第一組反向呼叫器設(shè)計報告

1、反向呼叫器系 統(tǒng)概要設(shè)計報告設(shè)計者:組長：組員：【目錄】1 概述31.1 編寫目的31.2 適用范圍31.3 讀者對象31.4 術(shù)語和縮寫31.5 參考資料32 設(shè)計概述42.1 設(shè)計約束42.2 設(shè)計策略42.3 技術(shù)實現(xiàn)43 系統(tǒng)概述54 系統(tǒng)總體架構(gòu)54.1 平臺架構(gòu)54.2 功能架構(gòu)65 系統(tǒng)功能模塊 1 65.1 模塊結(jié)構(gòu)65.2 子模塊1 65.3 子模塊275.4 led顯示屏75.5 單片機75.6 應(yīng)急復(fù)原75.7 電源開關(guān)86 從機86.1 從機結(jié)構(gòu)86.2 無線接收模塊86.3 響應(yīng)模塊96.4 反饋模塊97 運行環(huán)境97.1硬件平臺98 接口設(shè)計109 系統(tǒng)備份設(shè)計 1

2、01 0系統(tǒng)容錯設(shè)計101 1設(shè)計約定.111 2待解決問題121 3實際操作時間安排121 4使用的元器件清單14第 2 頁 共 14 頁1概述1.1編寫目的本項目的研究目標(biāo)是：運用現(xiàn)有的知識理論，通過設(shè)計實驗，探索呼叫器的 工作原理，工作環(huán)境，工作條件，優(yōu)化呼叫器的設(shè)計方案和理念。同時也是應(yīng)市場的需求和社會的發(fā)展，以及科技的日益進步，那么我們平 時 的餐飲業(yè)也隨之發(fā)展；反向呼叫器呼之而出，這個項目的完成可以節(jié)省人 員 和時 間，服務(wù)員不時來到您的身旁或站在您身邊，您認(rèn)為打攪了您或者感到 別 扭，而 需要服務(wù)時卻又往試想往看不到服務(wù)員，于是您喊、您叫、您高高招 手、您四處 尋找，既不文明，也

3、不方便，還打擾到其他客人，破壞了和諧的消費 環(huán)境，令人 尷尬不已。該產(chǎn)品有助于加強內(nèi)部管理，合理配置服務(wù)人員，提高 服 務(wù)質(zhì)量、服 務(wù)效率，改善服務(wù)環(huán)境，樹立企業(yè)形象，并能從側(cè)面反映經(jīng)營者 的素質(zhì)，是餐飲 酒店、休閑娛樂、醫(yī)院等服務(wù)性單位將必備的產(chǎn)品。1.2適用范圍適用于反向呼叫器，無線呼叫器項目的系統(tǒng)分析和設(shè)計過程；產(chǎn)品可用于 醫(yī)院、網(wǎng)吧、餐廳等等；1.3讀者對象反向呼叫器的設(shè)計人員以及各種服務(wù)行業(yè)的管理者1.4術(shù)語和縮寫術(shù)語和縮寫解釋備注PWM脈沖寬度調(diào)制一種模擬控制方脈沖寬度調(diào)制1.5參考資料參考文件備注單片機原理與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計北京電子工業(yè)出版社，2011單片機應(yīng)用技術(shù)電子工業(yè)出版社，

4、2009單片機接口技術(shù)中國水利水電出版社，20072設(shè)計概述對當(dāng)前我國的餐廳情況，為了能夠使顧客有一個安靜便捷的就餐環(huán)境，并 且為了減少餐廳服務(wù)人力資源的浪費，我們組設(shè)計了一種快速及時的無線呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了解決服務(wù)及時問題外，還使得餐廳服務(wù)總臺對每張餐桌的使用情況了如指掌，還可以使顧客及時取餐，進而為餐桌的科學(xué)管理提供的可靠依據(jù)。在餐廳就餐，經(jīng)常遇到如下問題。第一，服務(wù)員同時為幾張餐桌同時提供服務(wù)，他們經(jīng)常因去廚房送顧客點菜單、去收銀臺替顧客結(jié)帳等工作而遠離提供服務(wù)的餐桌，此時當(dāng)客人所點的餐做好時卻不能夠及時被送到餐桌上。第二，顧客在包房用餐時經(jīng)常談及不便于讓別人知道的內(nèi)容或者想要有一個安

