基于One NET平臺(tái)的智能餐廳系統(tǒng)

羅將來(lái)　代紅英　嚴(yán)炯

摘 要：為了提高餐廳工作效率，減少餐廳人工成本，作者設(shè)計(jì)了基于One NET平臺(tái)的智能餐廳系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用Arduino單片機(jī)作為主控芯片，采用電機(jī)作為動(dòng)力，RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)餐桌定位，紅外探頭完成尋軌避障，One NET云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。經(jīng)調(diào)測(cè)得出，該系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：Arduino單片機(jī);RFID;One NET云平臺(tái)

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于One NET平臺(tái)的智能餐廳系統(tǒng)主要由主控芯片、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、RFID模塊，紅外傳感器模塊、WI-FI模塊以及電源模塊組成。

（1）主控芯片。

主控芯片是由Arduino Nano單片機(jī)構(gòu)成的。Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開(kāi)源電子原型平臺(tái)，它能通過(guò)各種各樣的傳感器來(lái)感知環(huán)境，通過(guò)控制燈光、馬達(dá)和其他裝置來(lái)反饋并影響環(huán)境。Arduino Nano是Arduino USB接口的微型版本，可以直接插在面包板上使用。其處理器核心是ATmega168（Nano2.x）和ATmega328（Nano3.0），同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），8路模擬輸入，一個(gè)16MHz晶體振蕩器，一個(gè)mini-B USB口，一個(gè)ICSP header和一個(gè)復(fù)位按鈕。

（2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選取的L298N是一款高電流，響應(yīng)速度快的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，相比繼電器而言，在控制電機(jī)性能上更加穩(wěn)定可靠。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接收到單片機(jī)發(fā)出的一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)按程序所設(shè)定的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。頻率的快慢就可以根據(jù)需要而定，然后對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)速。另外在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的時(shí)候應(yīng)充分考慮電機(jī)的脈沖在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最大轉(zhuǎn)速，脈沖的頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于其最大的轉(zhuǎn)速，否則電機(jī)就可能會(huì)因?yàn)楦簧厦}沖頻率的最大變化而在原地發(fā)生抖動(dòng)。

（3）RFID模塊。

RFID又稱為電子標(biāo)簽、遠(yuǎn)距離射頻卡、射頻標(biāo)簽等，RFID讀寫(xiě)器又稱為電子標(biāo)簽讀寫(xiě)器、遠(yuǎn)距離讀卡器、讀寫(xiě)器等。電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間通過(guò)耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間耦合，在耦合通道內(nèi)根據(jù)時(shí)序關(guān)系實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。

（4）紅外傳感器模塊。

基于One NET平臺(tái)的智能餐廳系統(tǒng)選用TCRT5000型紅外避障模塊，該模塊有一對(duì)紅外發(fā)射和接收裝置，具有成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。紅外傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，反射的紅外線由接收管接收。若反射較少或沒(méi)有反射，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，模塊的輸出端為低電平。當(dāng)障礙物出現(xiàn)在檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，紅外線被反射且強(qiáng)度足夠大，光敏三極管飽和，此時(shí)，模塊的輸出端為高電平，可完成障礙物的識(shí)別。

（5）WI-FI模塊。

本系統(tǒng)使用的ESP8266型WIFI模塊支持STA/AP/STA+AP三種工作模式。第一種是STA模式，ESP8266模塊通過(guò)路由器連接互聯(lián)網(wǎng)，手機(jī)或電腦通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。第2種是AP模式，ESP8266模塊作為熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)或電腦直接與模塊通信，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)無(wú)線控制。第3種STA+AP模式，兩種模式的共存模式，即可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)控制可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，方便操作。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的智能餐廳系統(tǒng)主要是利用ESP8266通過(guò)AT指令調(diào)試與One NET進(jìn)行連接，獲取手機(jī)APP上的操作指令來(lái)對(duì)餐廳系統(tǒng)實(shí)施相應(yīng)的控制指令。

（6）電源模塊。

穩(wěn)定可靠的電源設(shè)計(jì)是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。電源模塊主要為主控芯片、WIFI模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外傳感器模塊等提供各自所需電壓。主控芯片的正常供電電壓為9V，WIFI供電電壓為5V，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電壓為5V，同時(shí)要求最大電流為2.5A，這就要求電源模塊內(nèi)阻和線路電阻必須小于160。為了達(dá)到上述要求，采用兩片穩(wěn)壓芯片，輸入電壓為12V，輸出電壓為5V。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（1）云平臺(tái)創(chuàng)建。

本設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，需要使用到云平臺(tái)，云平臺(tái)可以免費(fèi)的進(jìn)行使用，大大節(jié)約成本。在使用云平臺(tái)時(shí)必須明白整個(gè)應(yīng)用過(guò)程，需要進(jìn)入中移物聯(lián)網(wǎng)官網(wǎng)進(jìn)行云平臺(tái)的創(chuàng)建。首先需要在云平臺(tái)官網(wǎng)注冊(cè)屬于自己的賬號(hào)，然后創(chuàng)建設(shè)備以及產(chǎn)品，為設(shè)配添加APIKEY，創(chuàng)建數(shù)據(jù)流與應(yīng)用，然后編輯應(yīng)用添加一些相關(guān)的組件，如按鈕和數(shù)據(jù)折線圖等。

（2）One NET云平臺(tái)設(shè)計(jì)。

One NET現(xiàn)在對(duì)于市場(chǎng)是開(kāi)放的，擁有很多種協(xié)議支持。首先我們?cè)谑褂迷破脚_(tái)之前需要進(jìn)行云平臺(tái)賬號(hào)的注冊(cè)，注冊(cè)完成之后就可以進(jìn)行登錄，第一步需要進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)建，在產(chǎn)品創(chuàng)建的過(guò)程中最重要的設(shè)置傳輸格式，HTTP與EDP。第二步需要進(jìn)行進(jìn)行設(shè)備的創(chuàng)建，在設(shè)備創(chuàng)建完成后還需添加AIKEY。第三步需要進(jìn)行應(yīng)用的創(chuàng)建，在本設(shè)計(jì)中對(duì)于應(yīng)用的編輯主要添加了兩個(gè)開(kāi)關(guān)用于機(jī)器人命令下發(fā)與點(diǎn)餐信息獲取，這樣就時(shí)整個(gè)控制過(guò)程直觀的顯示在了我們OneNet云平臺(tái)界面。

（3）Wi-FI模塊連接AT。

Wi-Fi模塊的作用是用于圖片數(shù)據(jù)的傳輸，通過(guò)Wi-Fi模塊無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)進(jìn)行機(jī)器人狀態(tài)的監(jiān)視。Wi-Fi模塊首先需要進(jìn)行初始化，它的初始化功能可以通過(guò)AT命令達(dá)到，在本設(shè)計(jì)中AT命令會(huì)使Wi-Fi連接系統(tǒng)所創(chuàng)建的One Net云平臺(tái)。如果AT命令出錯(cuò)將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，必須處理好AT命令來(lái)完成初始化才能通過(guò)Wi-Fi模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3 總結(jié)

本系統(tǒng)改善了傳統(tǒng)點(diǎn)菜、傳菜的弊端。經(jīng)調(diào)試測(cè)試得出，該系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。