATK-ESP8266-V1.3 WiFi

G

P

I

O

9

2

2

2

1

M

T

C

K

2

0

M

T

M

S

1

9

G

P

I

O

1

0

1

8

M

T

D

1

1

7

M

T

D

O

GPIO-0

1

VCC 3.3

界面初始化

GND

VCC VCC 3.3

1 kΩ

余菜查询

1

GNDVCC

GPIO13

16

15

点击菜品显示其具体位置

GPIO-15

4

1 kΩ

2

GND

VCC 3.3

PWP

5.6 kΩ

GPIO-15 2

GPIO15

3

GPIO2

GPIO-0 4

GPIO0

3

5.6 kΩ

5

GPIO5

MBROS0520

6

GPIO4

7

RXD

8

TXD

GPIO12

14

GPIO14

13

GPIO16

CH_PD

12

11

1 kΩ

结束

图7 余菜查询设计流程图

开始

RXD TTL

D1

2

512

LED

GND

TXD TTL

D2

MBROS0520

VCC 3.3

5

ADC

10

9

REST

RESET

6

1 kΩ

界面初始化

P1

1

2

3

4

5

6

Header 6

VCC

GND

TXD TTL

RXD TTL

1

REST

GPIO 0

1 μF

GND

UI

5

1

VIN VOUT

2

GND

4

3

EN BP

2

RT9193_33

223

GND

饮食周报

4

3

1μF

0.1μF

½ ESP8266

GND

选择周数，查看当周的周报

结束

图4 ESP8266电路原理图

开始

界面初始化

是否与餐卡绑定？

Y

N

绑定帐号

图8 饮食周报操作流程图

开始

界面初始化

饮食定制

填写个人信息

选择喜欢的方案

本

餐

分

析

余

菜

查

询

饮

食

周

报

饮

食

定

制

尚

食

圈

获取取饭码

结束

结束

图9 饮食定制操作流程图

3.2.5 尚食圈

此功能提供了该小程序的用户交流平台，用户可在上面

发表自己的相关动态。随着社交网络的发展，美食这一高度生

活化的话题相比于其他话题更受到人们的青睐

[7]

。其整体设

图5 系统初始化流程图

3.2.4 饮食定制

此功能为用户提供了专属的营养套餐。用户输入自己的相

关健康信息，如身高、体重等，系统根据这些信息及平常的

１０４

物联网技术　　　２０１８年　／　第６期　　　

智能处理与应用

Intelligent Processing and Application

计的架构流程如图10所示。

开始

与市面上大部分饮食分析软件不同，无需手动添加用餐信息，

大大节约了时间。同时用户只需进入微信小程序即可查询到相

关分析结果，帮助用户建立良好的饮食习惯。

4.2 便携性

使用者若在配有该系统的餐厅用餐，通过扫描餐桌上的

二维码就可以进入小程序。只需在小程序上绑定餐卡信息，无

需下载APP即可享受到媲美营养师的一系列服务。操作简单，

适用于各年龄层的人群。

4.3 扩展性

本系统主要针对高校餐厅

[8]

或稍加改动应用于医院，针

结束

界面初始化

尚食圈

点击“+”号进入发表动态页面

输入想发表的内容，点击确认

返回尚食圈首页

对患有慢性病的人群进行特殊营养干预并建立就餐人员健康

档案。

5 结 语

本文设计了一款基于微信小程序的智能膳食分析系统，

以云服务器为核心，将硬件收集信息模块和微信小程序模块

相结合，在有效解决食堂拥挤问题的基础上，满足现代人对

饮食的高要求以及特定人群的饮食需求，进而均衡国民膳食

结构以及增强国民的饮食健康意识。此外，在人们追求膳食

营养的社会背景下，其在餐饮事业上能够有更好的推广前景。

参考文献

[1]汪会琴，胡如英，武海滨，等.2型糖尿病报告发病率研究进展[J].

浙江预防医学，2016（1）：37-39.

[2]高冰，许秀举.膳食因素与人体微量元素平衡关系的研究进展[J].

包头医学院学报，2010，26（3）：136-138.

[3]雷磊.微信小程序开发入门与实践[M].北京：清华大学出版社，

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[4]李君.基于MF RC632的射频卡读写器设计[D].天津：天津大学，

2007：17-20.

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京理工大学学报，2016，36（7）：706-711.

[6]刘宏畅.改进遗传算法在营养配餐系统中的应用[D].北京：北京

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[7]毛茅，王洋，赵妤婕，等.基于社交网络的美食互动网站设计与评

估[A].第七届和谐人机环境联合学术会议（HHME2011）论文集

[C].北京：中国计算机学会多媒体技术专业委员会，2011.

[8]吕敬.基于RFID技术的智能餐盘在高校食堂中的应用[J].信息系

统工程，2014（9）：85.

图10 尚食圈操作流程图

3.3 服务器端的设计与实现

服务器端主要由三个模块组成，其结构如图11所示。具

体的模块说明如下：

（1）服务器的监听：通过Flask框架搭建5 000通信端口，

通过该端口发送与接收HTTP请求；

（2）读取数据库信息：顶层构建peeweeModel对象，

底层通过peewee框架对数据库进行具体操作。底层使用

MySQL框架对数据进行管理；

（3）向移动云端发送数据：通过OneNET云平台的API

公共接口获取数据。