基于nRF24E1的無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統架構

隨著(zhù)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(yíng)規模、商品價(jià)格等硬件因素漸漸擴大到經(jīng)營(yíng)策略、服務(wù)質(zhì)量、管理效率等軟什因素上來(lái)。
無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統作為整個(gè)餐飲管理系統的重要組成部分，對企業(yè)的管理水平和服務(wù)質(zhì)量起著(zhù)決定性的作用。目前無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜已經(jīng)成為衡最餐飲業(yè)檔次的重要標志之一，因此越來(lái)越多的餐飲企業(yè)都陸續地使用了先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統。

1 無(wú)線(xiàn)片上系統nRF24E1
無(wú)線(xiàn)片上系統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部，僅需要很少的外圍電路就能建立一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統；使微處理器和高頻線(xiàn)路間實(shí)現完美的配合，將數字電路對高額通信的影響減到最??；將高頻通信的處理，簡(jiǎn)化為對寄存器的簡(jiǎn)單操作處理。所以，采用無(wú)線(xiàn)片上系統，是開(kāi)發(fā)低成本、低功耗無(wú)線(xiàn)通信應用系統的理想方案之一；而nRF24E1正是一種主流的、優(yōu)秀的無(wú)線(xiàn)片上系統。
nRF24El是一種工作頻率可達2．4GHz的無(wú)線(xiàn)射頻收發(fā)芯片。內部嵌有與8051兼容的微控制器和10位9輸入的A／D轉換器，可以在1.9～3．6 V的電壓下穩定工作；內部還有電壓調整器和VDD電壓監視，通道開(kāi)關(guān)時(shí)間小于200μs，數據速率為1Mbps，無(wú)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級芯片。無(wú)線(xiàn)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)信號對于處理器來(lái)講都可以作為中斷來(lái)編程，或者通過(guò)GPIO端口實(shí)現。nRF24E1是一個(gè)可以在世界公用的頻段范圍(2．4～2．5GHz)內實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信的芯片。收發(fā)機包含1個(gè)完全集成的分頻器、放大器、調節器和2個(gè)收發(fā)單元。輸出能量、頻段和其他射頻參數，可通過(guò)射頻寄存器方便地編程調節。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，所以功耗相當低。
從圖l可以看到，nRF24E1由1個(gè)8051微控制器內核和1個(gè)nRF2401無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片等組成。芯片包括：增強型8051內核、無(wú)線(xiàn)收發(fā)器nRF2401、9路100 ksps的10位A／D轉換器、UART異步串口、SPI接口、PWM輸出、RC振蕩器、看門(mén)狗和喚醒定時(shí)器以及內置的專(zhuān)門(mén)穩壓電路等。

在nRF24E1的內部存儲空間中。512字節ROM用于存儲引導程序。上電后，它可將EEPROM中存儲的程序下載到4KB RAM的程序運行空間，另外的256字節RAM為數據存儲器。無(wú)線(xiàn)收發(fā)器nRF2401可以通過(guò)軟件編程來(lái)設定接收地址、收發(fā)頻率，發(fā)射功率、無(wú)線(xiàn)傳輸速率、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模式，以及CRC校驗和的長(cháng)度和有效數據的長(cháng)度等無(wú)線(xiàn)通信參數。
圖2為nRF24E1的典型應用電路。從圖中看到，采用Nordic nRF24El無(wú)線(xiàn)單片機芯片設計的線(xiàn)路非常簡(jiǎn)單，外圍零件很少，也非常容易進(jìn)行沒(méi)計開(kāi)發(fā)。
nRF24E1體積小、功耗低，非常適用于對體積和功耗要求較高的應用場(chǎng)合；可廣泛應用于計算機外設、無(wú)線(xiàn)耳機、玩具、游戲手柄、汽車(chē)電子、醫療器械、遙控和工業(yè)傳感器等方面。

