基于nRF24E1的無線點菜系統(tǒng)架構(gòu)

    隨著社會生產(chǎn)力的蓬勃發(fā)展和人民生活水平的日益提高，餐飲業(yè)的發(fā)展和競爭也日趨白熱化，其范圍已經(jīng)從原先的經(jīng)營規(guī)模、商品價格等硬件因素漸漸擴(kuò)大到經(jīng)營策略、服務(wù)質(zhì)量、管理效率等軟件因素上來。

　　無線點菜系統(tǒng)作為整個餐飲管理系統(tǒng)的重要組成部分，對企業(yè)的管理水平和服務(wù)質(zhì)量起著決定性的作用。目前無線點菜已經(jīng)成為衡量餐飲業(yè)檔次的重要標(biāo)志之一，因此越來越多的餐飲企業(yè)都陸續(xù)地使用了先進(jìn)的無線點菜系統(tǒng)。

1無線片上系統(tǒng)nRF24E1

　   無線片上系統(tǒng)對高頻電路與外圍電路進(jìn)行了大量集成。它將全部的高頻部分電路和許多外圍元件集成到了電路內(nèi)部，僅需要很少的外圍電路就能建立一個無線通信系統(tǒng)；使微處理器和高頻線路間實現(xiàn)完美的配合，將數(shù)字電路對高頻通信的影響減到最??；將高頻通信的處理，簡化為對寄存器的簡單操作處理。所以，采用無線片上系統(tǒng)，是開發(fā)低成本、低功耗無線通信應(yīng)用系統(tǒng)的理想方案之一；而nRF24E1正是一種主流的、優(yōu)秀的無線片上系統(tǒng)。

　　nRF24E1是一種工作頻率可達(dá)2.4GHz的無線射頻收發(fā)芯片。內(nèi)部嵌有與8051兼容的微控制器和10位9輸入的A／D轉(zhuǎn)換器，可以在

1.9～3.6 V的電壓下穩(wěn)定工作；內(nèi)部還有電壓調(diào)整器和VDD電壓監(jiān)視，通道開關(guān)時間小于200μs，數(shù)據(jù)速率為1Mbps，無需外接SAW濾波器。

　　nRF24E1是目前世界首推的全球2.4 GHz通用的、完整的低成本射頻系統(tǒng)級芯片。無線收發(fā)部分有與nRF2401同樣的功能。該功能由外部并行口和外部SPI啟動，每一個待發(fā)信號對于處理器來講都可以作為中斷來編程，或者通過GPIO端口實現(xiàn)。nRF24E1是一個可以在世界公用的頻段范圍(2.4～2.5 GHz)內(nèi)實現(xiàn)無線通信的芯片。收發(fā)機(jī)包含1個完全集成的分頻器、放大器、調(diào)節(jié)器和2個收發(fā)單元。輸出能量、頻段和其他射頻參數(shù)，可通過射頻寄存器方便地編程調(diào)節(jié)。在發(fā)送模式下，電流消耗只有10.5 mA；在接收模式下，只有18 mA，所以功耗相當(dāng)?shù)汀?/P>

　　從圖1可以看到，nRF24E1由1個8051微控制器內(nèi)核和1個nRF2401無線收發(fā)芯片等組成。芯片包括：增強(qiáng)型8051內(nèi)核、無線收發(fā)器nRF2401、9路l00ksps的10位A／D轉(zhuǎn)換器、UART異步串口、SPI接口、PWM輸出、RC振蕩器、看門狗和喚醒定時器以及內(nèi)置的專門穩(wěn)壓電路等。

　　

 　　在nRF24E1的內(nèi)部存儲空間中，512字節(jié)ROM用于存儲引導(dǎo)程序。上電后，它可將EEPROM中存儲的程序下載到4 KB RAM的程序運行空間，另外的256字節(jié)RAM為數(shù)據(jù)存儲器。無線收發(fā)器nRF2401可以通過軟件編程來設(shè)定接收地址、收發(fā)頻率、發(fā)射功率、無線傳輸速率、無線收發(fā)模式，以及CRC校驗和的長度和有效數(shù)據(jù)的長度等無線通信參數(shù)。

