基于zigbee的智能点餐系统

基于基于 ZIGBEE 的智能点餐系统的智能点餐系统 所在院系： 通信与信息工程学院 作者：孙登攀 李一飞 黄伟强 2 基于基于 ZIGBEEZIGBEE 的无线点餐系统的设计与制作的无线点餐系统的设计与制作 摘要摘要 近年来，餐饮业的飞速发展使得它需要达到具有更完整的经营理念与管理 方法。电子点菜系统成为各个餐饮公司竞相追求的目标，结合一种新兴的无线 网络通讯技术 ZigBee,构建了一种低成本，低功耗的无线点餐系统。论述了 ZigBee 技术的特点，介绍了这种无线电子点菜系统的体系结构，同时基于 CC2530 无线单片机与 MSP430 单片机在本系统中的应用，阐述了该无线点餐系 统的硬件设计方法和软件设计流程。 关键词：无线通讯 ZigBee 430 单片机 智能点餐 1 1 引引 言言 随着信息技术的不断发展，带动了各行各业经济的最大化效益以及经营方 式的革新。消费行业也并不例外，比如在餐饮行业中，便捷，高效，极低的误 信率，智能无线点菜的方式越来越受消费者的欢迎以及店家的采纳。而 ZigBee 无线传感器网络技术在无线通讯行业可以说是首屈一指的新贵，本文即将介绍 的便是 ZigBee 技术与单片机所共同组成的一种低成本，低功耗的无线智能点菜 系统。 2 2 方案设计与论证方案设计与论证 2.12.1 总体方案论述总体方案论述 该无线点餐系统由 MSP430F149 单片机，CC2530（一块主机与两块从机） ， 键盘控制，液晶显示，上位机界面等模块构成。整个系统上电启动以后，上位 机出现餐厅管理系统登录界面，输入正确口令登入系统，便开始进行智能点餐 管理。手持终端单片机启动，对 LCD12864 液晶进行初始化界面，并且保持与 CC2530 模块的实时数据交换，然后进入按键扫描，随时准备接收从键盘传来的 数据，显示在液晶屏上，再经由终端 ZigBee 发向协调器，协调器通过串口将数 据上传至电脑管理界面并将数据转发给后厨终端，在后厨显示出所点菜品名称。 在一个管理系统内，可以有多个手持终端节点进行数据传送。总体框图如图 2- 1 所示。 图 2-1 协调器上位机管理系统上位机管理系统 液晶显示 MSP430F149 单片机 键盘控制 液晶显示 MSP430F149 单片机 键盘控制 终端节点 CC2530 1 号终端 N 号终端 串口 液晶显示 MSP430F149 单片机 键盘控制 终端 CC2530 后厨 终端节点 CC2530 4 系统框图 2.2 微处理器模块论证与比较 方案一：使用单片机 MSP430F149 作为系统的主控部分，此单片机使用灵 活方便，有较大内存容量，较强的指令寻址和运算功能等优点。 方案二：使用 Lanuchpad MSP430g2553 作为系统主控，该单片机具有体积 小，高集成度和 I/O 口利用率，内部资源丰富等优点。 但基于需要将菜品这个数据库存储在手持终端，还有性价比考虑，选择方 案一这个单片机作为主控微处理模块。 2.3 无线通信模块比较与论证 方案一：NRF905 无线模块。此模块由频率合成器，接收解调器，功率放大 器，晶体振荡器和调制器组成，不需要外加声表滤波器，ShockBurstTM 工作模 式，自动处理字头和 CRC（循环冗余码校验） ，使用 SPI 接口与微控制器通信， 配置非常方便。 方案二：CC2530 模块（ZigBee 技术协议硬件） 。它适应 2.4GHz IEEE802.15.4 的 RF 收发器，拥有极高的收发灵敏度和抗干扰性能，可编程的输出功率高达 4.5dBm。同时它有两个支持多种串行通信协议的 USART，支持广播通信，或一 个自组织网络中多个从机对协调器的单播。 结合该点餐系统所需，ZigBee 无疑是最好的选择，可以实现低成本，低丢 包率，时延小，多个终端与协调器的即时通信。 2.4 输入控制模块比较与论证 方案一：44 键盘。 此键盘占用 8 个 I/O 口资源，采用实时扫描查询，程序易于实现，且实时性 较高，同时对菜品进行数字编号，传送数据，易于校验数据的正确性。 方案二：采用触摸液晶屏 该方案使用触屏进行数据选择，反应直观，生动形象的达到了人机互动。 综合实际意义来说，键盘较之触屏具有更广泛的应用，更低廉的价格，以 及更精确便捷的操作。所以选择 44 键盘作为输入控制模块。 2.5 显示模块 采用 LCD12864 液晶屏显示。其优点是内部字库丰富，显示信息充足，可 以很形象的显示出直观的菜品信息，桌号以及点餐成功后界面等信息。占用的 I/O 资源比较少，不需要循环扫描，节省了大量的程序开销。