5、靜的就餐環(huán)境，此時服務(wù)員來送餐的時候很不方便。第三，若餐廳很大，服務(wù)總臺很難實時掌握餐桌使用信息，這將直接影響安排顧客就餐。該無線呼叫服務(wù)系統(tǒng)解決了以上問題。2.1設(shè)計約束（1）需求約束本系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范：由于所用的零件相對來說比較便宜，所以有很多的條件約束，比如主從及的通信距離等等；接口 /協(xié)議的約束：在進行無線通訊的時候，要在主機和從機之間建立通信；用戶界面的約束：在用戶界面只能在主機顯示器上按下想要呼叫的號碼，而從機上只能有LED燈的閃爍和馬達的震動；軟件質(zhì)量的約束：主機與從機的組裝要精準(zhǔn)；（2）隱含約束：在用戶教育程度、計 算機技能相對來說也有一些要求，但不是很大，只要服務(wù)人員

6、熟悉的掌握對主機的應(yīng)用并能對對顧客進行說明有呼叫時的燈光閃爍和馬達振動，讓顧客知道這些個現(xiàn)象就可以了。2.2設(shè)計策略可以在未來實現(xiàn)雙向呼叫的功能，當(dāng)顧客需要服務(wù)的時候，可以通過按鍵來 呼叫服務(wù)員；也可能會實現(xiàn)定位的功能，當(dāng)服務(wù)員知道有顧客需要服務(wù)的時候,可以準(zhǔn)確的快速的找到顧客的位置。2.3技術(shù)實現(xiàn)無線通訊：無線通信模塊是由發(fā)射端和接收端兩部分組成，發(fā)射端是主機， 主要由按鍵、編碼調(diào)制芯片、發(fā)射 LED等。當(dāng)按下某一按鍵后，主機上的編碼 調(diào)制芯片便進行編碼，并結(jié)合載波電路的載波信號而成為合成信號，將信號發(fā)射出去。接收端主要包括接收模塊。其中接受模塊里包括光、解調(diào)電路。當(dāng)發(fā)射信號進入接收模塊后，

7、在其輸出端便可以得到原先的數(shù)字控制編碼，在經(jīng)過單片機解碼程序進行解碼，便得知按下哪一個按鍵，從而完成動作。3系統(tǒng)概述本系統(tǒng)為反向呼叫器，舉例子在餐廳的使用來說明主要功能：餐廳柜臺免排 隊取餐呼叫器-客人在餐館內(nèi)點餐，點餐結(jié)束后，服務(wù)人員發(fā)給客人與點菜編號相對應(yīng)的接收器當(dāng)該消費者的餐做好后，服務(wù)員在吧臺根據(jù)點菜編號按鍵 盤發(fā)射器呼叫該客人的接收器，對應(yīng)號碼的接收器在收到信號后，會發(fā)出聲音（滴滴聲）或震動或閃爍，提示客人去吧臺取餐。4系統(tǒng)總體架構(gòu)4.1平臺架構(gòu)反向呼叫器不能單獨使用，必須與接收器或者控制系統(tǒng)組成一個系統(tǒng)共同使用，系統(tǒng)至少包括一個主機和 N個從機。主機包括無線發(fā)送設(shè)備（此處我們用FS

