摘要：為了解決傳統(tǒng)人工點(diǎn)菜形式低效、耗費(fèi)人工的問(wèn)題，文章設(shè)計(jì)一種基于ARM（高級(jí)精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）芯片控制與無(wú)線通信技術(shù)的智能點(diǎn)餐系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用 LPC2378芯片作為客戶端和服務(wù)臺(tái)的主控制器，利用nRF24L01無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)器的信息共享；該系統(tǒng)集成了點(diǎn)餐、餐單信息顯示和消費(fèi)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)等功能，可為餐廳調(diào)整經(jīng)營(yíng)策略、提高盈利能力等提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：LPC2378芯片；無(wú)線點(diǎn)餐；觸摸屏；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN7" " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1674-0688（2024）04-0103-04

0 引言

傳統(tǒng)服務(wù)方式在現(xiàn)代餐廳中存在不少弊端，例如在顧客就餐的高峰時(shí)段，如果服務(wù)員人手不足，點(diǎn)餐不及時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致顧客流失，給餐廳造成經(jīng)濟(jì)損失；如果服務(wù)人員過(guò)多，非就餐時(shí)間便會(huì)造成人工浪費(fèi)，從而間接增加餐廳的運(yùn)營(yíng)成本。為了能更好地節(jié)約用人成本，提高盈利能力，餐廳有必要引入可供顧客自主操作的智能點(diǎn)餐系統(tǒng)。在對(duì)智能點(diǎn)餐系統(tǒng)的研究中，林倩等［1］設(shè)計(jì)了一款主從結(jié)構(gòu)的自動(dòng)點(diǎn)餐系統(tǒng)，顧客自主使用從機(jī)下單，主機(jī)通過(guò)藍(lán)牙接收從機(jī)的菜單并確認(rèn)信息，然后分單傳遞給后廚，主機(jī)和從機(jī)均采用單片機(jī)控制和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通，最終完成自主點(diǎn)餐和結(jié)算；謝杭等［2］采用互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)一種基于Android系統(tǒng)的無(wú)線點(diǎn)餐系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有序且無(wú)差錯(cuò)地進(jìn)行餐廳前臺(tái)和廚房之間的數(shù)據(jù)交互，提供系統(tǒng)化的餐廳點(diǎn)餐解決方案；涂敦蘭等［3］提出基于Wi-Fi的智能點(diǎn)餐系統(tǒng)，此設(shè)計(jì)由桌面點(diǎn)餐、手機(jī)App點(diǎn)餐、Wi-Fi模塊、PC服務(wù)器以及廚師后臺(tái)控制等模塊組成，當(dāng)用戶點(diǎn)餐時(shí)，由ARM（高級(jí)精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）芯片經(jīng)過(guò)Wi-Fi模塊將數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送給PC 端服務(wù)器和廚師后臺(tái)，廚師收到數(shù)據(jù)并確認(rèn)信息后將數(shù)據(jù)返回App終端用戶；李志偉［4］基于客戶機(jī) / 服務(wù)器（Client/ Server，C/S）架構(gòu)和模型—視圖—控制器（Model View Controller，MVC）的設(shè)計(jì)思路，使用 Eclipse 軟件開(kāi)發(fā)了一款無(wú)線點(diǎn)餐系統(tǒng)。以上4種無(wú)線點(diǎn)餐方式中，基于手機(jī)App客戶端的點(diǎn)餐方式會(huì)增加開(kāi)發(fā)難度與成本，而基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的點(diǎn)餐方式又在很大程度上依賴于現(xiàn)場(chǎng)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的強(qiáng)弱，這可能會(huì)給點(diǎn)餐用戶帶來(lái)使用上的不便。基于此，本文設(shè)計(jì)一種基于nRF24L01無(wú)線模塊、OCM32024T觸摸屏和ARM芯片控制技術(shù)的無(wú)線智能點(diǎn)餐系統(tǒng)，由于基于nRF24L01無(wú)線模塊的無(wú)線通信技術(shù)不涉及復(fù)雜的通信協(xié)議，開(kāi)發(fā)代碼幾乎對(duì)用戶完全開(kāi)放，并且同種產(chǎn)品之間可以自由通信，因此能進(jìn)一步降低開(kāi)發(fā)難度與成本，具有實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、可靠性與安全性高的特點(diǎn)。此外，該系統(tǒng)能幫助餐廳準(zhǔn)確地掌握顧客消費(fèi)需求，進(jìn)而為餐廳調(diào)整經(jīng)營(yíng)策略、提高盈利能力提供重要的數(shù)據(jù)支持。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能點(diǎn)餐系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)臺(tái)兩個(gè)部分組成?？蛻舳耸褂肔PC2378芯片作為主控制器，采用機(jī)械按鍵選擇顧客的桌號(hào)，通過(guò)觸摸屏完成點(diǎn)餐操作；服務(wù)臺(tái)同樣采用LPC2378芯片作為主控制器，點(diǎn)擊觸摸屏即可顯示各桌號(hào)的點(diǎn)餐信息?？蛻舳撕头?wù)臺(tái)利用nRF24L01無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)信息共享，主供電源為5 V。

