微信訂餐系統(tǒng)下位機的設(shè)計與應(yīng)用

唐建祥　廖根興

摘要：企業(yè)單位食堂每餐做多少量較難控制，為了避免浪費和方便輸出統(tǒng)計報表，本文設(shè)計開發(fā)了一套微信點餐系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：微信訂餐;讀卡器;以太網(wǎng)通信;串口屏;通信協(xié)議

中圖分類號：TP311.56 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）08-0133-01

0 引言

在一些大型的企業(yè)、事業(yè)單位中，每天工作餐的就餐人數(shù)不固定，且變化較大，如何避免飯菜做多導致食材的浪費是一些企業(yè)必須要考慮的問題。根據(jù)企業(yè)的需求，設(shè)計了一套應(yīng)用在企事業(yè)單位食堂中的微信點餐系統(tǒng)，本文著重介紹微信點餐系統(tǒng)中下位機的設(shè)計與實現(xiàn)方法。

1 微信訂餐系統(tǒng)下位機的設(shè)計

下位機硬件系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)、讀卡器電路、以太網(wǎng)通信電路、RS485雙串口屏屏顯示電路組成，如圖1所示。所有的硬件電路都放在下位機的機殼當中，兩個7寸的全彩顯示屏分別位于刷卡機的兩側(cè)，方便食堂工作人員和就餐人員查看信息。下位機的實物圖如圖2所示。

1.1 主控MCU及所實現(xiàn)的功能

主控MCU選擇ATmega2560單片機。該單片機運行在16M的頻率下有16MIPS的處理速度;多達四個串行通信端口，能滿足系統(tǒng)對多串口的設(shè)計需求;單片機內(nèi)部256KB的程序存儲器能夠滿足存儲大量圖表、圖片信息，能夠滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。單片機的主要功能是實現(xiàn)整體控制。主程序中首先對單片機寄存器進行初始化操作，隨即對串口屏進行初始化操作。單片機轉(zhuǎn)入等待讀取卡號環(huán)節(jié)，當讀到有效卡號則通過以太網(wǎng)口把卡號發(fā)到上位機。單片機馬上處于接收狀態(tài)，用于接收以太網(wǎng)發(fā)回來的信息，并對接收到的合法信息進行分析[1]。

1.2 讀卡器與讀卡程序的實現(xiàn)

讀卡器的作用是實時讀取放置在下位機頂端的射頻卡的信息，并經(jīng)過單片機軟件處理得到真實的卡號，該卡號與企業(yè)財務(wù)系統(tǒng)中的卡號相吻合。讀卡器選用通用性強、穩(wěn)定性強的讀卡器，具有體積小、靈敏度高的特點，能夠方便地嵌入到下位機的機殼內(nèi)。由單片機的UART3串口對讀卡器進行讀寫操作。讀卡器的電平是RS232，因此單片機的TTL電平通過MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換后與讀卡器相連。操作單片機的UART3即可以方便地進行讀卡的操作。單片機與讀卡器的通信比特率設(shè)定在9600bPS。設(shè)定單片機的UART3工作在中斷狀態(tài)下，中斷服務(wù)函數(shù)把接收到的12個字節(jié)的數(shù)據(jù)存入數(shù)組并把讀卡標志位置“1”。主程序查詢到讀卡標志位為“1”時進入提取卡號環(huán)節(jié)，程序判斷幀頭、幀尾的的標志性數(shù)據(jù)是否合法，如果合法則顯示“讀卡成功”，并把卡號發(fā)給上位機，否則顯示“讀卡失敗”，等待下一次刷卡。

1.3 串口顯示屏與驅(qū)動程序

顯示屏的作用是實時顯示就餐者的姓名、工號、所點菜品、菜品金額、卡余額等信息，方便就餐者和工作人員進行信息的查看。下位機的顯示屏選用兩個帶組態(tài)的全彩7寸串口屏，分辨率為800×480像素，支持最大64×64像素的漢字顯示。該顯示屏采用RS485通信接口，具有供電范圍寬、操作方便、相應(yīng)速度快、使用壽命長的優(yōu)點，每個顯示屏可以設(shè)定唯一的ID，單片機可以方便地控制RS485總線上的任何一個顯示屏進行顯示。下位機的兩個顯示屏由單片機的UART0串口進行控制。單片機的UART0通過MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片與串口屏相連，兩個屏幕采用并聯(lián)的連接方式，程序中采用廣播的方式顯示信息。

