基于nRF24E1的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)架構(gòu)

隨著社會(huì)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)展和競爭也只趨白熱化，其范圍已經(jīng)從原先的經(jīng)營規(guī)模、商品價(jià)格等硬件因素漸漸擴(kuò)大到經(jīng)營策略、服務(wù)質(zhì)量、管理效率等軟什因素上來。
無線點(diǎn)菜系統(tǒng)作為整個(gè)餐飲管理系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)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(diǎn)菜已經(jīng)成為衡最餐飲業(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(diǎn)菜系統(tǒng)。

1 無線片上系統(tǒng)nRF24E1
無線片上系統(tǒng)對(duì)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(gè)無線通信系統(tǒng)；使微處理器和高頻線路間實(shí)現(xiàn)完美的配合，將數(shù)字電路對(duì)高額通信的影響減到最??；將高頻通信的處理，簡化為對(duì)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)。
nRF24El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(shí)間小于200μs，數(shù)據(jù)速率為1Mbps，無需外接SAW濾波器。
nRF24E1足日前世界首推的全球2．4 GHz通用的、完整的低成本射頻系統(tǒng)級(jí)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(dòng)，每一個(gè)待發(fā)信號(hào)對(duì)于處理器來講都可以作為中斷來編程，或者通過GPIO端口實(shí)現(xiàn)。nRF24E1是一個(gè)可以在世界公用的頻段范圍(2．4～2．5GHz)內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線通信的芯片。收發(fā)機(jī)包含1個(gè)完全集成的分頻器、放大器、調(diào)節(jié)器和2個(gè)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?BR> 從圖l可以看到，nRF24E1由1個(gè)8051微控制器內(nèi)核和1個(gè)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100 ksps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(shí)器以及內(nèi)置的專門穩(wěn)壓電路等。

在nRF24E1的內(nèi)部存儲(chǔ)空間中。512字節(jié)ROM用于存儲(chǔ)引導(dǎo)程序。上電后，它可將EEPROM中存儲(chǔ)的程序下載到4KB RAM的程序運(yùn)行空間，另外的256字節(jié)RAM為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yàn)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 nRF24El無線單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)的線路非常簡單，外圍零件很少，也非常容易進(jìn)行沒計(jì)開發(fā)。
nRF24E1體積小、功耗低，非常適用于對(duì)體積和功耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合；可廣泛應(yīng)用于計(jì)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(diǎn)菜系統(tǒng)的具體架構(gòu)
2.1 系統(tǒng)功能
由于本無線點(diǎn)菜系統(tǒng)是針對(duì)中小型餐飲企業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)的，因此該系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(fèi)過程明了等應(yīng)用特點(diǎn)，為餐飲企業(yè)解決勞動(dòng)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(shí)，針對(duì)餐飲企業(yè)的規(guī)模和開放式點(diǎn)菜特點(diǎn)，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(shí)，通過無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)點(diǎn)榮系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器與計(jì)算機(jī)收銀管理系統(tǒng)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)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(dòng)化。
(1)餐廳內(nèi)就餐
①迎賓及點(diǎn)菜：餐廳服務(wù)員引導(dǎo)顧客到餐臺(tái)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(diǎn)菜或由顧客自己完成點(diǎn)菜，點(diǎn)菜后通過終端顯示設(shè)備為顧客顯示菜單確認(rèn)。
②數(shù)據(jù)傳輸：通過無線發(fā)送／接收終端將點(diǎn)菜數(shù)據(jù)無線發(fā)送上傳給服務(wù)器。
③打印菜單：服務(wù)器經(jīng)過后臺(tái)處理，分別在冷菜、熱菜、面點(diǎn)、灑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。
④配菜并出菜：廚房根據(jù)菜單完成配制菜肴，出菜時(shí)傳菜部自動(dòng)掃描劃單后為顧客上菜。
⑤結(jié)賬：最后由收款員在收銀臺(tái)打出結(jié)賬單為顧客結(jié)賬。
⑥后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理：定時(shí)統(tǒng)計(jì)并清理當(dāng)天營業(yè)數(shù)據(jù)。
(2)餐廳外點(diǎn)外賣
由于點(diǎn)外賣的很多不確定因素，本外賣點(diǎn)菜子系統(tǒng)采用會(huì)員制管理。具體操作過程如下：
①注冊(cè)。顧客到餐飲企業(yè)指定部門辦卡，包括填寫會(huì)員信息、設(shè)置密碼、卡內(nèi)充值等，并領(lǐng)取無線點(diǎn)菜終端使用說明書一份。
②登錄。想要點(diǎn)外賣的顧客可以在該餐飲企業(yè)所設(shè)的任意點(diǎn)菜終端輸入用戶號(hào)及密碼(刷卡)登錄系統(tǒng)。
③終端點(diǎn)菜。顧客通過無線發(fā)送／接收終端實(shí)現(xiàn)點(diǎn)菜，點(diǎn)菜后確認(rèn)完成。
④數(shù)據(jù)傳輸。通過無線發(fā)送／接收終端將點(diǎn)菜數(shù)據(jù)無線發(fā)送上傳給服務(wù)器。
⑤打印菜單。服務(wù)器經(jīng)過后臺(tái)處理，分別在冷菜、熱菜、面點(diǎn)、灑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。
⑥配菜并外送。廚房根據(jù)菜單完成配制菜肴，出菜時(shí)傳菜部自動(dòng)掃描劃單后由指定服務(wù)員送榮。
⑦結(jié)賬。點(diǎn)菜確認(rèn)5min后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)卡內(nèi)扣款。
⑧后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理。定時(shí)統(tǒng)計(jì)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(diǎn)菜系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖3所示。餐廳內(nèi)的就餐點(diǎn)和餐廳外的外賣點(diǎn)都可以通過無線發(fā)送/接收終端輔助完成點(diǎn)菜，并通過無線傳輸將點(diǎn)菜數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)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)、傳萊用機(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(jì)
無線點(diǎn)菜系統(tǒng)中點(diǎn)菜模塊外觀及總體設(shè)計(jì)如圖4所示。其中發(fā)送、接收端通過nRF24El芯片實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。