8、1000A無線模塊功率加強版 2.4G無 線接收通信模塊），矩陣鍵盤，led液晶屏（用于接收從機返回信號），電源開 關(guān)，STC89C52單片機作為主控芯片。從機包括接收解碼部分，接收來自主機的編碼信息，與從機地址碼對應(yīng)便做 出響應(yīng)，還需包括響應(yīng)模塊（例如振動馬達，蜂鳴器，或者led閃爍燈），無線傳 輸設(shè)備，電源開關(guān)。網(wǎng)絡(luò)：此處我們用的是2.4G的無線傳輸設(shè)備，無網(wǎng)絡(luò)要求，只需相應(yīng)主從機在 一定的范圍之內(nèi)。4.2功能架構(gòu)反向呼叫器功能架構(gòu)5系統(tǒng)功能模塊15.1模塊結(jié)構(gòu)反向呼叫器主機模塊 結(jié)構(gòu)5.2子模塊1功能：根據(jù)主機矩陣鍵盤所按按鍵，進行編碼譯碼，發(fā)出一條信號（信號包含的信息為地址碼以及高電平

9、響應(yīng)，用于從機的接收 ）結(jié)構(gòu)：此部分我們所用的是 FS1000A。單發(fā)射頭技術(shù)實現(xiàn)：在第七章節(jié)有相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)編碼譯碼功能。邏輯處理說明：主機發(fā)送一個信號，相應(yīng)地址碼的從機響應(yīng)。如此便是5.3子模塊2功能：用于手動輸入想找的從機代碼。結(jié)構(gòu)：對于一個餐廳來講，我們通常使用的8個按鍵電路必定滿足不了實際需要，可能需要更多的按鍵，但是單片機的硬件資源有限，而且目前的從機也就一臺，所以我們就設(shè)置了兩個按鍵。技術(shù)實現(xiàn)：在第七章節(jié)有相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)中斷以及輸入到單片機進行編譯 功能。邏輯處理說明：一個相應(yīng)的按鍵碼對應(yīng)一個從機地址碼，如果輸入錯誤， 則有相應(yīng)模塊進行提示。5.4 led顯示屏功能：用于提示輸入

10、錯誤或者找不到從機或者從機成功響應(yīng)反饋。結(jié)構(gòu)：Led數(shù)字顯示屏。技術(shù)實現(xiàn)：在第七章節(jié)有相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)在顯示屏上呈現(xiàn)數(shù)字的程序。邏輯處理說明：當(dāng)發(fā)生了任意一種突發(fā)情況時，顯示屏應(yīng)準(zhǔn)確給出相應(yīng)原因，然后做出相應(yīng)改變，是繼續(xù)輸入或者應(yīng)急復(fù)原。5.5單片機功能：用于連接各個模塊，實現(xiàn)各個模塊互相配合，共同構(gòu)造一個完整系 統(tǒng)。結(jié)構(gòu)：STC89C52單片機作為主控 芯片。技術(shù)實現(xiàn)：在第七章節(jié)有相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)各個模塊的連接調(diào)用。邏輯處理說明：各個模塊連接在不同端口，客戶在矩陣鍵盤按下相應(yīng)鍵位 后，進行編譯找到是否有對應(yīng)的地址碼從機，如果有，發(fā)出一個信號，接收到響應(yīng)信號時，led顯示屏顯示0K!，如果找不到相

11、應(yīng)地址碼，出現(xiàn) Error。5.6應(yīng)急復(fù)原功能：用于該主機出現(xiàn)故障或者進入死循環(huán)時進行的清零模塊。 結(jié)構(gòu)：一個按鈕或者撥動開關(guān)，連接到相應(yīng)的單片機端口。技術(shù)實現(xiàn)：在第七章節(jié)有相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)。邏輯處理說明：當(dāng)發(fā)生了不可預(yù)知的錯誤時，主機無法正常工作下去，必 須經(jīng)過此模塊，將一切重置到初始狀態(tài)。5.7電源開關(guān)功能：用于開關(guān)該主機。結(jié)構(gòu)：撥動開關(guān)。技術(shù)實現(xiàn)：該開關(guān)控制電源的接入，撥開時電源接通主機工作，斷開時電 源斷開，主機休眠。邏輯處理說明：該模塊就是用于主機的電源控制，不用時盡量關(guān)閉電源， 避免碰到一些按鈕，發(fā)送不必要的錯誤。6從機從機負責(zé)接收主機發(fā)來的信號，并進行解碼、顯示和報警，每個從機有一

