林 倩，胡單輝，陳思維

（青海民族大學(xué)物理與電子信息工程學(xué)院，青海西寧810007）

隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活發(fā)生了巨大改變，各行各業(yè)的服務(wù)設(shè)施也逐漸向無(wú)線(xiàn)化、智能化方向發(fā)展[1].在餐飲服務(wù)業(yè)，點(diǎn)餐方式也由傳統(tǒng)人工模式向自動(dòng)化模式轉(zhuǎn)變[2-3].傳統(tǒng)人工模式使用紙質(zhì)菜單點(diǎn)菜，需要服務(wù)人員移步到餐桌前抄寫(xiě)顧客點(diǎn)菜菜單.用餐高峰時(shí)段，顧客需排隊(duì)等候點(diǎn)單，餐館人手不足、點(diǎn)餐慢、上餐慢、結(jié)算賬單慢等缺點(diǎn)突顯，導(dǎo)致服務(wù)效率低下.然而自動(dòng)化模式解決了這些問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)排隊(duì)掛號(hào)、自助點(diǎn)餐、催餐、線(xiàn)上結(jié)賬等功能，大大節(jié)省了人工，提升了餐廳服務(wù)質(zhì)量和效率.

本文以單片機(jī)技術(shù)為核心設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)點(diǎn)餐系統(tǒng).該系統(tǒng)具有界面簡(jiǎn)潔、功能強(qiáng)大、體積小、價(jià)格低廉、便捷高效等特點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)生活中具有很強(qiáng)的實(shí)用性和普遍性，可以大大提升餐飲服務(wù)業(yè)的效率，進(jìn)一步促進(jìn)餐廳智能化進(jìn)程.

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路

該系統(tǒng)以STC15W32S4 單片機(jī)為控制核心構(gòu)成主機(jī)和從機(jī)兩部分.主機(jī)部分供商家使用，包括單片機(jī)電路、藍(lán)牙模塊、按鍵電路、LCD12864 電路和YSM3 語(yǔ)音播放模塊. 主機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示，由單片機(jī)電路獲取藍(lán)牙模塊接收到的從機(jī)的點(diǎn)餐信息，控制LCD12864 電路和YS-M3 語(yǔ)音播放模塊實(shí)現(xiàn)信息顯示和播報(bào)，同時(shí)當(dāng)信息較多時(shí)，可通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)查找功能.

圖1 主機(jī)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Block diagram of the host

從機(jī)部分供顧客使用，主要由單片機(jī)電路、藍(lán)牙模塊、按鍵電路和液晶顯示電路四部分組成.從機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示，顧客通過(guò)按鍵將信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)控制LCD12864 將點(diǎn)餐信息顯示，接著通過(guò)藍(lán)牙模塊將點(diǎn)菜信息傳送給主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)餐功能.

圖2 從機(jī)結(jié)構(gòu)框圖Fig.2 Block diagram of slave

主機(jī)和從機(jī)均主要通過(guò)單片機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通，從而實(shí)現(xiàn)自主點(diǎn)餐功能.從機(jī)即顧客自主利用按鍵選擇進(jìn)行下單服務(wù)，確認(rèn)菜品.主機(jī)通過(guò)藍(lán)牙接收從機(jī)的菜單確認(rèn)信息，然后分單傳遞給后廚做菜，實(shí)現(xiàn)有效點(diǎn)餐.同時(shí)，系統(tǒng)支持一對(duì)多的傳輸模式，可以供多桌顧客點(diǎn)菜下單、催單、自動(dòng)結(jié)算買(mǎi)單等業(yè)務(wù).

1.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

通過(guò)功能需求分析，該系統(tǒng)分為一個(gè)主機(jī)和多個(gè)從機(jī).從機(jī)供顧客通過(guò)按鍵選定菜單和桌號(hào)，自動(dòng)計(jì)算用餐金額等基本功能；通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)點(diǎn)餐需求，同時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送點(diǎn)餐信息和對(duì)應(yīng)桌號(hào)給主機(jī)；主機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)點(diǎn)餐信息和桌號(hào)；各從機(jī)可以通過(guò)按鍵進(jìn)行買(mǎi)單提示，及時(shí)顯示總消費(fèi)金額.在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)點(diǎn)餐功能的基礎(chǔ)上完善了點(diǎn)餐過(guò)程，同時(shí)可以追加菜品以滿(mǎn)足顧客之需，并且增加了催菜提醒，讓顧客在等待過(guò)長(zhǎng)時(shí)間后可以反饋給商家，商家以此可加快速度或調(diào)整出菜順序.

圖3 主機(jī)系統(tǒng)原理圖Fig.3 Schematic diagram of the host system

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 硬件系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)硬件由主機(jī)和從機(jī)兩部分組成.主機(jī)系統(tǒng)原理圖如圖3 所示，主機(jī)硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)電路、電源電路、藍(lán)牙模塊、按鍵電路、顯示電路和語(yǔ)音模塊.從機(jī)系統(tǒng)原理圖如圖4 所示，從機(jī)硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)電路、電源電路、藍(lán)牙模塊、按鍵電路和顯示電路.

圖4 從機(jī)系統(tǒng)原理圖Fig.4 Schematic diagram of slave system

2.2 單片機(jī)系統(tǒng)

單片機(jī)系統(tǒng)如圖5 所示，該系統(tǒng)以STC15W32S4單片機(jī)為核心構(gòu)成微控制器.該微控制器的功能部件主要有中央處理器、中斷系統(tǒng)、隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、外部設(shè)備接口模塊以及與各個(gè)功能部分相連接的總線(xiàn)[4-5].STC15W32S4 單片機(jī)其內(nèi)部設(shè)置有非?？煽康膹?fù)位電路，無(wú)需外部進(jìn)行復(fù)位.其內(nèi)部自帶R/C 振蕩電路，外部不需要搭建單片機(jī)最小系統(tǒng)電路[5-6].