無線點(diǎn)菜系統(tǒng)中點(diǎn)菜模塊流程如圖5所示。

首先由用戶在點(diǎn)菜終端輸入用戶號(hào)和密碼(刷卡)登錄，餐廳內(nèi)的就餐點(diǎn)由服務(wù)員輸入信息進(jìn)入系統(tǒng)，餐廳外的外賣點(diǎn)只有注冊(cè)會(huì)員能夠輸入信息進(jìn)入系統(tǒng)。
當(dāng)驗(yàn)證用戶臺(tái)法后，用戶可以進(jìn)行點(diǎn)菜操作。點(diǎn)菜時(shí)直接通過菜肴的編碼和加減運(yùn)算符組合輸入即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)菜，方便快捷。具體編碼可參考無線點(diǎn)菜終端使用說明書。例如，要點(diǎn)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(diǎn)菜終端輸入“3016+3125+3226+3265+5001+5001”，然后按“確認(rèn)”鍵即可。
用戶點(diǎn)菜輸入并確認(rèn)后．無線點(diǎn)菜終端將用戶已點(diǎn)菜肴信息顯示輸出；用戶核對(duì)無誤，再次“確認(rèn)”點(diǎn)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(yùn)算符組合輸入來實(shí)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(diǎn)菜終端輸入“+3028+3212-3016-3226”，然后按“確認(rèn)”鍵即可。
用戶完成點(diǎn)菜后，無線點(diǎn)菜終端會(huì)將點(diǎn)菜數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程服務(wù)器，并給出“您已成功點(diǎn)菜!”的顯示信息，用戶此時(shí)可以退出系統(tǒng)。對(duì)于餐廳外的外賣點(diǎn)，5min內(nèi)用戶不再進(jìn)入系統(tǒng)修改或取消點(diǎn)菜信息則自動(dòng)從用戶卡中扣款完成結(jié)賬，并在指定時(shí)間內(nèi)為用戶烹制好所點(diǎn)菜肴送到指定位置。
2．4 數(shù)據(jù)流程
無線點(diǎn)菜系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流程框圖如圖6所示。

整個(gè)點(diǎn)菜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要是餐廳外外賣點(diǎn)或餐廳內(nèi)就餐點(diǎn)的顧客用餐點(diǎn)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(tái)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(diǎn)菜完成后．點(diǎn)菜數(shù)據(jù)首先通過無線點(diǎn)菜終端發(fā)送，接收端將該數(shù)據(jù)接收到后臺(tái)服務(wù)器處理，服務(wù)器再將處理好的點(diǎn)菜數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給收銀上作站、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(diǎn)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(diǎn)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(tái)數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程打印命令會(huì)自動(dòng)打印出對(duì)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(diǎn)菜數(shù)據(jù)為“3016+3125+3226+3265+5001+500100l 003”(“001”表示1號(hào)餐座，“003”表示3號(hào)服務(wù)員)。當(dāng)后臺(tái)服務(wù)器接收到該數(shù)據(jù)后，通過訪問點(diǎn)菜數(shù)據(jù)庫和用戶數(shù)據(jù)庫，得到對(duì)應(yīng)菜肴編碼信息和用戶信息，形成新的點(diǎn)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)，l號(hào)餐桌，3號(hào)服務(wù)員。用戶點(diǎn)菜確認(rèn)完成后，無線點(diǎn)菜終端會(huì)自動(dòng)在點(diǎn)菜信息之后加上“空格”、“終端號(hào)”和“空格”、“用戶號(hào)”，然后，服務(wù)器將這份新的點(diǎn)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(diǎn)，“終端號(hào)”只表示該終端的編號(hào)和位置，“用戶號(hào)”則為顧客的注冊(cè)會(huì)員號(hào)，對(duì)應(yīng)該用戶的相關(guān)信息，包括用戶姓名及外賣送菜地點(diǎn)等。例如，顧客的外賣點(diǎn)菜數(shù)據(jù)為“3028+3125+3212+3265+5001+500l 102 223”。當(dāng)后臺(tái)服務(wù)器接收到該數(shù)據(jù)后，通過訪問點(diǎn)菜數(shù)據(jù)庫和用戶數(shù)據(jù)庫，得到對(duì)應(yīng)菜肴編碼信息和用戶信息，形成新的點(diǎn)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￥1*2(米飯是2份)，102號(hào)終端(新世紀(jì)3#5)，223號(hào)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(tái)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
nRF24El作為一種豐流的、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(gè)方面的無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)開發(fā)中。本無線點(diǎn)菜系統(tǒng)就是利用nRF24E1無線收發(fā)芯片實(shí)現(xiàn)的，降低了成本，簡化了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，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(shí)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(shí)了解nRF24E1的原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)其在無線研發(fā)方面的更大發(fā)展。