简易无线点餐机的设计

第1章绪论1.1研究的背景和意义1.1.1研究背景无线通信技术的发展可以追溯到几千年前，古代时候就有利用烽火台当作最原始的无线通信技术，但这时候的无线通信技术还只是处于萌芽阶段，直到19世纪末期，意大利发明家发明了无线电报开始，人类才真正开始了大规模的利用无线通信技术。近几年，随着电子技术和计算机技术的发展，无线通信技术更是以迅捷的脚步迈向人类的生活，进入人们的视野，它也成为了通信领域的一个重点研究方向。由于经济的飞速发展，各种消费场所人口日益增多，如此一来，最大的烦恼就是顾客的点菜问题，每当就餐高峰的时候，餐厅的工作人员就会忙的不可开交，不但耽误了顾客的时间，而且整个餐厅也会变得混乱和拥挤。原因是传统的点餐流程是服务员需要根据顾客的需求，手写点餐单，然后传到前台进行分单，再传到厨房进行配菜、做菜，最后再按照菜单进行上菜，有时候手写的点餐单因字迹不清晰、字迹模糊等种种原因造成的菜品做错或者配错，此类问题一定会造成顾客对餐厅留下不好的印象或是不好的就餐体验，总之，整个过程十分的复杂和繁琐，既浪费时间也浪费人力和物力。现如今，不管是顾客还是商家，都在追求着效率第一，浪费时间就等于浪费生命。以色列的一家餐厅，新进了一种系统，给顾客提供了全新的点餐体验，在这家餐厅里面，顾客看不到手里拿着笔和纸的餐厅工作人员，而是要求顾客自己进行点餐，因为每个桌子上都有一台可触摸的显示器，不需要任何一名工作人员参与点餐，并且顾客们将自己所点的菜单通过电子菜单的方式传送到厨房，厨房的厨师看见了电子菜单便开始制作美味的佳肴，过一会儿，色香味儿俱全的美味佳肴就上桌了。简洁明了的显示界面，并且上面还会显示各个菜品的实物照片，让人看了就会食欲大增，既为顾客提供了方便，也为餐厅提高了营业额，节省了很多时间，餐厅的经营理念也得到了一定程度的提高，在降低经营成本的同时，也达到了利润的最大化，并且实现了餐厅点餐方面的自动化。随着经济的繁荣，法国、美国、比利时的餐厅也慢慢的引进了这样的无线设备。在2017年7月的时候，北京森思电子发布了旗下的一款电子点餐系统，专门为餐饮企业精心打造的一款全自动系统，此电子点餐系统一出，便大大提高了餐饮行业的服务质量和服务效率，全方位的推动了餐饮业的迅速发展，据报道，这是中国第一款专门为了餐饮行业研发的电子系统。无线电子点餐系统是应时代的快节奏、高效率、高水准而研发的自动化点餐系统，是集严密性、实用性、易用性和稳定性与一体的信息化系统，该系统的特点是价格便宜、易于操作，使用起来很方便，比传统的手工点餐方式以及传统的结账方式都具有很强的优势，各个部门的工作人员可以根据计算机反馈的信息做出及时反应。这个系统还有另外一个特点就是安全，每一个发送菜单都会和管理系统的数据相互关联，如果其中一方私自的更改数据信息，后台便会显示出来，就会立刻被发现，这套系统所采用的数据关联模式，可以有效的防止作弊事件的发生。而且它还具有丰富的报表功能，为企业提供良好的经营管理环境的同时，更能够给企业经营者对市场的需求进行准确的分析，并预测提供一些可靠的数据。1.1.2研究意义为了能让餐饮业走向全面数字化的发展，餐厅必须引进无线电子点菜系统，这样才是利用先进的无线通信技术去解决生活中的难题。此点菜系统不但可以提高餐馆档次、提高效率，还可以避免人为错误、精简人手，无线电子点菜系统展现了良好的性能和表现，是餐饮行业走向信息化发展的一个重要标志。并且使用无线技术通信，可以不用进行复杂的布线，这也大大降低了餐馆的建设所需的成本，减少了对线路维护的额外开支。1.2无线通信技术的发展现状无线通信的主要原理就是以电磁波信号做为依托，来进行进行信息传递与信息交换。从移动通信的发展前景来研究，4G网络的逐渐兴起已成为目前全球移动发展的必然趋势。其他的发达国家实现利润的增长早已不采用发展用户数量的模式，而是希望可以通过4G网络的速度和亲民性来发展用户的数量。