無線Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)設(shè)計

摘要：隨著21世紀(jì)微電子技術(shù)、集成電路、物聯(lián)網(wǎng)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，智能制造和控制已經(jīng)滲透到人們工作和生活的方方面面，改變著人們的工作方式和生活方式。文章開發(fā)一款以智能魔方中樞系統(tǒng)為核心，以無線通信Wi-Fi模塊、LCD12864液晶顯示器等為輔的智能粵菜點餐系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機為控制核心，采用無線Wi-Fi通信模塊實現(xiàn)將各餐桌已點好的菜品傳送到手機服務(wù)臺，手機端可通過App查看處理各餐桌菜單，以方便管理。

關(guān)鍵詞：單片機；無線通信Wi-Fi模塊；LCD12864液晶顯示器；按鍵

中圖分類號：TP315 "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

餐飲業(yè)作為我國第三產(chǎn)業(yè)中的一個傳統(tǒng)服務(wù)性行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)地增長，始終保持著旺盛的增長勢頭，市場潛力巨大，然而，大部分中小型餐飲業(yè)（由于投資經(jīng)費有限和小本經(jīng)營）仍然采用傳統(tǒng)的服務(wù)模式，通過人工操作的方式為顧客提供服務(wù)，顧客就餐過程中的多個環(huán)節(jié)效率差、服務(wù)質(zhì)量低。隨著餐飲業(yè)經(jīng)營模式的擴(kuò)大，客戶流量增加，人工操作方式將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步造成顧客和服務(wù)人員之間的矛盾?？旃?jié)奏的生活方式和不斷變化的消費觀念促使餐飲業(yè)改進(jìn)其自身的運營模式，提高工作效率，提升服務(wù)品質(zhì)，滿足顧客對方便快捷等方面的需求。

正因如此，無線通信Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)應(yīng)運而生。它不但可以有效提高工作效率，而且可以調(diào)節(jié)服務(wù)體系，提高總體服務(wù)質(zhì)量以及管理水平，為規(guī)模營業(yè)建立技術(shù)基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)總設(shè)計

無線通信Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)主要由單片機最小系統(tǒng)、菜單按鍵檢測電路、無線通信Wi-Fi模塊、液晶顯示LCD12864模塊和為各個模塊提供電源的總電源模塊組成。該系統(tǒng)的工作過程如下。

（1）顧客首先在無線Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)中通過按鍵菜單確認(rèn)餐桌的座位號，如1，2……，等，然后選擇自己喜歡的菜品，菜品附帶價格。

（2）當(dāng)顧客點餐下單后，無線通信Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)上的液晶顯示屏?xí)崟r顯示顧客所選菜品及其金額、座位號和總價格。系統(tǒng)左側(cè)有一個發(fā)送按鍵，消費者確認(rèn)所選信息正確無誤后可以按下發(fā)送按鍵，同時餐廳后臺連接到Wi-Fi的手機App將收到來自顧客點餐上傳的菜品、座位號和全部金額。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機最小系統(tǒng)

單片機最小系統(tǒng)由單片機、復(fù)位電路和振蕩電路3個部分組成。

2.2 單片機

單片機是一種集成電路芯片，由包含中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、4個雙向的8位并行I/O端口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能，將這些功能模塊集成到由一塊硅芯片構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)中。它是一種功耗低、性能高、體積小、質(zhì)量輕、價格便宜的8位CMOS微處理器［1］。

2.3 復(fù)位電路

在單片機最小系統(tǒng)中，復(fù)位電路必不可少。復(fù)位是單片機的初始化操作，只須給單片機的復(fù)位引腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平即可將單片機自動恢復(fù)到初始設(shè)置，如PC的初值為0000H，SP的初值為07H，其他基本清零［2］。這大大增強了整體架構(gòu)的穩(wěn)定性與信賴度。復(fù)位電路主要分為手動復(fù)位和自動復(fù)位2類。本設(shè)計復(fù)位電路是由按鈕、電解電容和電阻構(gòu)成的手動及自動一體的復(fù)位電路。

2.4 時鐘電路

單片機執(zhí)行的指令均是在CPU控制器的時序控制電路的控制下進(jìn)行的，各種時序均與時鐘周期有關(guān)。本設(shè)計時鐘電路選用12 MHz晶振。為了優(yōu)化振蕩效果，選擇2個33Pf的瓷介電容和晶振相結(jié)合，形成一個并聯(lián)諧振電路，從而增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可信度。