在點(diǎn)餐系統(tǒng)中，客戶端通過(guò)觸摸屏和按鍵分別接收顧客輸入的選菜信息和桌號(hào)值信息，以上信息經(jīng)主控模塊處理，按照通信協(xié)議封裝成一幀數(shù)據(jù)，通過(guò)nRF24L01無(wú)線模塊發(fā)送至服務(wù)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)餐信息的無(wú)線傳輸［5］。服務(wù)臺(tái)的主控模塊解析nRF24L01無(wú)線模塊輸入的數(shù)據(jù)，即可獲得顧客的點(diǎn)餐信息。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控電路

主控電路負(fù)責(zé)搭建LPC2378主控芯片工作所需的外圍電路，即采用16 M晶振X1與2個(gè)30 pf電容搭建時(shí)鐘電路，為主控芯片內(nèi)的各類資源和用戶軟件提供所需的工作時(shí)鐘；采用10 K電阻和1個(gè)33 μf電容搭建復(fù)位電路，為主控芯片提供程序啟動(dòng)所需要的復(fù)位信號(hào)。

2.2 按鍵電路

按鍵電路負(fù)責(zé)接收用戶輸入的桌號(hào)值信息，由按鍵K1、K2組成。其中，K1按鍵接收用戶輸入的“桌號(hào)值+1”命令，K2鍵接收用戶輸入的“桌號(hào)值-1”命令。主控芯片通過(guò)P2.5腳識(shí)別 “桌號(hào)值+1”命令，該腳出現(xiàn)低電平代表顧客輸入了“桌號(hào)值+1”命令；通過(guò)P2.6腳識(shí)別“桌號(hào)值-1”命令，該腳出現(xiàn)低電平代表顧客輸入了“桌號(hào)值-1”命令。

2.3 觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路

觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2所示，其中：RXD為串行通信接收引腳，TXD為串行通信發(fā)送引腳，INT為中斷請(qǐng)求引腳，GND為接地引腳，VCC為電源引腳。該電路負(fù)責(zé)搭建OCM320240T觸摸屏和主控芯片的有效連接，為客戶端和服務(wù)端之間的信息傳輸提供所需的硬件支持。主控芯片分配串口的P0.8腳和P0.9腳分別連接觸摸屏的RXD腳和TXD腳，通過(guò)搭建串口通信電路實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)餐信息和用戶操作信息的實(shí)時(shí)顯示。此外，觸摸屏通過(guò)P0.23腳將屏幕的觸碰事件傳給主控芯片。

本設(shè)計(jì)使用的觸摸屏主要實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能，一是反饋操作者輸入的觸屏信息，以此確定操作命令。當(dāng)觸摸屏檢測(cè)到觸碰信息時(shí)，觸摸屏的INT腳向主控芯片的P0.23腳輸出高電平信號(hào)，同時(shí)通過(guò)串口將觸碰位置的坐標(biāo)傳給主控芯片。二是顯示系統(tǒng)的操作界面，主控芯片通過(guò)串口發(fā)送顯示信息所在位置的x軸和y軸坐標(biāo)、數(shù)據(jù)模式及信息內(nèi)容，即可將需要顯示信息的內(nèi)容傳給顯示屏。觸摸屏可顯示3種字符信息，當(dāng)顯示8×8點(diǎn)陣ASCII字符時(shí)，串口傳送的模式值為0×10；當(dāng)顯示8×16點(diǎn)陣ASCII字符時(shí)，串口傳送的模式值為0×11；當(dāng)顯示16×16點(diǎn)陣GBK（漢字編碼字符集）數(shù)據(jù)時(shí)，串口傳送的模式值為0×12。

