多功能無(wú)線自助點(diǎn)菜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汪 波，梁 偉，曾健平

（湖南大學(xué) 物理與微電子科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082）

目前無(wú)線餐飲點(diǎn)餐設(shè)備經(jīng)歷三個(gè)階段：紅外點(diǎn)菜方式、IC卡（包括接觸式，非接觸式）點(diǎn)菜方式以及無(wú)線射頻點(diǎn)菜方式。紅外點(diǎn)餐器在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，對(duì)方向性要求苛刻，發(fā)送點(diǎn)菜數(shù)據(jù)流的速度也很慢；IC卡點(diǎn)餐器點(diǎn)菜過(guò)程繁瑣，數(shù)據(jù)發(fā)送不能隨時(shí)隨地，效率低。因此紅外和IC卡點(diǎn)菜方式作為無(wú)線餐飲終端設(shè)備已經(jīng)被新技術(shù)淘汰，已研制出了射頻無(wú)線點(diǎn)餐方案。這類(lèi)點(diǎn)菜終端主要有“無(wú)線基站+點(diǎn)餐機(jī)”和“PDA+無(wú)線網(wǎng)卡”兩種模式。PDA小巧易用、便于操作、產(chǎn)品外形美觀大方、功能齊全、設(shè)計(jì)考究，但是使用PDA作為點(diǎn)餐機(jī)是牽強(qiáng)的，因?yàn)槠涫褂脤?duì)象是最高層的餐飲企業(yè)，不是針對(duì)群體，沒(méi)有普遍性，作為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，并不合適。

本文基于STC89C52的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)手持終端價(jià)格便宜，一臺(tái)手持終端的價(jià)格約在50～70元，且無(wú)線模塊的功耗和誤碼率都低、VB界面清晰易讀，整個(gè)系統(tǒng)性?xún)r(jià)比高。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)主要是指多功能點(diǎn)菜終端的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)通過(guò)矩陣鍵盤(pán)輸入菜名編號(hào)，在12864液晶上顯示出菜名、價(jià)格、編號(hào)等信息，并且存儲(chǔ)在AT24C02存儲(chǔ)器里，以方便客戶查看所點(diǎn)菜單。無(wú)線通信模塊（上位機(jī)端）IA4421以用來(lái)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，保持與上位機(jī)的通信；DS12887芯片是一塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，可以顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、屬年等信息；ISD4004具有人性化的語(yǔ)音功能和提醒客戶的重要信息，方便實(shí)用。這里重點(diǎn)介紹無(wú)線通信的電路設(shè)計(jì)以及其與MCU的接口電路，系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

1.1 無(wú)線收發(fā)模塊電路設(shè)計(jì)

無(wú)線通信芯片IA4421是一款低功耗、通用ISM頻段FSK收發(fā)器，工作在433 MHz頻率下，最高發(fā)射功率為10 mW，符合微功率短距離無(wú)線電技術(shù)要求[1]。IA4421具有抗干擾能力強(qiáng)和低誤碼率、傳輸距離遠(yuǎn)（可靠傳輸距離可達(dá) 300～4 000 m）、透明的數(shù)據(jù)傳輸、多信道、高可靠性、體積小、重量輕、低成本等特點(diǎn)。模塊內(nèi)部集成了高頻功率放大器（PA）、低噪聲功率放大器（LNA）、I/Q轉(zhuǎn)換混頻器、基帶濾波器、功率放大器和I/Q解調(diào)器，集成了必需的射頻功能，其模塊外圍電路如圖2所示。

圖2 IA4421收發(fā)模塊電路圖

1.2 發(fā)射模塊與MCU通信接口

IA4421的SDI為SPI串口數(shù)據(jù)輸入，SCK為串口數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入，nSEL為串口片選輸入 （低電平有效），SDO為 SPI串口數(shù)據(jù)輸出，把 SDI、SCK、nSEL、SDO分別接在單片機(jī)的 P1.0、P1.1、P1.2、P1.3 I/O 口上。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示（程序清單略）。

圖3 程序流程圖

2.1 手持終端程序功能實(shí)現(xiàn)