在移动通信的发展这方面，我们需要借鉴其他发达国家的经验。有调查研究显示全国提供了4G网络服务的运营商有86％以上，全球已经有11．6亿左右的4G用户，此外人们已经普遍的认可了新兴经济体为4G网络所作出的重要贡献。有研究推测：2018年全球将会有一半以上的4G用户出现，这也意味着使用4G手机的领域也即将扩大。4G网络的强悍部署告诉我们，这即将是新兴市场的面临的巨大机遇之一。近几年来新兴的通信技术逐渐兴起，无疑是对传统的无线通信技术一个巨大的冲击，新兴通信技术被科学家们所支持，新兴的通信技术不但加快了人们的日常交流，还极大地便利了人们的生活，受到了广大人民群众的认可，也已经得到了广泛的普及和应用。正是因为我们现在处在这个信息大爆炸的时代，所以无线通信技术才会给人们带来极大的便利，保障了人们的正常通讯及交流，更为人们的交流及通信提供了一个坚实的平台。慢慢的，人们的生活方式、工作方式将会发生重大的改变，沟通方式、管理方式等也将会面临前所未有的新颖。在无线通信发展的过程中,共经历了以下几个阶段：最开始的移动通信技术发展的并不是很全面，主要应用在军事的领域。到了20世纪50年代中期至60年代末期，出现了一种新兴的移动通信设备，它就是半导体通信设备，逐渐的，传统通信设备的器件也已经开始向半导体技术的方向过渡。到了无线通信技术发展的中期，蜂窝移动通信技术也逐渐代替了半导体通信技术，并开始进行AMPS实验，频段扩展到了800MHZ。个人通信业务也慢慢的开始出现在了大众的视野中，人们可以自主的进行通信和交流，那个阶段也就被叫做“第二代数字移动通信大发展”。截至到现在，也被人们叫做“第三代移动通信技术”，第三代无线通信技术的发展又一次的冲击的全球移动通信技术的标准化工作。数据通信与多媒体业务的需求不断增加，从传统的技术过渡到第二代通信技术，再由第二代通信技术过渡到了第三代通信技术，是人类通信发展史上的一次新的飞跃。1.3常见的无线通信协议把无线通信技术进行具体的划分后，它的硬件和协议通信也会有很大的不同，常见的长短距离无线通信系统有很多，长距离无线通信系统如GPRS系统和我国正在使用的3G、4G系统，以及未来即将大力推广的5G系统。它们共同的特点就是都使用专门的频段，并且需要专门的公司进行运营。由于本系统要求的传输距离有限，而且我们还要考虑到成本的限制因素，因此长距离无线通信技术并不在我们本次研究的范围之内，下面我就重点阐述几种常见的近距离无线通信协议：蓝牙：蓝牙的工作频率为2.4GHz。无线数据和语音通信的全球规范即下文所提到的“蓝牙”，它的成本很低，并且无线连接的距离也很短，它的工作原理简单，在固定设备和移动设备之间建立一种简单特殊的无线连接即可实现数据的传递。1994年，蓝牙技术问世，蓝牙技术能在近距离的范围内实现相互的通信操作和通信控制。蓝牙的传输距离大约为10m，蓝牙的传输速率大约为1Mb/s，蓝牙技术能快速的接入到互联网中，使手机、激光打印机等进行相互连接。截止到目前，蓝牙技术的不足之处还有很多，它的开发重点是多点连接，即能够实现一台设备同时连接多台设备进行相应的工作。在1994年蓝牙技术问世不久后，时隔四年，爱立信、诺基亚等公司共同推出了改进过后的蓝牙技术。蓝牙协议的初代版本为802.15.1。此代蓝牙技术的最初标准是基于1.1实现的。新版802.15.1a基于等同于蓝牙1.2标准，而且后者还具备了一定的QOS特性，以至于在后期构建的很多蓝牙设备中，新一代的蓝牙技术依然完整保持了各种系统的兼容性。底层硬件模块、中间协议层模块和高层应用模块是蓝牙技术的系统组成。在蓝牙技术系统中，底层硬件模块由基带、跳频和链路管理依次排列组成。基带的主要作用就是完成蓝牙的数据传输。跳频的主要作用就是当蓝牙接受到一种频率的数据进来时，能够自主的读取频率所带来的信息，并把它们转换为自己想要的数据，与基带共同完成蓝牙数据的传递。