曹天麟，劉忠富，龔建穎，金健男，王 昊，程陽(yáng)小都

(大連民族大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，遼寧 大連 116600)

傳統(tǒng)的餐飲企業(yè)采用人工點(diǎn)菜、人工結(jié)賬的方式，效率比較低，部分企業(yè)引入基于WIFI 或網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)點(diǎn)餐系統(tǒng)，但造價(jià)較高，因此，開(kāi)發(fā)綜合成本低、自動(dòng)化性能高的無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統(tǒng)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

本文基于RFID，以低功耗單片機(jī)STC12LE5A60S2 為核心，設(shè)計(jì)完成了餐廳無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了餐廳服務(wù)流程智能化，每個(gè)餐桌都配有手持無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端，完成點(diǎn)菜、配餐等環(huán)節(jié)，這樣減輕了服務(wù)員的工作量，提高了餐廳為顧客配餐的準(zhǔn)確性。

1 系統(tǒng)總體方案

無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統(tǒng)由多個(gè)手持點(diǎn)餐終端以及接收處理中心組成。其中，手持點(diǎn)菜終端由STC12LE5A60S2 單片機(jī)、NRF905 無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊、TFT 液晶觸摸屏組成，主要完成客戶(hù)的點(diǎn)菜輸入，服務(wù)代碼的發(fā)送功能;接受處理中心由接收模塊和PC 機(jī)組成，PC 機(jī)上裝有專(zhuān)用的菜單管理軟件，負(fù)責(zé)菜單信息的匯總處理、顯示功能。客戶(hù)或服務(wù)員可以隨時(shí)通過(guò)點(diǎn)菜終端的觸摸屏進(jìn)行點(diǎn)菜、呼叫服務(wù)、結(jié)賬等操作，點(diǎn)菜終端搜集到數(shù)據(jù)后通過(guò)NRF905 發(fā)射模塊向接收處理中心發(fā)送對(duì)應(yīng)的操作代碼。接收處理中心接收到代碼后將其保存，并根據(jù)代碼的不同判斷餐品的種類(lèi)，最后將其顯示在PC 機(jī)對(duì)應(yīng)的餐桌圖標(biāo)上。系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

圖1 無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 手持點(diǎn)菜終端

手持點(diǎn)菜終端主要完成菜單顯示、點(diǎn)菜信息輸入和發(fā)送的功能。選用STC12LE5A60S2 單片機(jī)為微控制器，NRF905無(wú)線(xiàn)發(fā)射器作為數(shù)據(jù)傳輸模塊，TFT 液晶觸摸屏作為界面顯示和輸入設(shè)備，供客戶(hù)瀏覽菜譜和點(diǎn)餐操作。終端框圖如圖2 所示。

圖2 手持點(diǎn)菜終端硬件組成框圖

2.1.1 微控制器電路

對(duì)于整個(gè)手持點(diǎn)菜終端，為了達(dá)到良好的顯示效果和用戶(hù)體驗(yàn)，選用了TFT 觸摸屏來(lái)作為顯示界面，所以對(duì)微控制器的響應(yīng)速度有一定的要求，同時(shí)菜單的顯示具有多樣性，這就意味著控制器的程序存儲(chǔ)器容量不能太小。

系統(tǒng)以 STC12LE5A60S2 單片機(jī)為控制器，STC12LE5A60S2 單片機(jī)3.3 V 供電的低功耗微處理器，性能比普通8051 更加強(qiáng)大，且成本較低，能夠滿(mǎn)足更加復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.1.2 電源升壓電路

電源是無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端正常工作的基礎(chǔ)，電源的好壞直接影響電路工作的穩(wěn)定性，STC12LE5A60S2 單片機(jī)與NRF905的工作電壓都是3.3 V，而無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端用1.2 V 鋰電池供電。本系統(tǒng)采用NCP1400ASN30T1G 升壓芯片，把1.2 V 電壓提升到3.3 V，供給系統(tǒng)各部分作為電源。電源電路如圖3 所示。

圖3 電源升壓電路圖

2.1.3 NRF905 無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊電路

無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊是終端的數(shù)據(jù)傳輸橋梁。NRF905 芯片是基于RFID 的一款無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片，其工作電源電壓為3.3 V，輸出功率－10～10 dBm 可調(diào)，通過(guò)SPI 的接口方式能夠容易對(duì)其進(jìn)行編程配置。NRF905 工作在433/868/915 MHz 頻段，并且可以配置工作頻點(diǎn)，滿(mǎn)足多頻段，多頻點(diǎn)工作的NRF905，廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，無(wú)線(xiàn)遙控等領(lǐng)域［1］。

NRF905 的工作頻率可由下面公式計(jì)算。

NRF905 應(yīng)用電路如圖4 所示。

圖4 NRF905 應(yīng)用電路圖

2.1.4 TFT 液晶觸摸屏電路

液晶屏選用當(dāng)前比較流行的有源矩陣液晶顯示器(TFTLCD)，其工作電壓一般為2.7～3.3 V，可通過(guò)8 位、16 位總線(xiàn)方式與微控制器連接。觸摸屏分為電阻、電容、表面聲波和紅外掃描等類(lèi)型。其中，電阻式的成本較低，使用最多。系統(tǒng)選用四線(xiàn)電阻式觸摸屏作為輸入設(shè)備，與LCD 配合使用，并選用TI 公司出品的ADS7843 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換接口芯片，制作成TFT 液晶觸摸屏模塊。由于其速率高且功耗極低的特點(diǎn)，非常適合應(yīng)用在采用電池供電的小型設(shè)備中［2］。

