多功能無線自助點菜系統設計

汪 波，梁 偉，曾健平

（湖南大學 物理與微電子科學學院，湖南 長沙 410082）

目前無線餐飲點餐設備經歷三個階段：紅外點菜方式、IC卡（包括接觸式，非接觸式）點菜方式以及無線射頻點菜方式。紅外點餐器在數據發送時，對方向性要求苛刻，發送點菜數據流的速度也很慢；IC卡點餐器點菜過程繁瑣，數據發送不能隨時隨地，效率低。因此紅外和IC卡點菜方式作為無線餐飲終端設備已經被新技術淘汰，已研制出了射頻無線點餐方案。這類點菜終端主要有“無線基站+點餐機”和“PDA+無線網卡”兩種模式。PDA小巧易用、便于操作、產品外形美觀大方、功能齊全、設計考究，但是使用PDA作為點餐機是牽強的，因為其使用對象是最高層的餐飲企業，不是針對群體，沒有普遍性，作為工業級產品，并不合適。

本文基于STC89C52的無線點菜系統手持終端價格便宜，一臺手持終端的價格約在50～70元，且無線模塊的功耗和誤碼率都低、VB界面清晰易讀，整個系統性價比高。

1 系統硬件電路設計

系統電路設計主要是指多功能點菜終端的設計，本設計通過矩陣鍵盤輸入菜名編號，在12864液晶上顯示出菜名、價格、編號等信息，并且存儲在AT24C02存儲器里，以方便客戶查看所點菜單。無線通信模塊（上位機端）IA4421以用來接收和發送數據，保持與上位機的通信；DS12887芯片是一塊實時時鐘芯片，可以顯示年、月、日、星期、時、分、秒、屬年等信息；ISD4004具有人性化的語音功能和提醒客戶的重要信息，方便實用。這里重點介紹無線通信的電路設計以及其與MCU的接口電路，系統硬件框圖如圖1所示。

圖1 系統硬件框圖

1.1 無線收發模塊電路設計

無線通信芯片IA4421是一款低功耗、通用ISM頻段FSK收發器，工作在433 MHz頻率下，最高發射功率為10 mW，符合微功率短距離無線電技術要求[1]。IA4421具有抗干擾能力強和低誤碼率、傳輸距離遠（可靠傳輸距離可達 300～4 000 m）、透明的數據傳輸、多信道、高可靠性、體積小、重量輕、低成本等特點。模塊內部集成了高頻功率放大器（PA）、低噪聲功率放大器（LNA）、I/Q轉換混頻器、基帶濾波器、功率放大器和I/Q解調器，集成了必需的射頻功能，其模塊外圍電路如圖2所示。

圖2 IA4421收發模塊電路圖

1.2 發射模塊與MCU通信接口

IA4421的SDI為SPI串口數據輸入，SCK為串口數據時鐘輸入，nSEL為串口片選輸入 （低電平有效），SDO為 SPI串口數據輸出，把 SDI、SCK、nSEL、SDO分別接在單片機的 P1.0、P1.1、P1.2、P1.3 I/O 口上。

2 系統軟件設計

程序設計流程如圖3所示（程序清單略）。

圖3 程序流程圖

2.1 手持終端程序功能實現

點菜的信息分為10 B數據，第一個字節數據為桌號，后9 B數據為菜名編號。每選一個菜，按下“選菜”按鈕后，會將菜名與價格信息顯示在液晶上，同時會將菜名編號寫入存儲器中，方便客戶查詢瀏覽。選好菜后，按下“確定”按鈕，count=0，接收寄存器 SBUF裝載第一個字節數據，RI=1，進入中斷服務函數；RI=0，且按count++，接收下一個數據，依次將10 B的數據都發送出去，如果要刪除所點菜，只需按下“Delete”按鈕，即可向相應的存儲器位置寫入一個0，被上位機接收后，就可認為此處為“空”。

2.2 上位機界面

上位機界面功能：

（1）具備實時接收手持終端信息的功能，可以將顧客所點菜單實時接收到主機；

（2）具有保存菜單功能，可以隨時查看之前接收到的菜單；

（3）桌面可滾動接收6組菜單，查看最近接收的6個菜單，且打印出菜單[4]；

（4）可以提示菜單當前狀態，狀態包括是否已經上菜完畢、點菜時間及上菜完畢時間。

2.3 上位機界面功能實現

無線數據接收使用VB的系統控件MSCOMM，MSCOMM控件提供了兩種處理通信的方式：

（1）事件驅動方式：當通信事件發生時，MSCOMM控件會觸發OnComm事件，調用者能夠捕獲該事件，通過檢查其CommEvent屬性便可確認發生的是哪種事件或錯誤，從而進行相應的處理。這種方法的優點是響應及時、可靠性高。

（2）查詢方式：在程式的每個關鍵功能之后，能夠通過檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤。假如應用程式較小，這種方法可能更可取。例如，寫一個簡單的電話撥號程式，則沒有必要每接收1個字符都產生事件，因為惟一等待接收的字符是調制解調器的“確定”響應。

在使用MSCOMM控件時，1個MSCOMM控件只能也只有1個OnComm事件，只對應著1個C 類即CMSComm，同時對應1個串口。假如應用程式需要訪問和控件多個串口，則必須使用多個MSCOMM控件。

MSCOMM控件有許多很重要的屬性，如表1所示。

表1 MSCOMM控件屬性表

本文從實際應用出發，設計出了一款低成本、多功能的無線點餐方案。由于通信模式采用的是FSK調制，故系統在頻率環境復雜的情況下，抗干擾能力強、通信距離遠、誤碼率低、數據的準確性高、出現數據混亂性的幾率小。在室內情況下，測得的誤碼率P=10-5，通信距離可達35 m，而且可以穿透某些障礙物的干擾不丟失數據。系統有普遍意義，適合中低檔餐廳使用。

[1]黃婷，施國梁.單片機無線通信系統的設計與實現[J].微處理機，2010（3）：27-31.

[2]沙占友.單片機外圍電路設計[M].北京：電子工業出版社，2003：24-200.

[3]馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003：35-107.

[4]段興.Visual Basic數據庫實用程序設計 100例 [M].北京：人民郵電出版社，2002：263.

[5]劉天惠.Visual Basic程序設計教程[M].北京：清華大學出版社，2006：63-200.