點(diǎn)菜的信息分為10 B數(shù)據(jù)，第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為桌號(hào)，后9 B數(shù)據(jù)為菜名編號(hào)。每選一個(gè)菜，按下“選菜”按鈕后，會(huì)將菜名與價(jià)格信息顯示在液晶上，同時(shí)會(huì)將菜名編號(hào)寫(xiě)入存儲(chǔ)器中，方便客戶查詢(xún)?yōu)g覽。選好菜后，按下“確定”按鈕，count=0，接收寄存器 SBUF裝載第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，RI=1，進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)；RI=0，且按count++，接收下一個(gè)數(shù)據(jù)，依次將10 B的數(shù)據(jù)都發(fā)送出去，如果要?jiǎng)h除所點(diǎn)菜，只需按下“Delete”按鈕，即可向相應(yīng)的存儲(chǔ)器位置寫(xiě)入一個(gè)0，被上位機(jī)接收后，就可認(rèn)為此處為“空”。

2.2 上位機(jī)界面

上位機(jī)界面功能：

（1）具備實(shí)時(shí)接收手持終端信息的功能，可以將顧客所點(diǎn)菜單實(shí)時(shí)接收到主機(jī)；

（2）具有保存菜單功能，可以隨時(shí)查看之前接收到的菜單；

（3）桌面可滾動(dòng)接收6組菜單，查看最近接收的6個(gè)菜單，且打印出菜單[4]；

（4）可以提示菜單當(dāng)前狀態(tài)，狀態(tài)包括是否已經(jīng)上菜完畢、點(diǎn)菜時(shí)間及上菜完畢時(shí)間。

2.3 上位機(jī)界面功能實(shí)現(xiàn)

無(wú)線數(shù)據(jù)接收使用VB的系統(tǒng)控件MSCOMM，MSCOMM控件提供了兩種處理通信的方式：

（1）事件驅(qū)動(dòng)方式：當(dāng)通信事件發(fā)生時(shí)，MSCOMM控件會(huì)觸發(fā)OnComm事件，調(diào)用者能夠捕獲該事件，通過(guò)檢查其CommEvent屬性便可確認(rèn)發(fā)生的是哪種事件或錯(cuò)誤，從而進(jìn)行相應(yīng)的處理。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)及時(shí)、可靠性高。

（2）查詢(xún)方式：在程式的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，能夠通過(guò)檢查CommEvent屬性的值來(lái)查詢(xún)事件和錯(cuò)誤。假如應(yīng)用程式較小，這種方法可能更可取。例如，寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的電話撥號(hào)程式，則沒(méi)有必要每接收1個(gè)字符都產(chǎn)生事件，因?yàn)槲┮坏却邮盏淖址钦{(diào)制解調(diào)器的“確定”響應(yīng)。

在使用MSCOMM控件時(shí)，1個(gè)MSCOMM控件只能也只有1個(gè)OnComm事件，只對(duì)應(yīng)著1個(gè)C 類(lèi)即CMSComm，同時(shí)對(duì)應(yīng)1個(gè)串口。假如應(yīng)用程式需要訪問(wèn)和控件多個(gè)串口，則必須使用多個(gè)MSCOMM控件。

MSCOMM控件有許多很重要的屬性，如表1所示。

表1 MSCOMM控件屬性表

本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，設(shè)計(jì)出了一款低成本、多功能的無(wú)線點(diǎn)餐方案。由于通信模式采用的是FSK調(diào)制，故系統(tǒng)在頻率環(huán)境復(fù)雜的情況下，抗干擾能力強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)、誤碼率低、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高、出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂性的幾率小。在室內(nèi)情況下，測(cè)得的誤碼率P=10-5，通信距離可達(dá)35 m，而且可以穿透某些障礙物的干擾不丟失數(shù)據(jù)。系統(tǒng)有普遍意義，適合中低檔餐廳使用。

[1]黃婷，施國(guó)梁.單片機(jī)無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微處理機(jī)，2010（3）：27-31.

[2]沙占友.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003：24-200.

[3]馬忠梅.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003：35-107.

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[5]劉天惠.Visual Basic程序設(shè)計(jì)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006：63-200.