无线酒店点菜系统设计.docx

1、无线酒店点菜系统设计摘 要无线酒店点菜系统以单片机（AT89S52）为核心，由控制部分、显示部分和无线通信的传输部分（射频模块）三大部分组成。无线通信传输部分是基于Nordic公司的nRF905无线收发芯片设计的，其设计功能是完成数据的无线传输。在系统设计中采用了模块化的设计思想，按照系统功能划分为无线数据发射模块和无线数据接收模块。该系统功能通过软硬件结合来实现，电路简单明了，系统稳定性很高。本系统开发的最终硬件成果是无线通信模块在单片机的控制下分为发送和接收两部分，其中发送部分是由单片机在产生数据以后通过单片机串行口送到模块由模块发送，而接收部分是由模块接收到数据以后，由单片机控制通过通用

2、串行口显示出来。关键词 nRF905； 无线数据传输； AT89S52；ABSTRACTThe design of wireless hotel ordering system is based on SCM (AT89S52), which makes up of control part, display part and wireless data transmission part. Module is based on Nordic Company nRF905 transceiver chip design, and its function is to complete the

3、design of wireless data transmission. The system design adopts the thought of modular design, which can be categorized into wireless data transmission module and wireless data receiver module, Most functions of this system are realized by hardware, the electric circuit is reliable, and the system ca

4、n achieve higher stability. The ultimate achievement in hardware of the system is that wireless communication module is divided into sending part and receiving part under the control of SCM . In the sending part, data are generated by the SCM ,and they are sent by the module through the microcontrol

5、ler serial port , and in the receiving part , module receives data, and the data are displayed by the universal serial port under the control of microcomputer .Key Words ： nRF905; wireless data transmission; AT89S52 ; 1 引言餐饮业被称为中国的黄金产业，拥有巨大的消费市场，随着人民生活水平和生活方式的转变，对餐饮业的新需求也随时代而不断变化。在餐饮市场中，过去拼价格、拼菜品、比档

6、次、比服务等竞争手段已不稀奇。在现今网络经济时代，许多餐饮企业逐渐依靠灵敏的电子信息工具，不断提高市场应变能力。在火爆的餐饮市场中，电子商务的崛起，为餐饮业带来了机遇和挑战。1.1 电子商务的崛起为餐饮业带来了机遇和挑战在北京繁华的街道上，你随便走进一家餐馆酒店，就会发现，计算机银台录入菜单这样的设备已经颇为普遍。类似这样的电子化设备，投资相对低廉，使用者大多是一些中低档家常菜馆。而一些大的餐馆酒店，在餐馆内部电子化方面，则更为明显和突出。对于生意火爆的餐馆酒店来说，在点菜过程当中使用这种电子化的方式大大节约了时间。客人可以根据电子菜单提供的菜单选择要点的菜品，厨师根据菜单很快就能了解到顾客的

7、需要，避免了顾客高峰期带来的混乱，提高了上菜的速度，也提高了酒店的翻台率，进而提升了酒店的效益。电子信息系统的优势就是它能针对酒店的所有环节采用信息手段进行整合。对于经营者来说，酒店采用电子信息化系统也方便了管理。酒店的老板可以通过总机电子化系统查询营业收入统计、员工业绩统计、人均消费额、翻台率等。此外，还可以用图形或者表格的形式进行各种数据分析，例如财务状况分析、营销决策分析、营业收入分析等。采用电子信息化管理系统的酒店有一个共同的特征，就是在对于菜谱的更新和筛选上都显得很有信心。过去大多商家都用意见卡的方式收集资料，现在这种麻烦迎刃而解了，新的依据就是信息管理系统的统计结果。因为电脑里的点

8、菜记录信息中，充分反映出消费者的需求，所以也方便了商家统计近期哪些菜品比较受欢迎，哪些反映比较冷淡。这样每过一段时间就能筛选、更新菜谱，对于顾客的消费需求也比过去把握得好些。餐饮业非常看重回头客，在充分了解顾客的需求之后，推出来的菜品当然会受欢迎。从某种程度上看，数字化的统计数据远比意见卡来得更直接、可信。目前，酒店的电子化虽然在业内逐步呈蔓延趋势，电子化的内部管理方式在餐饮业内毕竟还没有处于主流之位。要想在整个市场上普及起来，还需一个比较长的过程，因为传统的方式还有它的生存空间，所以要普及首先要在大多数小型酒店里运用起来。1.2 一种新型的点菜系统介绍在目前的餐馆里，客人点菜时总要有服务员在

9、旁边等候，不仅要记录客人所点的菜，还要回答客人提出的各种关于菜的口味等问题。当顾客比较多时，服务员就会应接不暇，不仅耽误了顾客的时间，还影响了顾客对饭店的印象，并且顾客对已点菜的数量尤其是价钱往往不能很及时地了解。为克服传统点菜方式的弊端，提出一种新型的电子点菜系统。它功能齐全、使用方便，如在餐饮业得以推广，可大大提高服务质量，并节省许多人力物力。例如ALTERA公司在MAX+PLUSII环境下利用VHDL语言编程，用FPGA芯片得以实现的电菜系统：采用电子菜谱，客人点菜的时候，基本不需要服务员的陪伴，而且能实时地了解菜的特色，且对已点过的菜的数量和价钱一目了然，方便了顾客的消费，同时也减轻了