　　圖2為nRF24E1的典型應(yīng)用電路。從圖中看到，采用Nordic nRF24E1無線單片機(jī)芯片設(shè)計的線路非常簡單，外圍零件很少，也非常容易進(jìn)行設(shè)計開發(fā)。

　　

 　　nRF24El體積小、功耗低．非常適用于對體積和功耗要求較高的應(yīng)用場合；可廣泛應(yīng)用于計算機(jī)外設(shè)、無線耳機(jī)、玩具、游戲手柄、汽車電子、醫(yī)療器械、遙控和工業(yè)傳感器等方面。

2 無線點菜系統(tǒng)的具體架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)功能

　　由于本無線點菜系統(tǒng)是針對中小型餐飲企業(yè)設(shè)計開發(fā)的，因此該系統(tǒng)設(shè)計主要突出了操作設(shè)備成本低廉，安裝簡易，數(shù)據(jù)傳輸快捷，用戶操作方便，客戶查詢界面清晰，最終消費過程明了等應(yīng)用特點，為餐飲企業(yè)解決勞動力密集、管理過程繁雜、易出現(xiàn)跑冒滴漏等問題，并杜絕由此引起的不良后果；同時，針對餐飲企業(yè)的規(guī)模和開放式點菜特點，要求該系統(tǒng)在容量、穩(wěn)定性、嚴(yán)密性等方面有良好的表現(xiàn)。 該系統(tǒng)采用了目前較先進(jìn)的8051無線片上系統(tǒng)(SoC)和無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)；同時，通過無線網(wǎng)卡實現(xiàn)點菜系統(tǒng)后臺服務(wù)器與汁算機(jī)收銀管理系統(tǒng)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)從點菜、出菜、加菜、撤菜等到菜品進(jìn)廚房、到結(jié)賬的全過程自動化。

(1) 餐廳內(nèi)就餐

　　①迎賓及點菜：餐廳服務(wù)員引導(dǎo)顧客到餐臺就座，服務(wù)員根據(jù)顧客要求通過無線發(fā)送／接收終端完成點菜或由顧客自己完成點菜，點菜后通過終端顯示設(shè)備為顧客顯示菜單確認(rèn)。

　?、跀?shù)據(jù)傳輸：通過無線發(fā)送／接收終端將點菜數(shù)據(jù)無線發(fā)送上傳給服務(wù)器。

　?、鄞蛴〔藛危悍?wù)器經(jīng)過后臺處理，分別在冷菜、熱菜、面點、酒水等制作問通過廚房打印機(jī)打印出廚房單(可打印條碼)，在傳菜部打印出傳菜單。

　?、芘洳瞬⒊霾耍簭N房根據(jù)菜單完成配制菜肴，出菜時傳菜部自動掃描劃單后為顧客上菜。

　?、萁Y(jié)賬：最后由收款員在收銀臺打出結(jié)賬單為顧客結(jié)賬。

　?、藓笈_數(shù)據(jù)庫管理：定時統(tǒng)計并清理當(dāng)天營業(yè)數(shù)據(jù)。

(2) 餐廳外點外賣

　　由于點外賣的很多不確定因素，本外賣點菜子系統(tǒng)采用會員制管理。具體操作過程如下：

　?、僮?。顧客到餐飲企業(yè)指定部門辦卡，包括填寫會員信息、設(shè)置密碼、卡內(nèi)充值等，并領(lǐng)取無線點菜終端使用說明書一份。

　?、诘卿?。想要點外賣的顧客可以在該餐飲企業(yè)所設(shè)的任意點菜終端輸入用戶號及密碼(刷卡)登錄系統(tǒng)。

　　③終端點菜。顧客通過無線發(fā)送／接收終端實現(xiàn)點菜，點菜后確認(rèn)完成。

　?、軘?shù)據(jù)傳輸。通過無線發(fā)送／接收終端將點菜數(shù)據(jù)無線發(fā)送上傳給服務(wù)器。

　?、荽蛴〔藛?。服務(wù)器經(jīng)過后臺處理，分別在冷菜、熱菜、面點、酒水等制作間通過廚房打印機(jī)打印出廚房單(可打印條碼)，在傳菜部打印出傳菜單。