2.4 無(wú)線模塊驅(qū)動(dòng)電路

無(wú)線模塊驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3所示，該電路負(fù)責(zé)中轉(zhuǎn)無(wú)線模塊和主控芯片的信息，為顧客共享點(diǎn)餐信息提供硬件支持。主控芯片采用內(nèi)部SPI（串行外設(shè)接口）腳與nRF24L01模塊通信，其中SPI腳的P2.11腳接模塊的IRQ（中斷請(qǐng)求）引腳，當(dāng)模塊接收數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ腳輸出低電平給主控芯片，通知主控芯片及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；P0.18腳接模塊的MISO（SPI串行輸出）腳，主控芯片通過(guò)該腳向模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；P0.19腳接模塊的MOSI（SPI串行輸入）腳，模塊通過(guò)該腳向主控芯片傳輸接收到的數(shù)據(jù)；P2.20腳接模塊的SCK（SPI時(shí)鐘）腳，主控芯片通過(guò)該腳向模塊傳輸串行通信時(shí)鐘信號(hào)；P2.10腳接模塊的CSN（SPI片選使能）腳，主控芯片通過(guò)該腳輸出低電平（0 V）可啟動(dòng)SPI總線通信，通信結(jié)束后，該腳輸出5 V信號(hào)；P2.9腳接模塊的CE（串行通信收發(fā)模式選擇）腳，主控芯片通過(guò)該腳向模塊輸出高電平（5 V）使能信號(hào)。

2.5 電源模塊電路

電源模塊電路負(fù)責(zé)為硬件的各元件提供5 V、3.3 V的電源電壓，該電路主要由外接5 V的供電源通過(guò)USB口接入，經(jīng)穩(wěn)壓、濾波后得到5 V、3.3 V的電壓。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

客戶端主程序?qū)χ骺匦酒南嚓P(guān)引腳進(jìn)行初始化配置，配置完成后，首先調(diào)用選餐控制程序確定顧客輸入的選單信息，其次調(diào)用按鍵程序確定顧客輸入的桌號(hào)值信息，最后調(diào)用通信程序?qū)㈩櫩洼斎氲倪x單信息和桌號(hào)值信息傳到給服務(wù)端。

服務(wù)端主程序?qū)χ骺匦酒耐膺B引腳進(jìn)行初始配置，配置完成后，判斷無(wú)線模塊是否收到數(shù)據(jù)，若收到無(wú)線數(shù)據(jù)，則調(diào)用通信程序?qū)蛻舳溯斎氲男畔⑦M(jìn)行處理。處理完成后調(diào)用菜單顯示子程序，向服務(wù)員展現(xiàn)顧客的點(diǎn)餐信息?？蛻舳撕头?wù)端主程序執(zhí)行流程圖見(jiàn)圖4。

3.2 按鍵程序

執(zhí)行按鍵程序時(shí)，若判定“桌號(hào)值+1”鍵按下，則將顧客輸入的桌號(hào)值加1；若判定“桌號(hào)值-1”鍵按下，則將顧客輸入的桌號(hào)值減1。程序接收到桌號(hào)值后，若判定桌號(hào)值大于15，則將顧客輸入的桌號(hào)值設(shè)置為15；若判定桌號(hào)值小于1，則將顧客輸入的桌號(hào)值設(shè)置為1。

3.3 選餐控制程序

選餐控制程序通過(guò)對(duì)觸摸屏觸發(fā)事件的處理，確定顧客輸入的選餐信息。選餐控制程序的具體執(zhí)行步驟如下。

（1）根據(jù)按鍵程序的輸出結(jié)果，確定并顯示顧客的桌號(hào)值信息。

（2）根據(jù)觸摸屏返回的數(shù)據(jù)確定當(dāng)前的顯示頁(yè)面，若判斷觸摸屏返回的是餐單預(yù)覽數(shù)據(jù)，則將餐單預(yù)覽標(biāo)志置位；若判斷觸摸屏返回的是選餐完成數(shù)據(jù)，則將選餐完成標(biāo)志置位；若以上2個(gè)事件均未觸發(fā)，則將初始顯示標(biāo)志置位。