12、 個唯一的地址碼，主機可通過這個人識別碼實現(xiàn)和每個從機之間的一對一通訊。從機結(jié)構(gòu)主要包括一個無線接收模塊，STC89C52單片機作為主控芯片，響應(yīng) 模塊，反饋模塊。6.1從機結(jié)構(gòu)當(dāng)主機按發(fā)射鍵后，地址碼被發(fā)射出去，等待從機的響應(yīng)，對應(yīng)地址碼的 從機接收到服務(wù)申請后，并給出聲音提示。當(dāng)從機的無線接收模塊接收來自主機發(fā)出的信號后，通過單片機的處理，響應(yīng)模塊對接收到的信號進行響應(yīng)，發(fā)出相應(yīng)提示，當(dāng)客戶接收到提示后可通過反饋模塊對主機進行簡單回復(fù)。6.2無線接收模塊無線接收模塊是用來接收主機發(fā)出的地址碼信號的，此處我們用 FS1000A，通過SPI方式完成數(shù)據(jù)的交換，包 括數(shù)據(jù)的發(fā)送，數(shù)據(jù)的接收。特點

13、：工作電壓：DC5-9V工作電流：15mA9V工作頻率：315MHZ;433MHZ通信方式：單發(fā)調(diào)制速率：3KHZ調(diào)制方式：ASK幅度調(diào)制 工作 溫度：-10C+60C 外型尺寸：19X 19X 8mm 輸入信號：TTL電平輻射功率：20mW5V 特點：超小體積，中功率。6.3響應(yīng)模塊響應(yīng)模塊主要從機是對接收到主機發(fā)送的信號以后做出反應(yīng)，其主要部件 是發(fā)光二極管和壓電式蜂鳴器?？蛻艨赏ㄟ^二極管的閃爍或者蜂鳴器的振動及聲音知道自己點的餐已經(jīng)完成待取。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、夕卜 殼等組成。在這里，我們通過 PWM 輸出口直接驅(qū)動壓電式蜂鳴器 。PWM 輸 出

14、口直接驅(qū)動是利用PWM輸出口本身可以輸出一定的方波來直接驅(qū)動蜂鳴器。 在單片機的軟件設(shè)置中有幾個系統(tǒng)寄存器是用來設(shè)置PWM 口的輸出的，可以設(shè)置占空比、周期等等，通過設(shè)置這些寄存器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波 形之后，只要打開PWM 輸出，PWM 輸出口就能輸出該頻率的方波，這個時 候 利用這個波形就可以驅(qū)動蜂鳴器了。6.4反饋模塊反饋模塊主要是用來讓從機確認(rèn)接收到主機信號的一個模塊，當(dāng)從機接收 到主機發(fā)出的信號后，從機端可收到取餐提示，當(dāng)客人確認(rèn)要去取餐是，可按下反饋按鈕，使從機的響應(yīng)提示停止，再向從機回發(fā)出次從機已接收到主機信號的信號。7運行環(huán)境7.1硬件平臺STC89C52單片機矩陣鍵盤