　?、夼洳瞬⑼馑汀N房根據(jù)菜單完成配制菜肴，出菜時傳菜部自動掃描劃單后由指定服務(wù)員送菜。

　　⑦結(jié)賬。點菜確認(rèn)5 min后，自動實現(xiàn)卡內(nèi)扣款。

　?、嗪笈_數(shù)據(jù)庫管理。定時統(tǒng)計并清理當(dāng)天已完成交付業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。

2.2 業(yè)務(wù)流程

　　該無線點菜系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖3所示。餐廳內(nèi)的就餐點和餐廳外的外賣點都可以通過無線發(fā)送／接收終端輔助完成點菜，并通過無線傳輸將點菜數(shù)據(jù)傳送至后臺服務(wù)器，再由服務(wù)器進(jìn)行分

單打印和數(shù)據(jù)無線傳輸至收銀用機(jī)、傳菜用機(jī)；根據(jù)所得數(shù)據(jù)，收銀機(jī)結(jié)賬并打印賬單，傳菜機(jī)打印、傳菜、劃單，最后由服務(wù)員完成送菜、上菜。

　　

　　 

　　
2.3 系統(tǒng)設(shè)計

　　無線點菜系統(tǒng)中點菜模塊外觀及總體設(shè)計如圖4所示。其中發(fā)送、接收端通過nRF24E1芯片實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。

　　        

     無線點菜系統(tǒng)中點菜模塊流程如圖5所示。

　　

 　　首先由用戶在點菜終端輸入用戶號和密碼(刷卡)登錄，餐廳內(nèi)的就餐點由服務(wù)員輸入信息進(jìn)入系統(tǒng)，餐廳外的外賣點只有注冊會員能夠輸入信息進(jìn)入系統(tǒng)。

　　當(dāng)驗證用戶合法后，用戶可以進(jìn)行點菜操作。點菜時直接通過菜肴的編碼和加減運算符組合輸入即可實現(xiàn)點菜，方便快捷。具體編碼可參考無線點菜終端使用說明書。例如，要點的菜肴分別是：糖醋排骨(編碼為3016)，番茄炒蛋(編碼為3125)．清蒸鯽魚(編碼為3226)，鹽水白蝦(編碼為3265)，米飯(編碼為5001)。其中米飯要兩份。通過無線點菜終端輸入"3016+3125+3226+3265+5001+5001"，然后按"確認(rèn)"鍵即可。

　　用戶點菜輸入并確認(rèn)后，無線點菜終端將用戶已點菜肴信息顯示輸出；用戶核對無 誤，再次"確認(rèn)"點菜，如需加菜、減菜，可按"取消"鍵回到上一步；同樣通過菜肴的編碼和加減運算符組合輸入來實現(xiàn)加／減菜。例如，要加的菜肴是芋艿排骨煲(編碼為 3028)，紅燒帶魚(編碼為3212)；要減的菜肴是糖醋排(骨編碼為3016)，清蒸鯽魚(編碼為3226)，則通過無線點菜終端輸入"+3028+3212-3016-3226"，然后按"確認(rèn)"鍵即可。

　　用戶完成點菜后，無線點菜終端會將點菜數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程服務(wù)器，并給出"您已成功點菜!"的顯示信息，用戶此時可以退出系統(tǒng)。對于餐廳外的外賣點，5 min內(nèi)用戶不再進(jìn)入系統(tǒng)修改或取消點菜信息則自動從用戶卡中扣款完成結(jié)賬，并在指定時間內(nèi)為用戶烹制好所點菜肴送到指定位置。