在无线调频层中实现的只有蓝牙系统的数据流传输和数据流过滤。链路管理即蓝牙数据的传递通道，把数据进行划分后，不同的信息数据进入不同的通道进行传递，既保证了数据的传输速率，又保证了数据的传输完整性。链路建立、链路连接和链路拆除的安全控制功能即是链路管理实现的。中间协议层由服务发现协议、逻辑链路控制协议和适应协议、电话通信协议和串口仿真协议四个部分构成。服务发现协议的主要功能就是能够提供上层应用程序，处理上层应用的数据来源，并善于使用网络中的各种服务。逻辑链路控制协议和适应协议的功能是负责数据拆装和控制数据的服务质量，当数据不清晰或者数据杂乱时，它们负责把数据进行清晰化的处理。高层应用位于协议层最上部，在蓝牙技术构成的系统结构中，充当着最重要的功能，也是蓝牙协议的最高层应用指令。主要对文件的传输和局域网访问进行加密处理，这样的一个体系共同构成了蓝牙协议的最小处理单元。最重要的是无线通信的应用程序通过一定的应用模式来实现，然而不同种类的高层应用必须是通过相应的一种程序来实现。对蓝牙协议来说，广域网连接尤为重要，语音、数据的接入是整个系统的重点，一台计算机能否成功的连接到通信设备上，并且通过安全的无线链路进行连接，也是蓝牙系统的关键。如何做到链路的外围互连，就是要将各种设备连接到主机上，并且通过主机进行相应的系统操作，。蓝牙协议有以下技术特点:（1）蓝牙的工作频段是2.4GHzISM，当每一次连接建立起来的时候，跳频频谱扩展技术就会发挥出自己的功能，它们能按照一定的编码，把若干个跳频信道持续不断的从一个信道跳到另一个信道中。（2）蓝牙的互联方式也是十分的广阔，可同时与其它七台设备进行互联，并且蓝牙设备工作时的功耗很低，制造一个蓝牙设备的成本也很低，蓝牙协议也没有特别的通讯方向要求，只要在有效范围内就可以进行连接，并且无视任何障碍物。（3）蓝牙设备的组网简单，租房方式方便、快捷，并且能支持语音的传输.蓝牙协议发展到了今天，还有很多的不足，是一种还没有完全成熟的技术。蓝牙技术的的传输距离很短，数据的传输速率也很低，这样的技术特点必然会对它的发展有所影响。目前很多的平台都不提供对蓝牙技术的支持，而且蓝牙技术的应用成本高、普及难度大。从以上搜集的各种数据，得出结论，蓝牙协议不在考虑的范围内，不适合本系统。超宽带技术（UWB）：人们逐渐的发现了蓝牙协议的弊端，慢慢的超宽带技术进入了人们的视野，此技术的主要特点就是通过基带脉冲的方式作用于天线上端来发送数据。当超宽带技术产生极大带宽的信号时，它直接调制\t"/item/%E8%B6%85%E5%AE%BD%E5%B8%A6/_blank"冲激脉冲，并根据能自由上升和下降的脉冲信号进行区分，这样便大大加强了信号的强度，使其具有GHz量级的频率。超宽带技术的组网方式也是十分的简单，它工作时的功耗要求也是很小，频率带宽比蓝牙高出很多倍，并作用于无线局域网LAN和个人局域网PAN的接口卡和接入端。超宽带技术的传输速率也是蓝牙的几百倍，可以达到几百兆比特每秒，它还可以和窄带宽的通信系统互不干扰，同时进行各自的工作。我们现在的频率资源已经日益紧张，超宽带技术为人们带来的极大的便利，并开辟了一条新的时域无线电领域。超宽带技术因为不需要产生其他正弦载波信号，可以直接发射冲激序列，所以超宽带技术的系统容量也是十分的大，因而超宽带技术具有很低的平均功率和很宽的频谱，这样的分布特点更有利于与其他系统的共存。超宽带技术为系统带来大容量的同时，也提高了频谱的利用率。超宽带技术也具有一定的干扰性，发射功率很低很低，这样的频率干扰相当于只有一带宽的白噪声，当发射功率在短距离的通信应用中时，超宽带信号也可以根据通信的距离长短来变换不同的频率，这样有助于与窄带通信之间的良好共存，无线频谱的利用率便会得到很大的提高，并且超宽带信号的隐蔽性很强，不容易被发现。