2 無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統的具體架構
2.1 系統功能
由于本無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統是針對中小型餐飲企業(yè)設計開(kāi)發(fā)的，因此該系統設計主要突出了操作設備成本低廉，安裝簡(jiǎn)易，數據傳輸快捷，用戶(hù)操作方便，客戶(hù)查詢(xún)界面清晰，最終消費過(guò)程明了等應用特點(diǎn)，為餐飲企業(yè)解決勞動(dòng)力密集、管理過(guò)程繁雜、易出現跑冒滴漏等問(wèn)題，并杜絕由此引起的不良后果；同時(shí)，針對餐飲企業(yè)的規模和開(kāi)放式點(diǎn)菜特點(diǎn)，要求該系統在容量、穩定性、嚴密性等方面有良好的表現。
該系統采用了目前較先進(jìn)的8051無(wú)線(xiàn)片上系統(SoC)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)；同時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡實(shí)現點(diǎn)榮系統后臺服務(wù)器與計算機收銀管理系統進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據交換，實(shí)現從點(diǎn)菜、出菜、加菜、撤菜等到菜品進(jìn)廚房、到結賬的全過(guò)程自動(dòng)化。
(1)餐廳內就餐
①迎賓及點(diǎn)菜：餐廳服務(wù)員引導顧客到餐臺就座，服務(wù)員根據顧客要求通過(guò)無(wú)線(xiàn)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(guò)終端顯示設備為顧客顯示菜單確認。
②數據傳輸：通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送／接收終端將點(diǎn)菜數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送上傳給服務(wù)器。
③打印菜單：服務(wù)器經(jīng)過(guò)后臺處理，分別在冷菜、熱菜、面點(diǎn)、灑水等制作問(wèn)通過(guò)廚房打印機打印出廚房單(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結賬：最后由收款員在收銀臺打出結賬單為顧客結賬。
⑥后臺數據庫管理：定時(shí)統計并清理當天營(yíng)業(yè)數據。
(2)餐廳外點(diǎn)外賣(mài)
由于點(diǎn)外賣(mài)的很多不確定因素，本外賣(mài)點(diǎn)菜子系統采用會(huì )員制管理。具體操作過(guò)程如下：
①注冊。顧客到餐飲企業(yè)指定部門(mén)辦卡，包括填寫(xiě)會(huì )員信息、設置密碼、卡內充值等，并領(lǐng)取無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端使用說(shuō)明書(shū)一份。
②登錄。想要點(diǎn)外賣(mài)的顧客可以在該餐飲企業(yè)所設的任意點(diǎn)菜終端輸入用戶(hù)號及密碼(刷卡)登錄系統。
③終端點(diǎn)菜。顧客通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送／接收終端實(shí)現點(diǎn)菜，點(diǎn)菜后確認完成。
④數據傳輸。通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送／接收終端將點(diǎn)菜數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送上傳給服務(wù)器。
⑤打印菜單。服務(wù)器經(jīng)過(guò)后臺處理，分別在冷菜、熱菜、面點(diǎn)、灑水等制作間通過(guò)廚房打印機打印出廚房單(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結賬。點(diǎn)菜確認5min后，自動(dòng)實(shí)現卡內扣款。
⑧后臺數據庫管理。定時(shí)統計并清理當天已完成交付業(yè)務(wù)的數據。
2.2 業(yè)務(wù)流程
該無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統的業(yè)務(wù)流程如圖3所示。餐廳內的就餐點(diǎn)和餐廳外的外賣(mài)點(diǎn)都可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送/接收終端輔助完成點(diǎn)菜，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸將點(diǎn)菜數據傳送至后臺服務(wù)器，再由服務(wù)器進(jìn)行分單打印和數據無(wú)線(xiàn)傳輸至收銀用機、傳萊用機；根據所得數據，收銀機結賬并打印賬單，傳菜機打印、傳菜、劃單，最后由服務(wù)員完成送菜、上菜。

2．3 系統設計
無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統中點(diǎn)菜模塊外觀(guān)及總體設計如圖4所示。其中發(fā)送、接收端通過(guò)nRF24El芯片實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸。