（3）當(dāng)餐單預(yù)覽標(biāo)志置位，顯示本頁(yè)餐單后，按順序執(zhí)行以下操作：①根據(jù)觸摸屏返回的數(shù)據(jù)，確定顧客選中的餐品信息，當(dāng)檢測(cè)到加選事件觸發(fā)，則將選中的餐品加入餐單；②根據(jù)觸摸屏返回的數(shù)據(jù)，確定顧客選中的餐品信息，當(dāng)檢測(cè)到退選事件觸發(fā)，將選中的餐品從餐單中刪除；③判斷觸摸屏是否返回下一頁(yè)觸發(fā)數(shù)據(jù)，若返回，則觸摸屏顯示下一頁(yè)餐單；④判斷觸摸屏是否返回上一頁(yè)觸發(fā)數(shù)據(jù)，若返回，則觸摸屏顯示上一頁(yè)餐單；⑤判斷觸摸屏是否返回確定選餐觸發(fā)數(shù)據(jù)，若返回，則保存顧客選中的餐品信息，核算本次消費(fèi)的總價(jià)，同時(shí)完成選餐標(biāo)志置位；⑥判斷觸摸屏是否返回觸發(fā)數(shù)據(jù)，若返回，將初始顯示標(biāo)志置位。

（4）選餐標(biāo)志置位后，觸摸屏上顯示選餐頁(yè)面，按順序執(zhí)行以下操作：①判斷觸摸屏是否返回呼叫上餐觸發(fā)數(shù)據(jù)，若返回，則將呼叫上餐標(biāo)志置位，觸摸屏上顯示的服務(wù)狀態(tài)為“等待上餐”；②當(dāng)服務(wù)員上餐完畢后，觸摸屏上顯示的服務(wù)狀態(tài)為“上餐完畢”；③判斷觸摸屏是否返回上餐完畢觸發(fā)數(shù)據(jù)，若返回，則將等待結(jié)賬標(biāo)志置位，觸摸屏上顯示的服務(wù)狀態(tài)為“等待結(jié)賬”；④判斷觸摸屏是否返回呼叫結(jié)賬觸發(fā)數(shù)據(jù)且結(jié)賬完成，若返回，則將初始顯示標(biāo)志置位。

（5）初始顯示標(biāo)志置位后，觸摸屏上顯示初始頁(yè)面。

3.4 餐單顯示程序

餐單顯示程序通過(guò)對(duì)觸摸屏的觸摸控制，確定各桌號(hào)的選餐信息，并完成上餐提示和結(jié)賬提醒等操作。餐單顯示程序執(zhí)行時(shí)，當(dāng)服務(wù)員觸碰待上餐桌號(hào)的位置，代表有餐單顯示事件觸發(fā)，若該事件觸發(fā)，則程序?qū)错樞驁?zhí)行以下操作：①根據(jù)觸摸屏返回的位置數(shù)據(jù)，確定服務(wù)員需要瀏覽的桌號(hào)；②當(dāng)桌號(hào)顯示為已確定，觸摸屏顯示出當(dāng)前桌號(hào)的餐單信息；③當(dāng)無(wú)線模塊接收到客戶端輸入的數(shù)據(jù)為置位呼叫上餐標(biāo)志位，觸摸屏上的服務(wù)狀態(tài)顯示為“等待上餐”；④當(dāng)無(wú)線模塊接收到客戶端輸入的數(shù)據(jù)為置位等待結(jié)賬標(biāo)志位，觸摸屏上的服務(wù)狀態(tài)顯示為“等待結(jié)賬”；⑤判斷觸摸屏是否返回結(jié)賬觸發(fā)數(shù)據(jù)，若返回，代表顧客已結(jié)賬，則將當(dāng)前選中的餐單刪除，同時(shí)將初始顯示標(biāo)志置位；⑥判斷觸摸屏是否返回初始頁(yè)面數(shù)據(jù)，若返回，則將初始顯示標(biāo)志置位；若無(wú)餐單顯示事件觸發(fā)，則讀取并顯示出各個(gè)等待上餐桌號(hào)的值，同時(shí)在觸摸屏上顯示對(duì)應(yīng)的信息。

3.5 通信程序

執(zhí)行服務(wù)端數(shù)據(jù)通信程序時(shí)，若收到客戶端輸入的數(shù)據(jù)，則首先根據(jù)通信協(xié)議解析客戶端上報(bào)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括點(diǎn)餐桌號(hào)、菜單、消費(fèi)總價(jià)和服務(wù)狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)可為餐單信息的顯示提供數(shù)據(jù)支持；其次判斷是否到數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)間，根據(jù)客戶端接收到的服務(wù)狀態(tài)和觸摸屏回復(fù)的操作數(shù)據(jù)，將本機(jī)的回復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送至客戶端。