所以灵活的使用特性得到了广泛的认可，便携型无线通信设备的使用更适合。2001年发布的“十五”863计划通信技术主题研究项目中，主要对两种技术进行了深入的探究，以超宽带无线通信技术为基础，进行了无线通信共性技术与创新技术的重点研究，并且鼓励国内的学者进行研发工作。但是国内的研究方向还仅限于雷达方面。到了2002年初，超宽带技术的高分辨率、小范围、穿透力强等特点逐渐被科学家开发出来。军事部门利用超宽带技术的特点，发明了分辨率非常高的雷达系统和电子导航系统。直到2002年4月，超宽带技术得到了更高的学者认可，才逐渐的对民用科研领域开放。之前的很多年，对于人们来说，超宽带技术还是一种新鲜事物。虽然说超宽带技术的数据传输距离相比蓝牙技术已经获得很大提高，但是仍然不能满足本系统的技术要求。红外线技术：红外线可以分为很多种，直射式红外线、散射式红外线以及全向性红外线都是红外线技术的一种展现形式。红外线又是光的一种传播形式，然而我们大家都知道，光是不可能穿透不透明的物体，因此直射式红外线就展现出了很多的弊端，当直射式红外线传输资料时，两个点必须是在同一条线上，并且相互之间必须互相连通，不能有任何的阻隔。散射式红外线也有自己的弊端，虽然它的连接模式可以不需在同一线上，但是也不能被物体所遮挡，需在同一个封闭的空间内完成。全向性红外线则是利用基地台，作用在一个红外线的基础上，将分散在基地台四周的红外线集中起来，操作也是十分的繁琐。所以，还是不能满足本系统的技术要求指标。IRDA：IRDA目前在小型移动设备上的使用尤其的广泛，IRDA技术也展现出了它成熟的一面，并且在手机上得到了广泛的应用。最开始，IRDA标准的无线设备只能在很小的范围内以很低的速率进行数据传输，很快就发展到了以4Mb/s以及16Mb/s的速率进行数据传输。IRDA的通信成本十分的低廉，IRDA体积也很小，可以在各种小型移动设备上使用，连接也是十分的方便，可以自动的与基台设备进行互联。此外，由于红外线的发射角度都普遍的较小，所以在传输安全性的特点上，IRDA也具有一定的优势。当IRDA两个相互的通信设备之间传输时，必须要使得两个通信设备对准，通信设备之间不能有任何物体存在，不然便会阻断数据的传输，这种视距传输的特点也正是此技术的不足。该技术被用作更多的通信场合即是短距离的数据传输，还有一个原因是IRDA技术对障碍物的衍射能力和对物体的穿透能力也稍微的不尽人意，因而该技术只能用于2台设备之间，并且距离不是很长的连接。虽然目前IRDA技术发展已经很成熟，而且有很多公司的产品都支持这种协议。但是由于红外线的波长较短，视距传输的特点也不适合本系统。WiFi技术：无线的宽带互联网访问便是由Wi-Fi为用户提供的。我们在家里、办公室或在旅途中都可以通过此途径进行访问，上网十分的便捷。在互联网连接安装创建访问点便是Wi-Fi热点。这个访问点覆盖的范围很广，最多可以覆盖到280英尺。ZigBee技术：ZigBee技术是一种低复杂、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。ZigBee技术主要用在传输距离很短的的电子设备中。它的数据传输特点具有周期性的数据显示。ZigBee技术的功耗比Wi-Fi技术低，成本也比Wi-Fi技术低。当设备处于低耗电模式下时，普通的家用电池便可以让设备维持待机4个月以上。这也是ZigBee技术一直引以为豪的独特优势。综合比较以上各个短距离无线通信协议的技术特点和本系统的要求，只有ZigBee协议能基本满足要求。1.4论文的研究内容（1）本次无线电子点菜系统要突出成本上十分的低廉，数据传输也要方便快捷，并且便于用户操作。（2）本次无线电子点菜系统能够通过无线方式将所点的菜品传输到餐馆后台，并且此系统在容量、稳定性等方面还要有良好的表现。