在餐厅中，有可能 存在较为喧嚣或者需要保持静谧气氛的环境，所以需要在后厨等地方用液晶屏 较为直观呈现出来餐品的需求，而不是通过服务员之间的相互话音交流。 2.6 上位机部分 采用 C+ Builder 6 编程制作上位机图形界面以及管理系统，将餐厅的人员管理认证， 菜品编号、名称、价格，均存于数据库中。在点餐，统计价格结账时方便调用以及简洁明 了的呈现于顾客与店家面前。 3 3 系统硬件、软件的实现系统硬件、软件的实现 3.1 硬件设计 3.1.13.1.1 微处理器结构微处理器结构 本系统主控部分采用的是 MSP430F149，最小系统电路如图 3-1 所示。 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P4.0 P4.1 P4.2 P4.3 P4.4 P4.5 P4.6 P4.7 P5.0 P5.1 P5.2 P5.3 P5.4 P5.5 P5.6 P5.7 P6.3 P6.4 P6.5 P6.6 P6.7 12 34 56 78 910 1112 1314 JP JATG DVcc 1 P6.3/A3 2 P6.4/A4 3 P6.5/A5 4 P6.6/A6/DAC0 5 P6.7/A7/DAC1/SVSIN 6 Vref+ 7 XIN 8 XOUT 9 Veref+ 10 Vref-/Veref- 11 P1.0/TACLK 12 P1.1/TA0 13 P1.2/TA1 14 P1.3/TA2 15 P1.4/SMCLK 16 DVss 63 AVss 62 P6.2/A2 61 P6.1/A1 60 P6.0/A0 59 RST/NMI 58 TCK 57 TMS 56 TDI/TCLK 55 TD0/TDI 54 XT2IN 53 XT0OUT 52 P5.7/TBOUTH/SVSOUT 51 P5.6/ACLK 50 P5.5/SMCLK 49 P1.5/TA0 17 P1.6/TA1 18 P1.7/TA2 19 P2.0/ACLK 20 P2.1/TAINCLK 21 P2.2/CAOUT/TA0 22 P2.3/CA0/TA1 23 P2.4/CA1/TA2 24 P2.5/Rosc 25 P2.6/ADC12CLK/DMAE0 26 P2.7/TA0 27 P3.0/STE0 28 P3.1/SIM0/SDA 29 P3.2/SOMI0 30 P3.3/UCLK0/SCL 31 P3.4/UTXD0 32 P3.5/URXD0 33 P3.6/UTXD1 34 P3.7/URXD1 35 P4.0/TB0 36 P4.1/TB1 37 P4.2/TB2 38 P4.3/TB3 39 P4.4/TB4 40 P4.5/TB5 41 P4.6/TB6 42 P4.7/TBCLK 43 P5.0/STE1 44 P5.1/SIMO1 45 P5.2/SOMI1 46 P5.3/UCLK1 47 P5.4/MCLK 48 MSP430F169 AVcc 64 U1 MSP430F169 12 Y2 8M 0.1uF C1 0.1uF C2 X2IN X2IN X2OUT X2OUT 10uF C3 0.1uF C4 VCC 100 R1 10uF C6 0.1uF C5 VCC 100 R2 100 R3 VCC 12 Y1 32768 10 11 7 1 2 3 J12 1K R5 VCC P6.0 P6.1 P6.2 MSP430F149 图图 3-1 微控制器电路图微控制器电路图 3.1.23.1.2 无线收发模块无线收发模块 无线收发模块由 CC2530 套件组成，包括一个协调器与三块终端节点。 当上电工作时，协调器打开，终端节点打开，根据内部设定好的协议，终 端节点自动搜索协调器并与其建立连接获取一个独立的地址，形成自组织网络， 工作模式设定为单播，由终端分别与协调器形成数据同路，当数据传输时根据 先后时间确定信息接收的优先级。当协调器确（管理前台）认接收到数据后， 给予终端一个确认信号并且将所接收到信息转发至另一终端（后厨） ，显示菜品 名称。 6 终端协调器最小系统如图 3-2 所示，终端机如图 3-3 所示。 图图 3-23-2 CC2530CC2530 主板协调器电路原理图主板协调器电路原理图 图图 3-33-3 CC2530CC2530 终端节点电路原理图终端节点电路原理图 3.2 软件设计 系统以单片机为控制器，采用 C 语言对单片机进行编程。程序主要起导向 和决策的作用，它控制整个系统稳定协调的