基于WINCE的无线点菜系统设计

1基于WinCE的触摸式无线点菜系统设计1顾慧，单鸣雷，邓靖璇，王勇，朱昌平*（1河海大学江苏省输配电装备技术重点实验室，江苏常州213022）摘要：民以食为天，餐饮服务质量的提升是人类进步的基本需求。论文基于微软WindowsCE系统设计了一套触摸式无线点菜系统。与传统的点菜方式相比，逼真的图形取代了文字菜名，外宾点菜不用担心语音不通；操作简便、触摸即可；WinCE平台下数据传输速度快，可节省顾客时间，并且消除了点菜产生的噪音；系统抗干扰能力强，不会因为多个点菜设备并行使用而导致数据冲突。关键词：触摸式无线点菜图形菜单节约时间防冲突DesignandRealizationofTouchingWirelessOrderingDishesSystemBasedOnWinCEGuHui，ShanMing-lei,DengJing-xuan,WangYong,ZhuChang-ping*JiangsuKeyLaboratoryofPowerTransmissionandDistributionEquipmentTechnology,HohaiUniversity,Changzhou213022,ChinaAbstract:Peopleregardsfoodastheirheaven,soimprovingthequalityofcateringservicesisthebasicneedsofhumanprogress.ThethesisbasedonMicrosoftWindowsCESystemdesignedasetofTouchingWirelessOrderingDishesSystem.Comparedwith1基金项目：江苏省2009年度研究生教育教学改革研究与实践课题（教学实践）、中国国家自然科学基金项目（10974044）和中国常州市输配电及节电技术重点实验室开放课题，全国教育科学“十一五”规划2009年度教育部重点课题（课题批准号：DCA090201）成果。作者简介：顾慧，女，江苏南通人，1989-，河海大学电子信息07级本科生.邓靖璇，女，湖北随州人，1989-，河海大学电子信息07级本科生.*通信作者：朱昌平，男，湖北荆门人，1956-，河海大学教授，硕导，分管科研和实验室的副院长，电子信息技术实验中心主任，主要从事通信电路与声学技术的研究.联系方式0519-85192019（O），13861282087.Email：[e-mail]；网址：’tneedtoworryaboutlanguagebarrierwhentheyaretakingorders.Secondly,theorderingsystemcanbeoperatedconvenientlyandyoujustneedtotouchtherealisticgraphicsonthescreen.Thethird,undertheWinCE,thedatatransmissionspeedissohighthatitsavescustomers’timeandeliminatethenoisegeneratedbyordering.Theforth,thesystemhasstronganti-interference.Theconcurrentuseofmultipleorderingequipmentswillnotcausedataconflict.Keywords:TouchingWirelessOrderingTime-SavingGraphicsMenuAnti-Collision随着物联网进程的日益加快，餐饮业的信息化服务正逐步被推广起来。目前餐馆里使用的无线点菜系统主要包括以下三种：第一种是以单片机和无线模块为核心[1]，成本低，但是单片机数据存储容量小，只能用黑白或伪彩色液晶显示，且处理速度慢；第二种是以红外为基础的无线点菜系统，不仅成本低而且抗电磁干扰能力强，但红外穿越障碍物能力有限，不适用于餐馆这类人口流量大的场所[2]；第三种是掌上电脑（PDA）点菜系统，它的功能多，款式好看，但是PDA信号覆盖范围约在50米左右，因此要求很好地放置无线路由的位置，给用户带来了诸多不便[3]。本系统针对以上不足，开发出了基于WinCE的触摸式无线点菜系统，Wince平台下的ARM手持终端存储容量大，处理信息速度快，具有友好的人机界面显示屏。终端和主机间的数据通信设置了多重验证，提高了数据传输的可靠性，减少了多菜、漏菜发生的概率。ARM手持终端与主机之间的通信选用433MHz的电磁波为载体[4]，信号穿透能力强，有效地避免了被其它物体干扰。其传输距离可以达到100米左右。而且液晶显示屏被保护在玻璃片之下，不像PDA显示屏易因不慎跌落被摔碎。1系统设计本系统的工作流程示意图及方框图分别如图1和图2所示，顾客走进餐馆后，服务员随即提供点菜服务。通过ARM的人性化界面进行空桌的查询，主节点收到命令后将其传给上位机[5]，上位机根据从节点发送的命令请求在数据库中查询空桌信息并发送给从节点，从节点进而将指令码通过串口通信协议传给ARM手持终端。顾客选中空桌后，上位机接到座位的信息，为顾客建立数据库表，当顾客点好菜并下单后，所点菜的信息将被发送到上位机，上位机将信息存入数据库表结账时，顾客可根据座位号查询消费情况。顾客点菜或结账后，前台主机自动刷新[6]数据库信息。3迎宾接客入座明档厨房制作结账点菜接收器上菜主机前台信息处理谢谢光临图1无线点菜系统工作流程示意图手持终端发送请求前台主机接收命令空桌查询发送接收网络传送接收菜单通知更新发送厨房终端上菜更新点菜状态结账自动刷新结束数据库空桌号码图2无线点菜系统工作流程方框图系统由上位机，手持点菜终端，节点发送接收网络，三个部分组成，可以实现主机与一个或多个从机的数据通信，并能有效地防止多个数据同时传给主机时产生的冲突。