基于藍牙技術的自動點餐系統(tǒng)的設計與實現

林 倩，胡單輝，陳思維

（青海民族大學物理與電子信息工程學院，青海西寧810007）

隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，人們的生活發(fā)生了巨大改變，各行各業(yè)的服務設施也逐漸向無線化、智能化方向發(fā)展[1].在餐飲服務業(yè)，點餐方式也由傳統(tǒng)人工模式向自動化模式轉變[2-3].傳統(tǒng)人工模式使用紙質菜單點菜，需要服務人員移步到餐桌前抄寫顧客點菜菜單.用餐高峰時段，顧客需排隊等候點單，餐館人手不足、點餐慢、上餐慢、結算賬單慢等缺點突顯，導致服務效率低下.然而自動化模式解決了這些問題，可以實現排隊掛號、自助點餐、催餐、線上結賬等功能，大大節(jié)省了人工，提升了餐廳服務質量和效率.

本文以單片機技術為核心設計了一款自動點餐系統(tǒng).該系統(tǒng)具有界面簡潔、功能強大、體積小、價格低廉、便捷高效等特點，在現實生活中具有很強的實用性和普遍性，可以大大提升餐飲服務業(yè)的效率，進一步促進餐廳智能化進程.

1 系統(tǒng)總體設計

1.1 系統(tǒng)架構的設計思路

該系統(tǒng)以STC15W32S4 單片機為控制核心構成主機和從機兩部分.主機部分供商家使用，包括單片機電路、藍牙模塊、按鍵電路、LCD12864 電路和YSM3 語音播放模塊. 主機結構框圖如圖1 所示，由單片機電路獲取藍牙模塊接收到的從機的點餐信息，控制LCD12864 電路和YS-M3 語音播放模塊實現信息顯示和播報，同時當信息較多時，可通過按鍵實現查找功能.

圖1 主機結構框圖Fig.1 Block diagram of the host

從機部分供顧客使用，主要由單片機電路、藍牙模塊、按鍵電路和液晶顯示電路四部分組成.從機結構框圖如圖2 所示，顧客通過按鍵將信號傳給單片機，單片機控制LCD12864 將點餐信息顯示，接著通過藍牙模塊將點菜信息傳送給主機，從而實現點餐功能.

圖2 從機結構框圖Fig.2 Block diagram of slave

主機和從機均主要通過單片機控制來實現數據的互通，從而實現自主點餐功能.從機即顧客自主利用按鍵選擇進行下單服務，確認菜品.主機通過藍牙接收從機的菜單確認信息，然后分單傳遞給后廚做菜，實現有效點餐.同時，系統(tǒng)支持一對多的傳輸模式，可以供多桌顧客點菜下單、催單、自動結算買單等業(yè)務.

1.2 系統(tǒng)的設計方案

通過功能需求分析，該系統(tǒng)分為一個主機和多個從機.從機供顧客通過按鍵選定菜單和桌號，自動計算用餐金額等基本功能；通過按鍵實現點餐需求，同時通過無線傳感網絡發(fā)送點餐信息和對應桌號給主機；主機可以實時顯示系統(tǒng)點餐信息和桌號；各從機可以通過按鍵進行買單提示，及時顯示總消費金額.在實現基礎點餐功能的基礎上完善了點餐過程，同時可以追加菜品以滿足顧客之需，并且增加了催菜提醒，讓顧客在等待過長時間后可以反饋給商家，商家以此可加快速度或調整出菜順序.

圖3 主機系統(tǒng)原理圖Fig.3 Schematic diagram of the host system

2 硬件電路設計

2.1 硬件系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)硬件由主機和從機兩部分組成.主機系統(tǒng)原理圖如圖3 所示，主機硬件系統(tǒng)包括單片機電路、電源電路、藍牙模塊、按鍵電路、顯示電路和語音模塊.從機系統(tǒng)原理圖如圖4 所示，從機硬件系統(tǒng)包括單片機電路、電源電路、藍牙模塊、按鍵電路和顯示電路.

圖4 從機系統(tǒng)原理圖Fig.4 Schematic diagram of slave system

2.2 單片機系統(tǒng)

單片機系統(tǒng)如圖5 所示，該系統(tǒng)以STC15W32S4單片機為核心構成微控制器.該微控制器的功能部件主要有中央處理器、中斷系統(tǒng)、隨機訪問存儲器、定時器、計數器、外部設備接口模塊以及與各個功能部分相連接的總線[4-5].STC15W32S4 單片機其內部設置有非?？煽康膹臀浑娐罚瑹o需外部進行復位.其內部自帶R/C 振蕩電路，外部不需要搭建單片機最小系統(tǒng)電路[5-6].