10、餐馆的服务压力。从商家的角度来讲，商家可以通过安装在总机软件上的菜名更改名字和价钱。更改菜的单价时需要输入密码，并且密码也可以更改，保证商家对菜的信息进行任意的控制。1.3 国内的发展状态无线酒店点菜系统的研究发展还处于初级阶段，信息化的发展使无线点菜系统广泛应用成为必然。无线数据传输主要由无线数据终端、主机和主控制机组成。整个系统的各个部分都是服务于无线数据传输这个目的，所以在整个系统的软件设计中，无线数据的传输部分（射频模块）就为最主要部分。射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频

11、电流，射频技术在无线通信领域具有广泛的、不可替代的作用。射频技术的发展得益于多项技术的综合发展，所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、无线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播特性。随着技术的不断进步，射频模块产品的种类将越来越丰富，应用也越来越广泛。基于射频的无线数据传输技术以其独特的优势，逐渐的被广泛应用于工业自动化、商业自动化和交通运输控制管理等领域。随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大，射频产品的成本将不断的降低，其应用将越来越广泛。 在无线传输芯片制造方面，由于微电子技术的飞速发展，现在RF无线数据传输的发射与接收电路已经实现了集成化，其组成电路也更趋于简单，只

12、需要较少的外围辅助元件就可以实现数据的无线收发。用于数据传输的芯片按照数字调制方式分主要包括振幅键控(ASK),频移键控(FSK)，移相键控(PSK)三种方式，而短距离传输芯片常采用FSK调幅方式。其频率发生器种类繁多，但基本上分为三类：第一种采用LC振荡器，可靠性低，但是价格便宜；第二种是采用声表面波振荡器，频率稳定性高于LC振荡器；第三种采用锁相环技术，晶振稳频，性能比较优良，价格也比较昂贵。这类芯片发射功率比较小，适合于用于短距离的数据采集，其中国际通用的数传频率433MHz，传输速率多为2400bps, 4800bps, 9600bps等。 在国内，应用这些高集成度的芯片嵌入要开发的系

13、统中，广泛应用到国民经济的各个领域中：如无线数据采集传输系统，车辆监控，小型无线网络，无线抄表，工业数据采集系统，无线遥控系统，生物信号采集，水文气象监控，机器人制造，无线232数据通信等等。这些应用为国家和企业节省了大量人力物力，使我们现代办公和生活更加方便安全。2 系统方案的总体设计2.1 概况整个系统的各个部分都是基于无线数据传输这个条件，所以在整个系统的硬件设计中，无线数据的传输和控制部分为最主要部分。无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种。该系统构成点对点的无线数据传输系统。单片机与单片机之间以无线数据传输方式传送控制信息或数据信息。该系统实物主要有两部分组成：智能点菜器

14、和点菜信息接收器，主要实现在无服务员陪伴的情况顾客控制点菜器完成点菜功能。在智能点菜器上设有LCD液晶显示及键盘电路，方便的进行人机对话。2.2 系统构成无线酒店点菜系统的设计思路及实现方案，正是基于无线射频芯片 nRF905和AT89S52单片机的无线数据传输模块的硬件设计。并对系统在不同条件下的传输距离、传输数据的正确性等进行了测试。该系统性能稳定，具有较强的抗干扰能力。主机CPU与数据终端都选用AT89S52单片机。第一：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。第二： AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工

15、业80C51 产品指令和引脚完全兼容。第三：片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。正是由于AT89S52的诸多的优点，所以我们选择其作为系统的核心部件。无线收发芯片nRF905内包含有发射功率放大器、低噪声接收放大器、晶体振荡器、锁相环、压控振荡器、混频器等电路，工作频率为ISM频段433MHz，采用FSK调制解调、晶体振荡和PLL频率合成技术，接收灵敏度为-105dBm，发射功率为lOdBm，待机状态电流消耗仅10mA。在接收模式中，射频

16、输入信号被低噪声放大器放大，经由混频器变换，这个被变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波，经解调器解调，解调后的数字信号在Dout端输出。在发射模式中，压控振荡器的输出信号是直接送入到功率放大器，Din端输入的数字信号被频移键控后馈送到功率放大器输出。单片机与nRF905的系统方框图如图2-1。nRF905的应用电路如图2-2。图2-1 单片机与nRF905系统方框图图2-2 nRF905的应用电路图2.3 系统工作原理整个点菜系统的工作原理,当客人看到餐桌上的点菜器时，通过其中的液晶显示屏幕进行操作，按开始键即复位键进入欢迎界面。欢迎界面显示完毕后进入菜单界面，电子菜单列出了相对细致的分层。

