基于ZigBee技術的點餐系統設計

陳鵬

（河南工學院電子通信工程系，河南新鄉 453003）

基于ZigBee技術的點餐系統設計

陳鵬

（河南工學院電子通信工程系，河南新鄉 453003）

闡述ZigBee技術的特點，并簡要分析當前餐飲業點餐的基本模式，提出一種基于ZigBee無線自組織網絡的通信系統設計。同時，介紹該模式下的點餐系統設計，包括點餐系統的軟硬件設計、自組織網絡的組建等。由于ZigBeed的低功耗性和可靠性，該點餐系統具有低成本、功耗低、可靠性高、通信距離遠等優勢。

信息化點餐方式；ZigBee技術；無線組網

隨著餐飲行業的發展，能否快捷有效地點餐已成為各餐飲店日益重視的問題。在目前的點餐系統中，主要有基于IrDA紅外、藍牙等點餐模式。其中，IrDA紅外技術通信距離較短，且只能采用點對點半雙工通信模式，誤碼率高，用戶體驗較差。基于藍牙的點餐模式容量較小，不適用組網且成本較高。為解決以上問題，本文提出一種基于ZigBee的點餐系統設計。

1 ZigBee技術簡介

ZigBee標準基于802.15.4協議［1］，具有功耗低、復雜度低、方便組網等優點。其主要支持3種自組織無線網絡類型，即星型、樹簇型和對等型，能夠組成蜂窩網絡，具有很強的網絡魯棒性。

在PAN中，ZigBee設備會分配一個且是唯一一個64位地址用來在PAN中通信，同時在網絡中建立連接以后還會給其分配一個16位的短地址以方便通信，64位的地址主要用來查詢。

在通信網絡中，ZigBee設備的類型主要有3種：①通信終端，終端設備只有在通信實施的時候才會工作，大多數時間內處于待機狀態以提高系統運行效率；②路徑節點中的轉發路由器，負責數據的存儲及轉發；③網絡最頂層的協調設備，負責網絡整體工作的統籌協調，該設備必須持續工作，因此其可靠性的要求是非常高的。

ZigBee技術的優點主要有：①節電效率高，ZigBee采用了多種模式以節約能耗，經實際測試，2節5號電池可維持系統工作0.5～2.0a；②可靠性高，ZigBee的通信機制采用CSMA-CA，在發送數據前進行信道偵聽，有效避免了數據的沖突以及不同設備間的競爭，同時在MAC層采用確認機制，每個發送設備必須確認接收設備是否接收到信息；③網絡的自組織能力強，Zigbee具有強大的自組織網絡能力，系統中的各網絡節點可以主動感知其他節點的存在并確認網絡拓撲關系，從而重新建立網絡的通信方式，而當網絡中有設備出現故障或者移除時，其他節點亦可及時調整，重新修復，無需人工干預。

2 常見餐飲管理模式

2.1 觸摸屏與上位機互聯的模式

即多臺觸摸屏與上位機組成網絡系統，顧客通過觸摸屏點餐并將數據傳輸到上位機并在服務器存儲，后臺數據識別后打印顧客賬單。此工作模式需要構建無線局域網，采用C/S或B/S結構。

2.2 無線與有線結合的通信模式

此通信模式中在點餐設備與接收設備之間采用無線通信模式以方便客戶使用，在接收設備與上位機則采用有線通信模式，以提高通信的可靠性，無線通信主要采用藍牙或者紅外方式，此方法的優勢在于兼顧了使用的快捷性和通信的可靠性。

3 基于ZigBee技術的點餐方案

3.1 ZigBee無線網絡點餐系統方案

系統主要由ZigBee通信終端、路由節點交換機、網絡交換器及打印機等輔助終端構成。通信終端一般固定在餐桌上，并配備固定的餐位號碼，以供廚房和結賬時使用。顧客點餐完成后向節點交換機發送數據，通信方式采用CSMA/CA（載波偵聽多路訪問/沖突防止）協議，避免數據的沖突和設備的競爭，路由節點交換機應根據餐廳面積大小合理配置，若存在死角應適當多加配置。所有的點餐數據匯總到網絡交換器上進行分組轉發，除了對廚房和財務系統進行轉發外，還可以在后臺整理客戶的點餐數據，以統計分析客戶點餐的偏好，及時調整菜單。