（3）至少能选择30种菜品。（4）计算出所点菜品的总价格。1.5内容安排本文一共分为五大章，主要研究电子点菜系统的设计与实现。各章节的内容安排如下:第一章介绍了本文的研究背景。第二章介绍了ZigBee技术协议和ZigBee芯片的详细内容。第三章提出了自己的硬件平台，详细介绍了平台的组成部分和各自的功能。第四章和第三章是相对应的，主要讲了硬件平台的驱动程序。第五章是总结与展望，对本此毕业论文进行了总结，并进一步探讨了本系统的研究方向和未来前景。第2章ZigBee协议的分析ZigBee也被叫做紫蜂，多层之间相互关联，用作IEEE802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层共同构成了底层。底层支持多种网上拓扑，还支持大量的网上节点。物理层、MAC层、网络安全层和应用支持层共同构成了ZigBee协议框架。2.1ZigBee协议框架此协议框架为整个协议做了明确而清晰的划分，此协议框架和其他协议一样都采用了分层的模型。ZigBee协议架构如图2-1所示。图2-1ZigBee的协议架构图以下为各层在ZigBee结构中的作用：物理层：也是ZigBee协议架构的第一层，为上一层MAC层提供了最基础的服务；当有信号进入物理层时，物理层为了避免其他信号的干扰，将一个信号划分为多个信号，再重新编码，编码完成后再往下一层进行传输，这对大部分较低端的实现来说，使模拟电路更加简单，容错性也很高。MAC层：使多种拓扑结构网络的应用变得简单易操作，将不同设备之间的无线数据进行链路建立、维护、结束和确认。MAC层是主要实现有效的功耗控制层。网络层：保证了数据的传输和完整性，同时可对数据进行加密，它跟其他无线局域网十分的不同，这也是ZigBee协议的重要特点之一。网络层的功能十分强大，它不但可以安全的传输和过滤数据，还可以进行数据的自我修复，并且还负责网络机制的建立与管理。在组网方式上，ZigBee协议有三种表现方式:第一种为主从方式的星形网，第二种为簇形网络，第三种为网状网。三种网络拓扑结构图如图2.1-2所示。图2-2三种网络拓扑结构图应用层：使多个器件之间进行通信，也是ZigBee协议的最高管理层。它可以与网络层相连的应用进行支撑，为数据的传输提供了固定的线路。也起到了为传输数据保驾护航的作用。应用层与WPAN之间建立起连接的时候会有一个绑定表格，将相关数据记录在绑定表格中，如果要进行接下来的每一步操作，都要通过这个绑定的表格来查询想要获得的资料。2.2Zigbee协议的优缺点和应用前景我们大家都知道，当通信距离越远，设备工作时产生的功耗就会越大，信息传递的复杂度和系统的成本都会提高。对于最低成本和最低功耗的无线通信技术ZigBee来说，它在现有的无线通信技术行列里已经站稳了脚步。正是因为ZigBee技术的特点是通信范围较小和低数据速率，所以也决定了ZigBee技术的主要功能，就是适合数据较小的设备使用。2.2.1Zigbee协议的优点（1）功耗低：当ZigBee处在工作模式下，它的传输数据量相对会较小，传输速率也会很低，这样两个信号的接收和发出的时间间隔就会变得很短。然而，当ZigBee处在非工作模式情况下时，它的节点不会进行工作，而是处在一个休息的状态，这样就使得ZigBee芯片非常的省电，是因为各个节点都处于休眠状态。（2）成本低：它的专利完全免费。人们据研究发现，ZigBee技术的代码量很少，看起来十分的简洁。此设备精简的功能只需要4KB，全功能的设备也只需要32K。（3）网络容量大：ZigBee协议由全功能器件和简化功能器件共同构成。第一种器件支持49个参数。第二种器件只支持38个参数。俩个全功能器件之间可以随意的通话，一个全功能器件和一个简化功能器件之间也可以通话。而俩个简化功能器件之间是不能通话的，所以简化功能器件只能用于非常简单的应用。