其中，单片机和NRF905是用于构建WinCE平台下的ARM手持终端和上位机之间的发射和接收网络的核心部件，使得从机和主机之间可以间接地传输数据[7]。2无线数据传输模块设计无线发射与接收模块的原理图和实际制作的电路板分别如图3和图4所示，核心芯片为nRF905，该芯片是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片。NRF905检测到信道里有数据的时候，通过检波后，如果地址匹配，DR引脚会出现一个高电平跳变，Mega16就是采用中断的方式来检测数据的到来的。该芯片所需的3.3V供电电压由LM2576提供，和传统的LM1117供电方式相比，提高了效率，节约了能量。图3NRF905下的发射接收模块设计图4发射接收电路的实现43.Wince平台下的软件设计本系统软件设计主要包括节点间的网络通信，上位机和手持终端软件编写三部分。3.1节点间的网络通信主从节点的微处理器均选用性价比较高的Mega16单片机。Mega16采用自身集成的SPI接口与NRF905之间进行通信，包括对NRF905的初始化配置、读取NRF905接受缓冲区中的数据、以及将要发送据送至NRF905的发送缓冲区。对于主节点，单片机将收到的数据通过串口传给上位机，上位机根据接到的数据作进一步处理[8]。对于从节点，单片机则将收到的数据通过自身集成的USART异步通信接口将数据传送给ARM，由ARM对数据作进一步的处理。网络通信流程分别如下图5和图6所示。开始主节点网络通信初始化网络InitNet()等待事件While(1)无线接收中断IntWNet()，获取命令字判断命令字switch(CMD)初始化硬件InitHW()串口接收中断IntUSART()，获取命令字图5主节点网络通信流程图根据需要启动发送，需调用nrf905发送函数开始初始化网络InitNet()等待事件While(1){GUIMenu();}无线接收中断IntWNet()，获取命令字判断命令字switch(CMD)初始化硬件InitHW()等待直到加入网络WaitJoin();从节点网络通信图6从节点网络通信流程图3.2上位机软件设计采用控制界面很容易实现的C#编程语言，运用统一的协议[9]，通过C#serialPort中的serialPort1.BytesToRead方法来读取串口中收到的数据。但值得注意的是：serial.BytesToRead方法是一个字节一个字节地读，而serialPort1.Read虽然能够一起来读，但是不够稳定。上位机的工作过程包括如下四个阶段：开启点菜界面时，首先在对应“串口设置”栏选择所使用的端口名称、波特率、以及相应的数据位、起始位和校验位。串口设置[10]界图如图7所示；点菜终端（ARM）发送空桌请求指令，上位机收到命令后，在桌位信息数据库表中，5查询状态为empty的桌位，并将空桌号信息传回给ARM手持终端；当顾客选定完相应的空桌号后，上位机则根据顾客所选空桌在数据库中相应桌号处标定为busy；上位机则把顾客的点菜信息，以桌号为单位，建立相应的数据库表。结账和点菜界面如图8所示。图7串口设置界图图8结账/点菜查询界面图3.3手持终端软件设计采用基于Wince的ARM9，界面生动，并且使用触摸显示屏，操作快捷方便，为顾客节省了宝贵的时间。顾客在点菜的同时，可一览餐厅菜肴，通过生动的图片信息，顾客可以更加直观的点到自己喜欢的菜肴。下位机工作过程为：通过提示的空桌键引导顾客进行空桌查询，顾客根据上位机返回的信息选择座位就坐；顾客开始点菜时，点击进入电子菜单界面，界面显示所有菜肴及相应价格，可退点也可直接生成菜单。点菜界面实物图如图9所示。图9点菜界面实物图4结果与分析基于WinCE的触摸式无线点菜系统的设计是餐饮信息化的重要体现之一。数据传输6的稳定性是其最重要的需求之一。作者在提高数据传输的稳定性和增加传输距离上做了大量的试验，有效的实践体会有：（1）NRF905检测到信道里有数据的时候，DR的高电平跳变是伴随着AM引脚而产生的（地址匹配引脚），并且AM高电平的保持时间要更长一些，作者采用DR与AM引脚电平相与的方法，提高收发数据的稳定性。（2）系统繁忙时，为了减少数据因冲突而丢失的现象，作者将从节点数据发送到主机时，设置了“地址+指令”功能，在发送指令的同时，也发送给主机地址。当主机接收到指令时，立即根据从机的地址进行返回校验，主机中又设置缓存，以确保多个指令依次得到返回校验[11-12]。如果数据发送丢失，从机在数秒后未收到主机的校验信息，会自动提示：“数据未发送”，以提醒用户再发一遍。.（3）上位机读取串口数据时，要注意串口的初始化要合理，否则，读到的数据会很不稳定。每次读过数据后要特别注意清空缓冲区。serialPort的ReceivedBytesThreshold方法（缓冲区事件发生前的字节数）的设置也非常重要，这关系到数据传输的稳定性。（4）为了确保多个从机与一个主机之间的可靠通信，作者巧妙地将“一对多”转化为多个“一对一”的方式来实现。通过对通信协议的修改，将新节点的地址作为通信的一部分传送出去，不仅可以使节点动态的加入后便于管理，而且也使得“一对多”功能得以可靠地实现。5结束语通过实践探索表明，WinCE平台下的ARM技术能有效应用于无线点菜系统，通过反复调试表明，系统的稳定性和传输距离可通过一些小的技巧便可得到有效改进，作者总结的实践心得为本系统转化为实际产品提供了参考，为相关技术在“物联网工程”的实际运用提供了借鉴。致谢本工作得到江苏省2009年度研究生教育教学改革研究与实践课题（教学实践）、中国国家自然科学基金项目（109