3.2 ZigBee組網方式

ZigBee采用自組織網絡進行網絡搭建，以替代原有的集中式組網方式，這樣可以有效避免網絡擁塞。

自組織網絡中的設備通常是點對點的射頻設備，每個設備只要打開電源就可以自發進行配置，并與其他節點進行通信，從而確定多跳通信中最有效的傳輸路徑，每個節點只與自己最近的節點進行通信，數據包通過各個節點之間的通信協議逐跳傳遞到相應的接收設備。

當有一個新的節點接入網絡時，該節點在網絡廣播自己的存在，其他節點根據廣播協議發現這個節點并確認，然后以透明的方式重新配置網絡的路徑協議與傳遞模式。

4 實施方案

4.1 硬件實現

在客戶終端，采用帶有液晶屏的基于AMR9的開發板，顧客在完成點餐后數據傳輸到ZigBee發送模塊中，發送模塊采用TI公司推出的CC2430專用芯片來實現，該芯片外圍電路簡單，可以實現對ZigBee的低功耗實現。

在接收端，仍采用CC2430芯片配套的接收電路組成無線接收模塊，同時配備1臺具有串口收發功能的上位機，將接收到的數據通過串口發送至上位機，上位機通過并口連接打印機并打印數據，以供廚房及顧客結賬使用。

CC2430芯片搭建外電路時，應注意合理選用濾波電容以濾出雜波的干擾，考慮到信號速率較高，PCB不布線時應注意布局的合理性。點餐系統中以ZIGBEE中心節點、無線ZIGBEE路由和無線點餐終端構成一個蜂窩狀的通信網絡，任何一個節點以多跳方式實現通信。其中任何一個ZigBee路由器，負責與中心網絡的連接和數據中繼轉發。

4.2 軟件實現

軟件實現考慮到系統的簡便性和可維護性，移植了TI公司的Z-Stack協議棧。其主要思想是對輪循機制，系統內的設備在有通信請求時對發送模塊發送請求，其余時間則保持待機狀態以降低功耗。

ARM9與CC2430通信采用中斷方式完成，當系統上電完成初始化后，按照輪循機制查詢各設備中是否有數據就緒的，如果有就調用設備處理函數處理，否則繼續查看下一設備。初始化部分代碼如下：

5 結語

本文研究了ZigBee通信網絡的通信協議與通信模式，在此基礎上研究了基于ZigBee的點餐系統的實現方案，基于ZigBee自組織網絡的可靠性，配合成熟的專用芯片，該系統可以實現餐廳內近距離范圍內有效的數據傳輸，將會為餐飲行業縮減很大的人力成本。

［1］馬斌，趙遼英.ZigBee無線傳感器網絡在點餐系統中的應用［J］.計算機系統應用，2010（1）：119-122.

Design of Ordering System Based on ZigBee Technology

Chen Peng
（Electronic Communication Engineering Department，Henan Insitute of Technology，Xinxiang Henan 453003）

This paper stated the characteristics of the ZigBee technology,briefly analyzed the basic mode of the cur?rent food and beverage industry,and provided a design of communication system based on ZigBee wireless ad hoc net?work.At the same time,this paper introduced the design of ordering system under this mode,including the design of hardware and software,ordering system of self-organizing network and so on.Due to the low power consumption and reliability of ZigBeed,the ordering system has the advantages of low cost,low power consumption,high reliability, long communication distance and other advantages.

information ordering method；ZigBee technology；wireless networking

TP311.52

：A

：1003-5168（2017）01-0030-02

2016-12-16

陳鵬（1987-），男，碩士，研究方向：圖像視頻壓縮、信號處理。