（4）时延非常小:当设备通信的时候，它的时延都非常的短。与蓝牙协议相比较，ZigBee协议的时延比蓝牙小很多。如图2-3所示。2-3ZigBee与蓝牙协议的时延比较（5）可靠的数据传输：ZigBee协议采用了一种十分可靠的数据传输方式，来提高系统信息传送的可靠性，在此协议工作的时候，它的MAC层成为主要的工作区间点位，采用一种叫做“碰撞避免”的处理方式，用来避免发送数据时，不同的数据所带来的竞争和冲突。2.2.2ZigBee协议的缺点（1）成本问题：正是因为ZigBee芯片的出货量比较大，是来自大部分的TI公司，芯片的成本大约在3-4美元，再加上ZigBee芯片上的其他外围器件，成本很难降低，因为智能家居的需要，导致这种成本敏感的家用设备，这就使得它的地位也十分的尴尬。（2）通信稳定性问题：正是因为ZigBee协议的穿透能力十分的弱，所以在家居环境中，任何一个可以阻挡到它的物品都会让此协议的能力大大的减弱。（3）自组网能力：在家居的应用中，当开关或者插座的位置固定，就只能会一直不变了，这样就导致它的自组网优点也就不存在了。2.2.3ZigBee协议的应用前景\t"/report/ce892025-122f-4646-9bbf-c9d03793fe9b/html/resultFrame"在医学领域和现代农业中，ZigBee技术都扮演着重要的角色，它也人们的生活密切相关，医学上和现代农业中把ZigBee作为特征传感器，用来检测病人的身体特征，来减少医生们的负担。在现代农业发展中，把ZigBee作为土壤传感器，用来测量土地的PH值、温度、土壤的新鲜程度和土壤的含水量，任何土壤里的微小的信息。它都会记录下来，并反馈给我们进行及时的处理。2.3基于ZigBee协议的芯片 图2-4NRF2401的引脚排列在生活中，采用ZigBee协议芯片的场合有很多，如无线鼠标、无线键盘、遥控玩具车等。一起来看一下NRF2401的引脚排列，如上图2-4所示。NRF2401的主要特点： NRF2401芯片的工作频率在2.4GHz-2.5GHz之间，功率放大器负责对此芯片内部的功率进行无失真的同频率放大、内置频率合成器是设备本身自带的一个小型的工作系统，它的功能是对设备外界接收到的频率进行合成和编制、调制器和晶体振荡器的共同功能是对外界的信息进行调制和处理。此芯片的工作电流是10.5mA，接收时的工作电流是18mA,所以就导致它的能耗非常低，可以有多种的低功率工作模式一起工作。而且NRF2401芯片并不需要很多的外固元件，因此使用起来非常方便。它的功能模块如图2-5所示。图2-5NRF2401功能模块第3章基于ZigBee协议硬件系统的设计与实现51单片机是世界应用最广泛的8位单片机之一，这种单片机的问世，很长的一段时间内占据了大量的市场。它不但是基础的一个单片机，还是应用最广泛的一种单片机。3.1开发板的各个组成部分原理图以及功能整个开发板的控制中心是单片机的最小系统，它由电源、复位电路和晶振三部分组成。这是因为开发板初上电或者复位后，所有的I/O口均为高电平。如图3-1所示。图3-1单片机最小系统3.2串行口电平转换部分要想利用51单片机作为支撑设备的系统芯片，就必须进行电平转换。选用的电平转换芯片工作电压为+5V，它和单片机的工作电源相同。由于STC89C58RD+单片机支持ISP下载，因此通过这个串行口可以将程序下载到单片机，所以不用购买昂贵的编程器。如图3-2所示。图3-2串行口电平转换部分3.2.1开发板和无线数据传输模块的接口部分这一部分由于nRF2401的工作电压为1.9V-3.6V，工作电压超过3.6V就会烧坏芯片。因此为了使系统正常稳定的工作，必需要有5V电平转换为3.3V电平的部分。为了实现这一过程，选用LM1117-MAX3.3作为核心芯片。LM1117一共为线路提供了两个功能，它们分别是电流限制功能和热保护功能。