2.2 接收處理中心

接收處理中心主要由接收模塊和PC 機(jī)組成，其主要功能是接收終端發(fā)來(lái)的菜單信息，并上傳給上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)顯示［3］。接收模塊的電路和點(diǎn)菜終端的電路幾乎相同，由于要與上位機(jī)通信，所以采用232 串口電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件部分分為終端程序和接收處理中心程序。終端程序主要功能是控制NRF905 無(wú)線(xiàn)模塊的正常收發(fā)和TFT 觸摸屏的界面顯示及觸摸讀取;接收處理中心主要完成控制接收模塊數(shù)據(jù)的接收和信息的上傳、處理以及PC 機(jī)界面的顯示的功能。所有程序采用C 語(yǔ)言編寫(xiě)。

3.1 終端程序

不同的餐桌是通過(guò)配置不同的工作頻點(diǎn)來(lái)區(qū)別的，即每個(gè)餐桌都有自己的傳輸頻點(diǎn)。

終端設(shè)備初始化，TFT 液晶觸摸屏將顯示菜單界面，配置NRF905 寄存器的配置和身份信息的配置，將NRF905 初始化為輸出功率為+10 dB，外接16 MHz 晶振，發(fā)送地址寬度為4 字節(jié)，數(shù)據(jù)寬度為4 字節(jié)。將NRF905 配置寄存器433 MHz 工作頻段，并將HFREQ_PLL 位置“0”，使通道間的頻差為100 kHz。NRF905 芯片配置成具體不同的工作頻點(diǎn)，以代表不同的餐桌。之后一直處于檢測(cè)點(diǎn)菜輸入狀態(tài)，可以直接點(diǎn)擊菜單界面選擇菜色，當(dāng)選擇菜色完成后，進(jìn)行二次詢(xún)問(wèn)，確認(rèn)無(wú)誤后將NRF905 的TRX_CE 管腳置“1”，TX_EN置“0”使NRF905 進(jìn)入發(fā)送模式，在一個(gè)正確的菜單數(shù)據(jù)包被發(fā)送完成后DR 引腳會(huì)置高來(lái)通知單片機(jī)數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送了。發(fā)送完成后，將NRF905 配置為正常模式，轉(zhuǎn)入檢測(cè)點(diǎn)菜輸入狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行下一次菜色選擇，往復(fù)循環(huán)［4］。手持點(diǎn)菜終端程序框圖如圖5 所示。

圖5 手持點(diǎn)菜終端程序框圖

3.2 接收處理中心程序

接收處理中心是通過(guò)輪詢(xún)的方式來(lái)檢測(cè)每一個(gè)餐桌是否有點(diǎn)菜信息上傳的［5］。在初始化時(shí)，將NRF905 配置寄存器的CH_NO 位配置成0X4C，使其工作在430 MHz 的頻點(diǎn)上，將HFREQ_PLL 位置“0”，通道間的頻差為100 kHz。設(shè)置NRF905 的TRX_CE=“1”、TX_EN=“0”使之處于接收狀態(tài)，NRF905 會(huì)自動(dòng)檢測(cè)載波，接收到相同頻率載波之后載波檢測(cè)引腳AM 會(huì)置高，收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)后DR 引腳會(huì)置高［6］。單片機(jī)讀取接收到的數(shù)據(jù)并判斷是否是正確的菜單信息，若是，則通過(guò)串口將其傳給上位機(jī)，反之直接將配置寄存器配置的工作頻點(diǎn)加一，繼續(xù)接收下一頻點(diǎn)的載波數(shù)據(jù)。因?yàn)槊總€(gè)餐桌的所配置的工作頻點(diǎn)都不同，所以當(dāng)頻點(diǎn)達(dá)到上限時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)依次詢(xún)問(wèn)過(guò)每一個(gè)餐桌，最后將工作頻點(diǎn)配置回初始頻點(diǎn)(430.0 MHz)，再重新檢測(cè)每個(gè)通道是否有數(shù)據(jù)讀入。

上位機(jī)收到每個(gè)餐桌的點(diǎn)菜信息后顯示在對(duì)應(yīng)的餐桌上。

4 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)將STC12LE5A60S2 單片機(jī)、NRF905 無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊、TFT 液晶觸摸屏結(jié)合在一起。每個(gè)餐桌通過(guò)安裝不同的點(diǎn)菜終端，配合信息處理中心，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜，呼叫服務(wù)，結(jié)賬等功能?？腿穗S時(shí)可以通過(guò)點(diǎn)菜終端下單，服務(wù)人員通過(guò)接收處理中心查詢(xún)每個(gè)餐桌的點(diǎn)菜情況，及時(shí)掌握菜單信息，提高工作效率。無(wú)線(xiàn)餐廳點(diǎn)菜系統(tǒng)也可以應(yīng)用到其他領(lǐng)域，如倉(cāng)庫(kù)管理，集裝箱與包裹管理，病人看護(hù)，零部件與庫(kù)存管理等多種應(yīng)用領(lǐng)域，具有一定的推廣價(jià)值。

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