2.4 數(shù)據(jù)流程

　　無線點菜系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流程框圖如圖6所示。

　　整個點菜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要是餐廳外外賣點或餐廳內(nèi)就餐點的顧客用餐點菜數(shù)據(jù)。其中數(shù)據(jù)的傳輸方式是按照IEEE802.11b協(xié)議，以無線傳輸方式發(fā)送至后臺服務(wù)器接收端，再由服務(wù)器處理后發(fā)送給收銀工作站和傳菜工作站等。

　　顧客點菜完成后，點菜數(shù)據(jù)首先通過無線點菜終端發(fā)送，接收端將該數(shù)據(jù)接收到后臺服務(wù)器處理，服務(wù)器再將處理好的點菜數(shù)據(jù)實時傳輸給收銀工作站、傳菜工作站和廚房的各遠(yuǎn)程打印機(jī)。收銀工作站可以根據(jù)所收到的點菜數(shù)據(jù)進(jìn)行賬務(wù)管理；傳菜工作站可以根據(jù)所收到的點菜數(shù)據(jù)進(jìn)行傳菜管理；廚房的各打印機(jī)響應(yīng)到后臺數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程打印命令會自動打印出對應(yīng)菜單，廚房各部門根據(jù)所打印菜單配制菜肴。

　　例如，在餐廳內(nèi)顧客的點菜數(shù)據(jù)為"3016+3125+3226+3265+5001+5001 001 003"("001"表示1號餐座，"003"表示3號服務(wù)員)。當(dāng)后臺服務(wù)器接收到該數(shù)據(jù)后，通過訪問點菜數(shù)據(jù)庫和用戶數(shù)據(jù)庫，得到對應(yīng)菜肴編碼信息和用戶信息，形成新的點菜菜單，即3016糖醋排骨$18，3125番茄炒蛋$8，3226清蒸鯽魚$16，3265鹽水白蝦$25，5001米飯$1*2(米飯是2份)，1號餐桌，3號服務(wù)員。用戶點菜確認(rèn)完成后，無線點菜終端會自動在點菜信息之后加上"空格"、"終端號"和"空格"、"用戶號"，然后，服務(wù)器將這份新的點菜菜單傳輸給收銀工作站、傳菜工作站和廚房的各遠(yuǎn)程打印機(jī)。

    如果是餐廳外就餐點，"終端號"只表示該終端的編號和位置，"用戶號"則為顧客的注冊會員號，對應(yīng)該用戶的相關(guān)信息，包括用戶姓名及外賣送菜地點等。例如，顧客的外賣點菜數(shù)據(jù)為"3028+3125+3212+3265+5001+5001 102 223"。當(dāng)后臺服務(wù)器接收到該數(shù)據(jù)后，通過訪問點菜數(shù)據(jù)庫和用戶數(shù)據(jù)庫，得到對應(yīng)菜肴編碼信息和用戶信息，形成新的點菜菜單，即3028芋艿排骨煲$20，3125番茄炒蛋$8，3212紅燒帶魚$18，3265鹽水白蝦$25，5001米飯$l*2(米飯是2份)，102號終端(新世紀(jì)3#5)，223號用戶(新世紀(jì)3#504趙先生)。之后，賬務(wù)管理、傳菜管理和廚房配制菜所看到的菜單就都是這張由后臺服務(wù)器處理過的新的菜單，最后反饋給用戶的賬單也是收銀工作站在這張新菜單基礎(chǔ)上核算形成的。

結(jié) 語

　　nRF24E1作為一種主流的、典型的無線片上系統(tǒng)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于日常生活中各個方面的無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計開發(fā)中。本無線點菜系統(tǒng)就是利用nRF24E1無線收發(fā)芯片實現(xiàn)的，降低了成本，簡化了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，減小了設(shè)備體積，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。結(jié)合文中的基礎(chǔ)理論知識和具體的系統(tǒng)架構(gòu)方法，

可以進(jìn)行深入的研究和探討，在切實了解nRF24E1的原理和特點的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)其在無線研發(fā)方而的更大發(fā)展。