此外为了使两个模块直接相连，将P2口的部分引脚用排针引到一起，排针间距为100mil，标准DIP插针。如图3-3所示。图3-3开发板和无线数据传输模块的接口部分3.2.2键盘部分键盘部分的功能也是此线路的重要功能组成之一。键盘部分的功能分别由四个按键开关组成，分别为S5(P3.3/INT1)、S6(P3.4/T0)、S7(P3.5/T0)和S5(P3.2/INT0)。在正常未按下按键时，它们全都为高电平。当我们把开关按键按下后，输出电压就会变为低电平。由于四个键盘的组成一样，这里只画出了S5的电路图。如图所示3-4为键盘组成部分。图3-4键盘部分3.3无线传输模块和开发板的PCB图设计印制电路板又被叫做PCB（PrintedCircuitBoard），是非常重要的电子部件，它作为元件的支撑体和元件连接的载体，起到不可或缺的作用。如果采用人工接线，就一定会带来一定的差错，使用此类印刷电路板，就成功的避免了不必要的差错产生，并且可以实现电子元器件自动插装或贴装，这样一来便提高了劳动生产率，也降低了所需要的成本。由于PCB图上使用元件的封装来代表元件，因此原理图中各个元件都要明确有自己的封装方式，而且在绘制PCB图前必须将用到的封装所在的封装库调入。如图3-5所示。图3-5开发板的PCB图3.4布线的基本过程（1）电路布局首先要采用就近集中原则，此原则针对同一种功能的相关电路模块，而且数字电路和模拟电路在布线的时候应该将它们分开。（2）1/4W电阻:51*55mil(0805表贴)，无极电容:51*55mil(0805表贴)。（3）最重要的一点就是信号线不可以出现回环走线的情况。还要保证电源线与地线尽可能的呈放射状。在印刷电路板上，布线过程其实是一个很重要的过程。布线的方式有自动布线及交互式布线。正是因为自动布线效果不太理想，而且很容易出现差错，造成不必要的麻烦，所以我们本次系统全部使用交互式布线。第4章硬件驱动程序的串行口调试工具驱动程序有着被人们称作\t"/item/%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E7%A8%8B%E5%BA%8F/_blank"硬件的灵魂和硬件的主宰之称。设备的驱动程序。就相当于\t"/item/%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E7%A8%8B%E5%BA%8F/_blank"硬件的接口，要想控制\t"/item/%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E7%A8%8B%E5%BA%8F/_blank"硬件设备的正常工作，\t"/item/%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E7%A8%8B%E5%BA%8F/_blank"操作系统必须通过这个接口，如果不能正确的进行安装和通过，那么此驱动程序便不能正常工作。4.1硬件驱动程序在整个数据传输系统中，开发板作为主机端，主要接收从主机端发送过来的数据。51单片机的的编程语言一种是汇编语言，另一种是C语言。虽然汇编语言的生成率高，但是它的可读性很低，如果程序再稍微的复杂一点，驱动程序就更难读懂它们，而C语言的可读性大于汇编语言，还可以插入汇编语言来解决代码问题，所以，我们选择C语言进行开发调试。4.1.1nRF2401的工作模式NRF2401的工作模式有以下四种,如图4-1所示：图4-1NRF2401的各种工作模式的设置方式NRF2401的所有配置需要通过CS、CLK1和DATA三个引脚共同去完成。4.1.2串行口调试工具串行口调试工具有很多种，我们在本系统中尝试使用微软公司的C++6.0调试工具。