2.5 無線通信Wi-Fi模塊

常用的Wi-Fi模塊通信頻率為2.4 GHz，2.4 GHz是國際聯(lián)合通信組通用的無線頻段，由于Wi-Fi模塊的種類不同、頻率不同［3］，本系統(tǒng)選擇的無線通信Wi-Fi模塊型號為ESP8266，頻率范圍為2.412～2.484 GHz。在這一模塊中，有2種通信方式：綁定模式和指令模式。在綁定模式下工作，一旦定義了主設(shè)備，則不能修改，不能添加到其他設(shè)備；在指令模式下工作，通過搜索并配對以確定誰是主從機。該系統(tǒng)使用指令模式，上位機和Wi-Fi模塊成功匹配后，單片機設(shè)備為主機，上位機為從機，主機發(fā)送指令到上位機，也可以從上位機獲取數(shù)據(jù)。該模塊具有體積小、功耗低等特點。ESP8266模塊具有高效的AT指令，提高了開發(fā)效率。本系統(tǒng)采用AMS1117-3.3降壓芯片，將DC 5 V直接轉(zhuǎn)化為3.3 V輸出。電容為電解電容，起到濾波作用，濾除電源中的低頻參量，讓電壓輸出更加平滑穩(wěn)定。Wi-Fi模塊與單片機的連接方式是Wi-Fi的TXD引腳連接單片機的RXD引腳，Wi-Fi的RXD引腳連接單片機的TXD。

2.6 LCD12864液晶顯示器

LCD12864液晶屏是在HD44780液晶屏的基礎(chǔ)上開發(fā)的，HD44780采用物理信號控制，而LCD12864采用數(shù)字量控制，控制精度更高［4］。LCD12864由3部分組成：主顯示單元、處理單元和存儲器。顯示晶片是具有人機交互界面的外部設(shè)備；LCD12864由3種存儲器組成：DDRAM、CDRAM和CDROM，它們存儲不同的數(shù)據(jù)信息。其中，DDRAM存儲處理單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，CDRAM存儲主顯示單元輸出的數(shù)據(jù)，CDROM存儲主顯示單元的自定義拓展字符。LCD12864液晶顯示屏有20個引腳。2個電源引腳（3引腳電源GND和4引腳電源正極VCC）、2個片選信號端（1引腳CS1和2引腳CS2）、1個對比度調(diào)節(jié)端（5引腳V0）、一個寄存器選擇端（6引腳RS）、1個讀寫控制端（7引腳R/W）、1個使能信號端（8引腳E）、8個數(shù)據(jù)線（9～16引腳D0～D7）、1個復(fù)位端（17引腳RST）、1個LCD驅(qū)動負(fù)壓輸出端（18引腳VOUT）和2個背光源正負(fù)極端（19和20引腳BLA和BLK）。本設(shè)計采用LCD12864并行通信方式，連接電位器來調(diào)節(jié)液晶屏的對比度。

2.7 菜單按鍵檢測電路

本設(shè)計選擇4引腳物理按鈕，2個對角插腳組成2組常開開關(guān)，按下按鈕，2組對角常開觸點吸合，從常開狀態(tài)變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)，使開關(guān)插腳1和2連接到單片機的I/O接口，插腳3和4與電源相連。單片機的I/O接口默認(rèn)為高電平。按鍵后，單片機引腳接地。I/O接口從高電平跳轉(zhuǎn)到低電平，單片機通過按鍵實現(xiàn)高低電平的跳轉(zhuǎn)處理，即菜單命令輸入。

3 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計

3.1 Keil軟件

Keil軟件用于開發(fā)單片機系統(tǒng)的軟件環(huán)境。功能模塊程序以及底層模塊程序組合在一起，構(gòu)成了本系統(tǒng)軟件部分。

Keil軟件應(yīng)用廣泛，51/52和STM32系列單片機都可以使用該開發(fā)軟件編輯源文件程序并且進(jìn)行編譯、連接和生成可執(zhí)行文件。Keil軟件使用方便，可以做到對系統(tǒng)程序進(jìn)行編譯和修改，進(jìn)行同步仿真。在使用Keil軟件進(jìn)行調(diào)試時，底層程序事先被調(diào)錄到軟件中，僅須選擇好單片機芯片的類型，調(diào)試過程即可被自動調(diào)用。

3.2 系統(tǒng)工作流程設(shè)計

本設(shè)計軟件系統(tǒng)在開始工作后，控制中心下達(dá)給輸入模塊對應(yīng)的指令，發(fā)送傳感器收集的數(shù)據(jù)到控制單元，控制單元處理收集到的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中。當(dāng)須要輸出數(shù)據(jù)時，控制單元會向輸出模塊發(fā)送命令。處理數(shù)據(jù)仍存儲在存儲器中。系統(tǒng)軟件工作流程如圖1所示。