執(zhí)行客戶端通信程時(shí)，若收到服務(wù)端輸入的數(shù)據(jù)，則根據(jù)通信協(xié)議解析服務(wù)臺(tái)發(fā)送的回復(fù)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可為本機(jī)服務(wù)狀態(tài)的顯示提供數(shù)據(jù)支持。當(dāng)顧客觸碰觸摸屏的確定選餐按鈕，本機(jī)向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括顧客選定的菜單、消費(fèi)總價(jià)和當(dāng)前時(shí)刻的服務(wù)狀態(tài)等。

客戶端數(shù)據(jù)幀中包含菜名、數(shù)量、桌號(hào)、本單總價(jià)、服務(wù)狀態(tài)等信息，其中桌號(hào)取值范圍為1～15，服務(wù)狀態(tài)取值為1或2（值為1時(shí)，表示本機(jī)向服務(wù)臺(tái)發(fā)送置位上餐標(biāo)志位；值為2時(shí)，表示本機(jī)向服務(wù)臺(tái)發(fā)送置位結(jié)賬標(biāo)志位）。

服務(wù)臺(tái)數(shù)據(jù)幀由幀開(kāi)始標(biāo)志、桌號(hào)、應(yīng)答碼、幀結(jié)束標(biāo)志組成，其中幀開(kāi)始標(biāo)志位設(shè)置為0xAA，幀結(jié)束標(biāo)志位設(shè)置為0x55，桌號(hào)值的取值范圍為1～15，應(yīng)答碼用X代表，即當(dāng)收到本桌的服務(wù)碼為1且觸摸屏已收到服務(wù)員上菜完成的命令，本機(jī)回復(fù)應(yīng)答碼為1，該值代表向選餐端發(fā)送上餐完畢標(biāo)志位；當(dāng)收到本桌的服務(wù)碼為2且顧客已結(jié)賬，本機(jī)回復(fù)應(yīng)答碼為2，該值代表向選餐端發(fā)送結(jié)賬完畢標(biāo)志位。

4 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)通電后，客戶端和服務(wù)端的觸摸屏上顯示初始的運(yùn)行信息。當(dāng)客戶觸碰需要選中的菜名 ，通過(guò)“加選”或“退選”選項(xiàng)可更改選中的餐單；按下“確認(rèn)選餐”選項(xiàng)可確定最終的餐單并自動(dòng)核算消費(fèi)總價(jià)，同時(shí)服務(wù)狀態(tài)變?yōu)椤暗炔椭小薄４藭r(shí)，服務(wù)臺(tái)上會(huì)自動(dòng)顯示顧客的選餐信息。服務(wù)員上餐后，觸碰“等餐”項(xiàng)，觸摸屏上的服務(wù)狀態(tài)由“等餐中”變?yōu)椤吧喜屯戤叀?。上餐完畢后，服?wù)狀態(tài)變?yōu)椤暗却Y(jié)賬”，顧客觸碰觸摸屏的“等待結(jié)賬”項(xiàng)，觸摸屏的服務(wù)狀態(tài)變?yōu)椤敖Y(jié)賬”。此時(shí)，服務(wù)臺(tái)上的選餐信息會(huì)自動(dòng)刪除，代表顧客的本次消費(fèi)操作已結(jié)束。經(jīng)過(guò)實(shí)物應(yīng)用、調(diào)試，本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)預(yù)期點(diǎn)餐、餐單信息顯示和消費(fèi)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)等功能。

5 結(jié)語(yǔ)

本智能點(diǎn)餐系統(tǒng)采用LPC2378處理芯片和nRF24L01無(wú)線模塊相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)點(diǎn)餐過(guò)程的智能化管理，解決了人工點(diǎn)餐方式存在的耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高等問(wèn)題，可大幅提升餐廳的服務(wù)質(zhì)量，使餐廳具備更強(qiáng)的盈利能力。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，還可將物聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)融入點(diǎn)餐系統(tǒng)中，讓服務(wù)員和顧客借助騰訊云或阿里云等云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)餐信息的實(shí)時(shí)共享，從而進(jìn)一步提升餐廳的整體服務(wù)效率。此外，可通過(guò)增加語(yǔ)音模塊和融入微信、短消息等功能進(jìn)一步豐富系統(tǒng)的交互能力，為顧客提供更好的消費(fèi)體驗(yàn)。

6 參考文獻(xiàn)

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