圖5 單片機系統(tǒng)Fig.5 Single chip microcomputer system

2.3 顯示電路

本系統(tǒng)選用LCD12864 液晶顯示屏作為顯示模塊.這種顯示屏有串行和并行兩種連接方式.串行連接方式使用的引腳較少，更適合本系統(tǒng)電路使用[7].LCD12864 電路圖如圖6 所示.

圖6 LCD12864 電路圖Fig.6 LCD12864 circuit diagram

2.4 電源電路

電源電路部分使用三節(jié)可充放電式1.5 V 直流5 號干電池.這樣選擇主要是考慮到顧客使用的方便性，可以傳遞使用.電源電路如圖7 所示.

圖7 電源電路圖Fig.7 Power supply circuit diagram

2.5 按鍵電路

按鍵電路如圖8 所示，該電路通過二極管實現“線與”功能.當按鍵沒有按下時，按鍵輸入端為高電平，任意一個按鍵按下，按鍵輸入端都由高電平變?yōu)榈碗娖?把按鍵輸入端接入單片機的外部中斷口，配置單片機外部中斷為下降沿觸發(fā)模式[8-9]. 當有按鍵按下時，高低電平的變化正好觸發(fā)外部中斷，單片機讀取按鍵信息[9].該電路解決了只把獨立按鍵接到IO口、只能定時掃描的缺點，不僅避免錯漏按鍵信息，而且提高了對按鍵信息的響應性，提升了產品體驗.

圖8 按鍵電路Fig.8 Button circuit

2.6 藍牙模塊

本系統(tǒng)選擇使用HC-06 藍牙芯作為無線數據傳輸模塊.它通過連接單片機P30、P31 兩個端口實現對模塊的控制和數據的傳輸. 該模塊具有高性能的無線收發(fā)功能，功耗低，傳輸范圍廣，可以滿足一般餐館的使用需求[10-12].

2.7 語音播放模塊

為了縮減顧客在等候上菜時間，系統(tǒng)選用YSM3 語音播放模塊，增加提醒上菜功能.YS-M3 語音播放模塊通過連接單片機P14、P15 兩個端口實現數據的傳輸.該模塊自帶3 W 的功放，音量可以通過電位器進行調節(jié)，具有低電平觸發(fā)、對地觸發(fā)兩種模式，可直接與單片機連接使用[12].

3 系統(tǒng)的軟件設計

本系統(tǒng)程序分為主機程序和從機程序兩部分，各使用一個單片機芯片.主機主程序流程圖如圖9所示，主機上電后，單片機先進行LCD12864 初始化、串口初始化和YS-M3 語音播放模塊初始化.接著通過藍牙接收從機發(fā)送的數據信息，在LCD12864 上顯示用餐信息.之后不斷查詢是否有與按鍵相連的I/O 口為低電平，從而判斷是否有按鍵按下. 若檢測到按鍵被按下，顯示屏上顯示對應桌號信息，反之不斷查詢，等待下一步操作.

圖9 主機主程序流程圖Fig.9 Main program flow chart

從機主程序流程圖如圖10 所示，從機上電后，單片機首先對LCD12864 進行初始化、對串口進行初始化.然后進行藍牙對接，在LCD12864 上顯示菜譜.之后不斷查詢是否有與按鍵相連的I/O 口為低電平，從而判斷是否有按鍵按下. 若檢測到按鍵被按下，則通過藍牙模塊發(fā)送點餐信息給主機，完成點菜服務；反之，不斷查詢，等待下一步操作.

4 實物調試

實現點餐、催餐、顯示、播報、自動結算等功能，達到設計需求.

根據系統(tǒng)原理圖，在PCB 板上焊接好實物，進行系統(tǒng)軟硬件測試.主、從機實物測試結果如圖11、12所示.測試結果表明，此次設計的自動點餐系統(tǒng)能夠

圖11 主機測試結果Fig.11 Host test results

圖12 從機測試結果Fig.12 Slave test results

5 結 論

本文設計了一款自動點餐系統(tǒng)，它以單片機為核心，由液晶顯示模塊、無線通信模塊、語音播報模塊和按鍵模塊等組成.本系統(tǒng)可實現自助點餐、液晶顯示、語音播報、催餐、自動結算等功能.該系統(tǒng)電路結構簡單、功能強大、界面簡潔，具有很強的實用性和操作性，可行性強，符合時代潮流，市場前景廣闊.