17、分别是凉菜、热菜、主食等，客人通过具体类别前的数字进入子菜单。选择相应的菜品前的数字点菜，并按确认、取消建操作，最终确定菜品。菜品被厨房接收后，自动返回主菜单继续点菜，直到点菜结束。在这期间客人每确定一道菜品，菜品编号通过单片机89S52控制的nRF905传输到厨房终端的显示面板。厨房终端服务器每块显示面板对应相应的餐桌，便于厨房工作人员接收。整个系统的框图如图2-3所示。图2-3 系统框图3 系统整体硬件设计3.1 AT89S52简介主要性能1.与MCS-51单片机产品兼容2.8K字节在系统可编程Flash存储器3.1000次擦写周期4.频率范围：0Hz33MHz5.三级加密程序存储器6.3

18、2个可编程I/O口线7.三个16位定时器/计数器8.八个中断源9.全双工UART串行通道10.低功耗空闲和掉电模式11.掉电后中断可唤醒12.看门狗定时器13.双数据指针3.1.1 AT89S52功能描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

19、 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式：空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作；掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图3-1为AT89S52管脚图。图3-1 AT89S52管脚图3.1.2 AT89S52引脚特性VCC:电源 GND:地 P0口

20、：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。 在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P1.

21、0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表3-1所示：表3-1 P1口引脚功能表引脚号第二功能 P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入

22、使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送“ 1”。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。P3口的特殊功能表如表3-2所示。RST： 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周

23、期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。 ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行 MO

24、VX 或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个 ALE使能标志位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。表3-2 P3口的特殊功能表引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入） P3.1TXD（串行输出）P3.2INT0(外部中断 0) P3.3INT0(外部中断 0)P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器写选通)PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSE

25、N将不被激活。 EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。 为了执行内部程序指令，EA应该接Vcc 。 在flash编程期间，EA也接收12伏Vpp 电压。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。3.1.3 AT89S52单片机的最小系统最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图3-2为AT89S52单片机的最小系统。我们依然采用AT89S52单片机最小系统，在接收部分加上显示电路，可以采用动态显示或静态显示。动态显示，此种显示的优点是使用硬件少，价格低，

26、线路简单。但占用单片机时间长，只要单片机不执行显示程序，就立刻停止显示。静态显示，虽然使用元件多，且线路比较复杂，但是显示占用机时少，显示可靠，用起来比较方便。适合于单片机长时间做其他工作不管理显示的情况。我们选择动态显示。AT89S52的P0、P1、P2、P3四个8位并行I/O口均可以做普通I/O口用，每个口线可以单独用作输入或输出。此时它们是准双向口：在将某一口线作为输出口用时，必须先向该口的锁存器写1，将其置为高阻输入，方可读入引脚数据，若某口锁存器为0，则对应引脚被钳位在0状态，无法读出高电平输入。尽管均可作为I/O用，但驱动能力有所不同，P1、P2、P3是内部带上拉电阻的8位双向口，

27、可直接加负载。 图3-2 单片机最小系统3.2 电源电路3.2.1 整流滤波电路电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但是考虑到电池有成本高、体积大、需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点，因此我在设计电路时使用的是整流电源其具有经济可靠而又方便的优点。电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要把220V市电变换成直流电。我所采用的方法是用一个变压器先把220V交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分从而得到直流电。有些电子设备对电源的质量要求很高，所

28、以有时还需要再增加一个稳压电路。其原理图如图3-3所示。图3-3 稳压电源1、 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图3-4、图3-5所示。 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _图3-4 稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 u4 u5 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 图3-5 整流与稳压过程2、 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为： （2-1）其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一

29、般小型变压器的效率如表3-3所示：表3-3 小型变压器的效率副边功率 效率0.60.70.80.85 3、在稳压电源中我使用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压u4。u4与交流电压u2的有效值u2的关系为： (3-2)在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： (3-3)流过每只二极管的平均电流为： (3-4) 其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足： (3-5)其中：T = 20ms是50Hz交流电压的

30、周期。4、由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压u4会随着变化。因此，为了维持输出电压u4稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。(1) 固定电压输出稳压器常见的有LM78系列三端固定式正电压输出集成稳压器；三端是指

31、稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。(2) 可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317系列三端稳压器。 3.2.2 固定三端稳压器电路正常工作需要+5v电压,我选择的是LM7805固定式三端稳压器, 固定式三端稳压器的输出电压是固定的，通用的产品有LM78xx,LM79xx系列等，输出电压分5V，6V，9V，12V，15V，18V和24V等多种。型号的后两位数字表示稳压器的输出电压的数值，例如LM7805，表示输出电压为5V；LM7812则表示输出电压为12V。这类稳压器的最大输出电流可达1A。三端稳压器的外形和电路符号如图3-6所示。图3-6 外形和电路符号集成三端稳压器除具有一般的串联型稳压电路的基本组成环节，如基准电压，比较放大，调整等环节外，还有较全面的保护环节，因而性能更加稳定可靠。下图以LM7805为例，简述各组成部分的工作原理。(1) 调整环节：调整管是由构成的复合管，其集电极输入电压射极经接输出端。(2) 基准电压环节:基准电压电路由T1，及等构成，它是具有低噪声，低温漂特点的能