圖5 單片機(jī)系統(tǒng)Fig.5 Single chip microcomputer system

2.3 顯示電路

本系統(tǒng)選用LCD12864 液晶顯示屏作為顯示模塊.這種顯示屏有串行和并行兩種連接方式.串行連接方式使用的引腳較少，更適合本系統(tǒng)電路使用[7].LCD12864 電路圖如圖6 所示.

圖6 LCD12864 電路圖Fig.6 LCD12864 circuit diagram

2.4 電源電路

電源電路部分使用三節(jié)可充放電式1.5 V 直流5 號(hào)干電池.這樣選擇主要是考慮到顧客使用的方便性，可以傳遞使用.電源電路如圖7 所示.

圖7 電源電路圖Fig.7 Power supply circuit diagram

2.5 按鍵電路

按鍵電路如圖8 所示，該電路通過(guò)二極管實(shí)現(xiàn)“線(xiàn)與”功能.當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，按鍵輸入端為高電平，任意一個(gè)按鍵按下，按鍵輸入端都由高電平變?yōu)榈碗娖?把按鍵輸入端接入單片機(jī)的外部中斷口，配置單片機(jī)外部中斷為下降沿觸發(fā)模式[8-9]. 當(dāng)有按鍵按下時(shí)，高低電平的變化正好觸發(fā)外部中斷，單片機(jī)讀取按鍵信息[9].該電路解決了只把獨(dú)立按鍵接到IO口、只能定時(shí)掃描的缺點(diǎn)，不僅避免錯(cuò)漏按鍵信息，而且提高了對(duì)按鍵信息的響應(yīng)性，提升了產(chǎn)品體驗(yàn).

圖8 按鍵電路Fig.8 Button circuit

2.6 藍(lán)牙模塊

本系統(tǒng)選擇使用HC-06 藍(lán)牙芯作為無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊.它通過(guò)連接單片機(jī)P30、P31 兩個(gè)端口實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的控制和數(shù)據(jù)的傳輸. 該模塊具有高性能的無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能，功耗低，傳輸范圍廣，可以滿(mǎn)足一般餐館的使用需求[10-12].

2.7 語(yǔ)音播放模塊

為了縮減顧客在等候上菜時(shí)間，系統(tǒng)選用YSM3 語(yǔ)音播放模塊，增加提醒上菜功能.YS-M3 語(yǔ)音播放模塊通過(guò)連接單片機(jī)P14、P15 兩個(gè)端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸.該模塊自帶3 W 的功放，音量可以通過(guò)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有低電平觸發(fā)、對(duì)地觸發(fā)兩種模式，可直接與單片機(jī)連接使用[12].

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)程序分為主機(jī)程序和從機(jī)程序兩部分，各使用一個(gè)單片機(jī)芯片.主機(jī)主程序流程圖如圖9所示，主機(jī)上電后，單片機(jī)先進(jìn)行LCD12864 初始化、串口初始化和YS-M3 語(yǔ)音播放模塊初始化.接著通過(guò)藍(lán)牙接收從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，在LCD12864 上顯示用餐信息.之后不斷查詢(xún)是否有與按鍵相連的I/O 口為低電平，從而判斷是否有按鍵按下. 若檢測(cè)到按鍵被按下，顯示屏上顯示對(duì)應(yīng)桌號(hào)信息，反之不斷查詢(xún)，等待下一步操作.

圖9 主機(jī)主程序流程圖Fig.9 Main program flow chart

從機(jī)主程序流程圖如圖10 所示，從機(jī)上電后，單片機(jī)首先對(duì)LCD12864 進(jìn)行初始化、對(duì)串口進(jìn)行初始化.然后進(jìn)行藍(lán)牙對(duì)接，在LCD12864 上顯示菜譜.之后不斷查詢(xún)是否有與按鍵相連的I/O 口為低電平，從而判斷是否有按鍵按下. 若檢測(cè)到按鍵被按下，則通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送點(diǎn)餐信息給主機(jī)，完成點(diǎn)菜服務(wù)；反之，不斷查詢(xún)，等待下一步操作.

4 實(shí)物調(diào)試

實(shí)現(xiàn)點(diǎn)餐、催餐、顯示、播報(bào)、自動(dòng)結(jié)算等功能，達(dá)到設(shè)計(jì)需求.

根據(jù)系統(tǒng)原理圖，在PCB 板上焊接好實(shí)物，進(jìn)行系統(tǒng)軟硬件測(cè)試.主、從機(jī)實(shí)物測(cè)試結(jié)果如圖11、12所示.測(cè)試結(jié)果表明，此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)點(diǎn)餐系統(tǒng)能夠

圖11 主機(jī)測(cè)試結(jié)果Fig.11 Host test results

圖12 從機(jī)測(cè)試結(jié)果Fig.12 Slave test results

5 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)點(diǎn)餐系統(tǒng)，它以單片機(jī)為核心，由液晶顯示模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊和按鍵模塊等組成.本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自助點(diǎn)餐、液晶顯示、語(yǔ)音播報(bào)、催餐、自動(dòng)結(jié)算等功能.該系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、界面簡(jiǎn)潔，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和操作性，可行性強(qiáng)，符合時(shí)代潮流，市場(chǎng)前景廣闊.