C++6.0的灵活性很高，它的性能和控制力度也令人十分的满意。C++6.0提供了Mscomm控件，此类控件专门为串行口通信服务，使用该控件程序员不必花时间去了解比较复杂的API函数，只需要通过简单修改控件的属性就可以实现对串口的配置。4.2串行通信的基本原理假如每个数据可以进行排列，那么使用一根数据信号线把外设和计算机相互连接，每一位数据占据一个固定的时间长度，这样一来，我们使用的数据线十分的少，节约了很大的成本，当然，我们虽然节约了成本，但是它的传输速率必定会受到影响，它的传输速度比并行传输相对较慢，由于高速率的要求，计算机内部的CPU与串口之间的通讯仍然采用并行通讯，所以串行口的本质就是串并转换器,如图4-2所示。图4-2串行通信总流程图4.3调试结果本此毕业设计截至到目前为止，已经基本完成，本次论文一共用时27天，实物也已经制作完成，经过反复的调试和测试功能，已经满足本次毕业设计题目的技术指标，整个无线电子点菜系统的基本功能也已经完成，本系统能完整的向接收机发送数据，将所点的菜品传送到接受机上，并且在液晶显示屏显示出来，并且接收机还具有查询功能，能完整而准确的返回所点菜品。接收机能对上传的数据进行自动处理的功能，判断并保存到相应的位置，删除菜品，结账等功能已经可以实现，下面请一起看一下实物图的照片4-3、4-4所示。图4-3简易无线点餐机实物图（背面）图4-4简易无线点餐机实物图（正面）第5章总结与展望5.1全文总结首先要感谢论文设计过程，我的指导老师，甄佳齐老师，在论文设计过程中，我遇到了很多自己解决不了的问题，每次请教老师，老师都很耐心的为我解答，是我能顺利的完成自己的毕业设计和论文。毕业设计即将结束，这也意味着我的大学生涯也即将画上了一个圆满的句号，通过这次毕业设计，我学到了很多课本上接触不到的知识，不但锻炼了自己的写作能力，也锻炼了自己的动手能力。首先在毕业设计刚开始的调研阶段，我学会了怎么通过各种方式查询相关的资料。去图书馆借阅图书和去网上借鉴知识都是一个不错的学习方法，通过对这些资料的学习，我大致了解了无线通信的发展现状以及未来的发展趋势，认识到目前无线通信方面的各种各样的协议，以及它们之间的竞争。无线通信方面的先进技术，这些都为我未来的学习指明了道路和方向。我毕业设计主要涉及硬件和软件两个方面的内容，通过这此论文选题并且撰写《简易无线点餐机的设计与实现》，我发现我的开发能力都获得了相应的提高。首先在硬件方面，不但认识了很多的电子元器件，还了解了电子产品的开发流程和所要做的工作。掌握了简单的PCB图的方法，并自己设计了一个单片机系统。在软件方面，我基本掌握了对串行口调试工具的开发和C++6.0语言的使用方法。通过开发板驱动程序的开发，我还熟练掌握了51系列单片机内部的寄存器和编程规则，以及如何控制外围电路。5.2未来展望由于单片机功能的局限性，当面对很复杂的系统时像无线点菜系统，单片机就不太合适。这是因为单片机的引脚过少，能够使用操作系统过于简单,不能进行复杂的工作调度，也不能驱动复杂的外围电路，因此使用单片机完全实现点菜系统的要求比较困难。使用ARM处理器和嵌入式操作系统，配合嵌入式移动数据库技术，更能完成点菜系统的要求。所以，通过毕业设计也给我将来的学习指明了一个方向。结论近几年，随着电子技术和计算机技术的迅速发展，全球的通信行业呈现大爆炸式的发展，信息的多元化，多样化和灵活化共同构造了万能的信息链，无线通信技术更是以迅捷的脚步迈向人类的生活，进入人们的视野，它也成为了通信领域的一个重点研究方向。未来的发展，一定会引进无线宽带的接入，其传输速率还会在上一代的基础上完成一次飞跃，为用户提供更快的数据传输等服务。随着当前的形势发展，信息个人化在未来的必将占主导地位，成为未来信息发展的主要方向，当前的手机、电脑都推动了这一发展的进行，无线通信的智能技术将完美的推动全球信息个人化的快