3.3 Wi-Fi模塊驅(qū)動軟件設(shè)計

Wi-Fi模塊可通過串口在透明傳輸模式下運行，可支持串口即插即用，這在很大程度上減少了用戶過程的復(fù)雜性［5］。在這種工作模式下，任何被收到和發(fā)送的數(shù)據(jù)，全部以透明方式傳輸，即Wi-Fi接口和串行端口之間沒有任何請求。在該系統(tǒng)透明傳輸模式中，當(dāng)用戶發(fā)送指令，將它們通過Wi-Fi模塊發(fā)送給控制器，然后由控制器系統(tǒng)分析和處理數(shù)據(jù)，最終讓系統(tǒng)采取相應(yīng)的行動。當(dāng)系統(tǒng)想要從用戶獲取數(shù)據(jù)，通過Wi-Fi模塊，相關(guān)的數(shù)據(jù)被發(fā)送到以前的上位機軟件。

3.4 LCD12864液晶顯示流程

LCD12864用作輸出結(jié)果顯示模塊，則必須在每次向其發(fā)送數(shù)據(jù)或命令之前先讀取狀態(tài)。只有在非活動狀態(tài)下才能發(fā)送有效的數(shù)據(jù)或命令，否則會引起錯誤，其操作順序包括讀操作時序和寫操作時序，具體程序流程如圖2所示。

4 系統(tǒng)調(diào)試

4.1 系統(tǒng)硬件測試

首先在焊接電路之前，用砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨光滑，以增加其導(dǎo)電性，然后再用萬用表對所焊接的元器件逐一進(jìn)行數(shù)值、性能、引腳名稱等確認(rèn)測量，確保元器件性能優(yōu)越，減少在通電后的故障排查。然后需將元器件和各個功能模塊焊接在覆銅板上，根據(jù)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，對照PCB電路圖布局分布分別進(jìn)行焊接。本設(shè)計無線通信Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)硬件測試的主要步驟如下。

（1）將該系統(tǒng)劃分為單片機最小系統(tǒng)、菜單按鍵檢測電路、無線通信Wi-Fi模塊、LCD液晶顯示模塊。用萬用表測量電容、電阻、二極管等，觀察有無出現(xiàn)異常，測試結(jié)果為各個元器件均正常。

（2）根據(jù)PCB原理圖，在覆銅板上對照PCB位置進(jìn)行插件并焊接。單片機芯片和液晶顯示器的引腳多，可以使用與其引腳數(shù)目相同的管腳座進(jìn)行焊接，避免因芯片引腳多、焊接時間長將芯片燒壞。

（3）全方位檢查整個硬件電路的布局及焊接情況，察看是否存在器件放置錯誤、焊接漏焊、脫焊、虛焊、焊孔或者器件引腳短接的情況，按照總電路原理圖核對各模塊電路的連接關(guān)系，經(jīng)過前期的測量和檢查，焊接完畢后測試結(jié)果均為正常。

4.2 關(guān)鍵器件測試

完成軟硬件測試之后便可啟動本系統(tǒng)，在啟動之前須要保證電源正常工作。用萬用表測量電路各處電壓是否正常，經(jīng)多次對系統(tǒng)關(guān)鍵點的實際測量，各關(guān)鍵點電壓都正常，接通電源并按下系統(tǒng)復(fù)位按鍵，讓其手動復(fù)位。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)利用單片機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)顧客在飯店通過無線Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)對飯店菜品進(jìn)行瀏覽和下單點菜，為顧客點餐帶來便利，同時也使飯店更新菜單變得簡單，推廣菜品變得更加容易。該系統(tǒng)能有效破解中小型餐飲業(yè)目前面臨的困局，節(jié)約管理成本，提高管理水平，滿足用戶個性化需求。智能魔方中樞系統(tǒng)——基于單片機的無線Wi-Fi粵菜點餐系統(tǒng)將更富有時代氣息，更有優(yōu)勢，必然能獲得越來越多的市場認(rèn)可和應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)價值和推廣意義［6］。

參考文獻(xiàn)

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［5］于靜，程俊.智能家居系統(tǒng)的建設(shè)和研究［J］.電子世界，2015（9）：134-136.

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（編輯 王永超編輯）

Design of wireless Wi-Fi Cantonese food ordering system

DU" Yongfeng， JIE" Zhan， LI" Zehao， ZHOU" Siyuan

（Zhanjiang Institute of Science and Technology， Zhanjiang 524094， China）

Abstract：" With the rapid development of microelectronics technology， integrated circuit， Internet of Things and wireless communication technology in the 21st century， intelligent manufacturing and control have penetrated into all aspects of people’s work and life， changing people’s way of work and life. This design develops an intelligent Cantonese food ordering system with intelligent Rubik’s cube central system as the core and wireless communication Wi-Fi module and 12864LCD display as the auxiliary to solve the current problems.This system uses single-chip microcomputer as the control core， and adopts wireless Wi-Fi communication module to realize the transmission of dishes ordered at each table to the mobile phone service desk. The mobile phone side can observe the menus sent by each table through the App so as to facilitate management.

Key words： single-chip microcomputer; wireless communication Wi-Fi module; LCD12864 display; key