曹天麟，劉忠富，龔建穎，金健男，王 昊，程陽小都

(大連民族大學信息與通信工程學院，遼寧 大連 116600)

傳統(tǒng)的餐飲企業(yè)采用人工點菜、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)的自動點餐系統(tǒng)，但造價較高，因此，開發(fā)綜合成本低、自動化性能高的無線點菜系統(tǒng)，具有一定的應用價值。

本文基于RFID，以低功耗單片機STC12LE5A60S2 為核心，設(shè)計完成了餐廳無線點菜系統(tǒng)，實現(xiàn)了餐廳服務流程智能化，每個餐桌都配有手持無線點菜終端，完成點菜、配餐等環(huán)節(jié)，這樣減輕了服務員的工作量，提高了餐廳為顧客配餐的準確性。

1 系統(tǒng)總體方案

無線點菜系統(tǒng)由多個手持點餐終端以及接收處理中心組成。其中，手持點菜終端由STC12LE5A60S2 單片機、NRF905 無線發(fā)射模塊、TFT 液晶觸摸屏組成，主要完成客戶的點菜輸入，服務代碼的發(fā)送功能;接受處理中心由接收模塊和PC 機組成，PC 機上裝有專用的菜單管理軟件，負責菜單信息的匯總處理、顯示功能?？蛻艋蚍諉T可以隨時通過點菜終端的觸摸屏進行點菜、呼叫服務、結(jié)賬等操作，點菜終端搜集到數(shù)據(jù)后通過NRF905 發(fā)射模塊向接收處理中心發(fā)送對應的操作代碼。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，最后將其顯示在PC 機對應的餐桌圖標上。系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

圖1 無線點菜系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 手持點菜終端

手持點菜終端主要完成菜單顯示、點菜信息輸入和發(fā)送的功能。選用STC12LE5A60S2 單片機為微控制器，NRF905無線發(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，供客戶瀏覽菜譜和點餐操作。終端框圖如圖2 所示。

圖2 手持點菜終端硬件組成框圖

2.1.1 微控制器電路

對于整個手持點菜終端，為了達到良好的顯示效果和用戶體驗，選用了TFT 觸摸屏來作為顯示界面，所以對微控制器的響應速度有一定的要求，同時菜單的顯示具有多樣性，這就意味著控制器的程序存儲器容量不能太小。

系統(tǒng)以 STC12LE5A60S2 單片機為控制器，STC12LE5A60S2 單片機3.3 V 供電的低功耗微處理器，性能比普通8051 更加強大，且成本較低，能夠滿足更加復雜的應用系統(tǒng)設(shè)計。

2.1.2 電源升壓電路

電源是無線點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 單片機與NRF905的工作電壓都是3.3 V，而無線點菜終端用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 無線發(fā)射模塊電路

無線發(fā)射模塊是終端的數(shù)據(jù)傳輸橋梁。NRF905 芯片是基于RFID 的一款無線收發(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SPI 的接口方式能夠容易對其進行編程配置。NRF905 工作在433/868/915 MHz 頻段，并且可以配置工作頻點，滿足多頻段，多頻點工作的NRF905，廣泛應用于無線數(shù)據(jù)通訊，無線遙控等領(lǐng)域［1］。

NRF905 的工作頻率可由下面公式計算。

NRF905 應用電路如圖4 所示。

圖4 NRF905 應用電路圖

2.1.4 TFT 液晶觸摸屏電路

液晶屏選用當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8 位、16 位總線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型。其中，電阻式的成本較低，使用最多。系統(tǒng)選用四線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，非常適合應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 機組成，其主要功能是接收終端發(fā)來的菜單信息，并上傳給上位機進行數(shù)據(jù)處理和實時顯示［3］。接收模塊的電路和點菜終端的電路幾乎相同，由于要與上位機通信，所以采用232 串口電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

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 無線模塊的正常收發(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 機界面的顯示的功能。所有程序采用C 語言編寫。

3.1 終端程序

不同的餐桌是通過配置不同的工作頻點來區(qū)別的，即每個餐桌都有自己的傳輸頻點。

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，以代表不同的餐桌。之后一直處于檢測點菜輸入狀態(tài)，可以直接點擊菜單界面選擇菜色，當選擇菜色完成后，進行二次詢問，確認無誤后將NRF905 的TRX_CE 管腳置“1”，TX_EN置“0”使NRF905 進入發(fā)送模式，在一個正確的菜單數(shù)據(jù)包被發(fā)送完成后DR 引腳會置高來通知單片機數(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)入檢測點菜輸入狀態(tài)，繼續(xù)進行下一次菜色選擇，往復循環(huán)［4］。手持點菜終端程序框圖如圖5 所示。

圖5 手持點菜終端程序框圖

3.2 接收處理中心程序

接收處理中心是通過輪詢的方式來檢測每一個餐桌是否有點菜信息上傳的［5］。在初始化時，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 會自動檢測載波，接收到相同頻率載波之后載波檢測引腳AM 會置高，收到一個正確的數(shù)據(jù)后DR 引腳會置高［6］。單片機讀取接收到的數(shù)據(jù)并判斷是否是正確的菜單信息，若是，則通過串口將其傳給上位機，反之直接將配置寄存器配置的工作頻點加一，繼續(xù)接收下一頻點的載波數(shù)據(jù)。因為每個餐桌的所配置的工作頻點都不同，所以當頻點達到上限時，說明已經(jīng)依次詢問過每一個餐桌，最后將工作頻點配置回初始頻點(430.0 MHz)，再重新檢測每個通道是否有數(shù)據(jù)讀入。

上位機收到每個餐桌的點菜信息后顯示在對應的餐桌上。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)將STC12LE5A60S2 單片機、NRF905 無線發(fā)射模塊、TFT 液晶觸摸屏結(jié)合在一起。每個餐桌通過安裝不同的點菜終端，配合信息處理中心，能夠?qū)崿F(xiàn)無線點菜，呼叫服務，結(jié)賬等功能。客人隨時可以通過點菜終端下單，服務人員通過接收處理中心查詢每個餐桌的點菜情況，及時掌握菜單信息，提高工作效率。無線餐廳點菜系統(tǒng)也可以應用到其他領(lǐng)域，如倉庫管理，集裝箱與包裹管理，病人看護，零部件與庫存管理等多種應用領(lǐng)域，具有一定的推廣價值。

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