顯示屏在使用前，首先使用VisualTFT軟件對其工作參數(shù)進行設(shè)置。在VisualTFT軟件中，新建項目的工程文件，設(shè)定顯示屏的開機畫面為帶有企業(yè)LOGO的圖片;在參數(shù)設(shè)置選項中，設(shè)置顯示屏工作在水平顯示狀態(tài)，顯示屏與單片機的通信比特率設(shè)定在9600bPS，并設(shè)置每個顯示屏的ID。設(shè)置完畢后把固件固化到顯示屏中。在顯示屏的驅(qū)動程序中，按照顯示屏的數(shù)據(jù)手冊編寫了對該顯示屏常用操作的所有函數(shù)，單片機只要調(diào)用相關(guān)函數(shù)便可對顯示屏進行操作[2]。

1.4 以太網(wǎng)通信與程序的實現(xiàn)

下位機與上位機的通信采用串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口的有線網(wǎng)絡(luò)通信方式。有線通信能夠有效避免干擾，保證上下行通信的誤碼率較低。以太網(wǎng)通信模塊選用型號為K3的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)通信模塊。K3模塊具有體積小、穩(wěn)定高、可靠性高、開發(fā)高效的特點，能夠方便地集成在主控板上。K3模塊內(nèi)部集成了經(jīng)過配置優(yōu)化的TCP/IP協(xié)議棧，并支持TCP Client、TCP Sever、UDP Client、UDP Sever和Http Client五種工作模式。通過網(wǎng)頁訪問K3的IP地址，可以方便地進行工作模式的設(shè)定。在本應(yīng)用中，設(shè)定K3工作在“UDP Client”工作模式。單片機的UART2串口負責通過K3與上位機進行通信，采用雙向通信的方式。單片機與以太網(wǎng)口的通信比特率設(shè)定在9600bPS。

下位機與上位機通過K3模塊進行通信，采用自編的通信協(xié)議：上行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式為固定11個字節(jié)，幀頭為0x55，幀尾為0xAA，中間為卡號和校驗;下行數(shù)據(jù)格式固定為64個字節(jié)，幀頭為0xAA，幀尾為0x55，中間62個字節(jié)為刷卡人員的姓名、部門、所點菜品、金額、余額、校驗等信息。單片機的UART2串口工作于中斷狀態(tài)，接收到的64幀數(shù)據(jù)存儲在數(shù)組中，通過分析接收到的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的控制與顯示。

1.5 系統(tǒng)測試

微信訂餐系統(tǒng)搭建完成后，開啟上位機服務(wù)器進行系統(tǒng)測試。測試了多張射頻卡連續(xù)在多個下位機上刷卡100次的通訊情況。通過查看上位機后臺日志數(shù)據(jù)得出讀卡100%成功，上位機下發(fā)的數(shù)據(jù)單片機能夠100%接收到，偶有個別漢字顯示錯誤的情況，并不妨礙正常使用。一個刷卡周期，整機執(zhí)行時間小于0.3秒，整個操作沒有遲鈍感，用戶體驗良好。

2 結(jié)語

微信訂餐系統(tǒng)在星光農(nóng)機有限公司的食堂做過系統(tǒng)測試并投入使用，采用1個上位機服務(wù)器帶動8個下位機的模式。該系統(tǒng)能夠有效地統(tǒng)計就餐人員的數(shù)量，并根據(jù)所點菜品生成原材料的采購表格，在一定程度上節(jié)約了不必要的浪費。工作人員在后臺可以方便地進行菜品的設(shè)定，并能隨時導出每月所有員工的就餐報表，使管理更加精細、精準。具有一定的推廣價值。

參考文獻

[1] 劉穎等，王敏，文淵，等.低功耗刷卡器的設(shè)計[J].電子測量技術(shù)，2017（11）：197-199.

[2] 蔡華鋒，廖冬初，王小平，等.嵌入式以太網(wǎng)串口服務(wù)器設(shè)計[J].湖北工業(yè)大學學報，2018（2）：9-12.

Design and Application of Subordinate Computer in Wechat Dining System

TANG Jian-xiang，LIAO Gen-xing

（China Jiliang University， Hangzhou Zhejiang? 310018）

Abstract：It is difficult to control the quantity of each meal in enterprise dining hall， in order to avoid waste and facilitate the output of statistical reports， this paper designed and developed a set of WeChat ordering system.

Key words：wechat ordering; card reader; Ethernet communication; serial interface screen; communication protocol