無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統中點(diǎn)菜模塊流程如圖5所示。

首先由用戶(hù)在點(diǎn)菜終端輸入用戶(hù)號和密碼(刷卡)登錄，餐廳內的就餐點(diǎn)由服務(wù)員輸入信息進(jìn)入系統，餐廳外的外賣(mài)點(diǎn)只有注冊會(huì )員能夠輸入信息進(jìn)入系統。
當驗證用戶(hù)臺法后，用戶(hù)可以進(jìn)行點(diǎn)菜操作。點(diǎn)菜時(shí)直接通過(guò)菜肴的編碼和加減運算符組合輸入即可實(shí)現點(diǎn)菜，方便快捷。具體編碼可參考無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端使用說(shuō)明書(shū)。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(yú)(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(guò)無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端輸入“3016+3125+3226+3265+5001+5001”，然后按“確認”鍵即可。
用戶(hù)點(diǎn)菜輸入并確認后．無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端將用戶(hù)已點(diǎn)菜肴信息顯示輸出；用戶(hù)核對無(wú)誤，再次“確認”點(diǎn)菜，如需加菜、減菜，可按“取消”鍵回到上一步；同樣通過(guò)菜肴的編碼和加減運算符組合輸入來(lái)實(shí)現加／減菜。例如，要加的菜肴是芋艿排骨煲(編碼為3028)，紅燒帶魚(yú)(編碼為3212)；要減的菜肴是糖醋排(骨編碼為3016)，清蒸鯽魚(yú)(編碼為3226)，則通過(guò)無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端輸入“+3028+3212-3016-3226”，然后按“確認”鍵即可。
用戶(hù)完成點(diǎn)菜后，無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端會(huì )將點(diǎn)菜數據傳輸給遠程服務(wù)器，并給出“您已成功點(diǎn)菜!”的顯示信息，用戶(hù)此時(shí)可以退出系統。對于餐廳外的外賣(mài)點(diǎn)，5min內用戶(hù)不再進(jìn)入系統修改或取消點(diǎn)菜信息則自動(dòng)從用戶(hù)卡中扣款完成結賬，并在指定時(shí)間內為用戶(hù)烹制好所點(diǎn)菜肴送到指定位置。
2．4 數據流程
無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統中數據流程框圖如圖6所示。

整個(gè)點(diǎn)菜系統的數據來(lái)源主要是餐廳外外賣(mài)點(diǎn)或餐廳內就餐點(diǎn)的顧客用餐點(diǎn)菜數據。其中數據的傳輸方式是按照IEEE802．11b協(xié)議，以無(wú)線(xiàn)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(diǎn)菜完成后．點(diǎn)菜數據首先通過(guò)無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜終端發(fā)送，接收端將該數據接收到后臺服務(wù)器處理，服務(wù)器再將處理好的點(diǎn)菜數據實(shí)時(shí)傳輸給收銀上作站、傳菜工作站和廚房的各遠程打印機。收銀工作站可以根據所收到的點(diǎn)菜數據進(jìn)行賬務(wù)管理；傳菜工作站可以根據所收到的點(diǎn)菜數據進(jìn)行傳菜管理；廚房的各打印機響應到后臺數據庫的遠程打印命令會(huì )自動(dòng)打印出對應菜單，廚房各部門(mén)根據所打印菜單配制菜肴。
例如，在餐廳內顧客的點(diǎn)菜數據為“3016+3125+3226+3265+5001+500100l 003”(“001”表示1號餐座，“003”表示3號服務(wù)員)。當后臺服務(wù)器接收到該數據后，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)菜數據庫和用戶(hù)數據庫，得到對應菜肴編碼信息和用戶(hù)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(yú)￥16，3265鹽水白蝦￥25，5001米飯￥1*2(米飯是2份)，l號餐桌，3號服務(wù)員。用戶(hù)點(diǎn)菜確認完成后，無(wú)線(xiàn)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”和“空格”、“用戶(hù)號”，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程打印機。
如果是餐廳外就餐點(diǎn)，“終端號”只表示該終端的編號和位置，“用戶(hù)號”則為顧客的注冊會(huì )員號，對應該用戶(hù)的相關(guān)信息，包括用戶(hù)姓名及外賣(mài)送菜地點(diǎn)等。例如，顧客的外賣(mài)點(diǎn)菜數據為“3028+3125+3212+3265+5001+500l 102 223”。當后臺服務(wù)器接收到該數據后，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)菜數據庫和用戶(hù)數據庫，得到對應菜肴編碼信息和用戶(hù)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(yú)￥18，3265鹽水白蝦￥25，5001米飯￥1*2(米飯是2份)，102號終端(新世紀3#5)，223號用戶(hù)(新世紀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(guò)的新的菜單，最后反饋給用戶(hù)的賬單也是收銀工作站在這張新菜單基礎上核算形成的。

結語(yǔ)
nRF24El作為一種豐流的、典型的無(wú)線(xiàn)片上系統，已經(jīng)被廣泛應用于日常生活中各個(gè)方面的無(wú)線(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的設計開(kāi)發(fā)中。本無(wú)線(xiàn)點(diǎn)菜系統就是利用nRF24E1無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片實(shí)現的，降低了成本，簡(jiǎn)化了系統的硬件和軟件設計，減小了設備體積，增強了系統的可靠性。結合文中的基礎理論知識和具體的系統架構方法，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)的基礎上，進(jìn)一步促進(jìn)其在無(wú)線(xiàn)研發(fā)方面的更大發(fā)展。