15、液晶顯示屏Risym NRF24L01+無線模塊功率加強版2.4G無線接收通信模塊 +5V電源8接口設(shè)計外部接口：P0:是數(shù)據(jù)接口 pi：雙向I/O P2:地址高八位P3：特殊功能從機通信接口： 1.負責(zé)接受主機發(fā)送的信息，確認(rèn)是 READY，還是 SILENT狀態(tài)。2.負責(zé)發(fā)送已確認(rèn)看到呼叫的信息。主機通信接口： 1.負責(zé)發(fā)送信息給從機設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)。2負責(zé)接受從機的狀態(tài)信息。9系統(tǒng)備份設(shè)計可以利用多CPU系統(tǒng)設(shè)計進行備 份利用雙口 RAM實現(xiàn)CPU之間的通信。雙口 RAM是一種高速的并行傳輸芯 片，具有兩套I/O 口和競爭裁決電路，可以同時聯(lián)接兩個CPU,這樣通過雙口RAM可以實現(xiàn)多CPU之

16、間通信。雙機互為備用，彼此獨立并行運行，這是一 種非表決式的雙機冗余系統(tǒng)，一個 CPU作為另一 CPU的熱備份 ，雙機在任 務(wù)上同步運行。所有輸入信號通過輸入接口同時送給兩個CPU，但CPU運算、處理后的輸出量受到仲裁切換電路的控制，只有主CPU允許讀寫外部數(shù)據(jù)存貯器及輸出至外部設(shè)備，當(dāng)主 CPU發(fā)生故障時，系統(tǒng)的自我 檢測切換邏輯將發(fā)出 信號，自動切斷其輸出通道，并通過CPU的工作指示系統(tǒng)報警。此時，系統(tǒng)或自動或人工切換到另一個備用的 CPU，并同時打開其輸出通道，備用機變?yōu)橹鳈C運行狀態(tài)，控制系統(tǒng)這時降級為單機運行。在該系統(tǒng)中，兩個CPU彼此獨立運行，可以自動或手動實現(xiàn)雙機的主輔切 換，只有

17、主CPU能正常讀寫外部RAM數(shù)據(jù)和控制輸出。10系統(tǒng)容錯設(shè)計從單片機應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性的角度出發(fā)，利用8051單片機的存儲體系結(jié)構(gòu) 的特點，給出了一種簡單的自檢容錯設(shè)計方法。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的容錯設(shè)計一般可分為兩個方面：系統(tǒng)的自檢設(shè)計與系統(tǒng)的 抗干擾設(shè)計。基于自檢的容錯設(shè)計方法的實質(zhì)就是對被檢測單片機系統(tǒng)故障的自檢部件 的冗余設(shè)計，在自檢設(shè)計中，起關(guān)鍵作用的自檢部件自身的故障可以通過冗余設(shè)計 來屏蔽，從而克服了傳統(tǒng)的沒有冗余的自檢部件自身故障造成的系統(tǒng)自檢功能喪 失的問題。根據(jù)8051存儲體系結(jié)構(gòu)可以知道8051內(nèi)部ROM(4K)與外部4 JUPDO26II中較灘曲覺農(nóng)自檢部件的存儲空間分配ROM

18、(前4K地址空間區(qū))在地址空間上是重復(fù)的，實際上也 就是內(nèi)部ROM與外 部ROM之間出現(xiàn)了冗余部分；因此,利用這種存儲體系結(jié)構(gòu)自身包含的冗余性 來 為自檢部件提供容錯設(shè)計，就不會增加大量的外圍冗余硬件電路，內(nèi)部ROM應(yīng)首 選為正常工作時的自檢部件，而外部ROM(前4K地址空間區(qū))則作為自檢的冗余 后備部件。內(nèi)部ROM與外部ROM(前4K地址空間區(qū))的切換可以由EA的控制 信號來實現(xiàn)。這種簡單的基于自檢的容錯設(shè)計方法充分利用了 8051存儲體系結(jié)構(gòu)自身的 冗余性來進行容錯設(shè)計，同時實現(xiàn)了 ROM的硬件容錯與自檢的 軟件容錯。因此 具有以下的優(yōu)點：(1) 增加的硬件資源很少。如果按常規(guī)的方法把自檢程序放到ROM的尾部，對其建立冗余部件時必須增加多余的存儲器及控制電路，從而增加了硬件電路設(shè)計的 復(fù)雜性。(2) 可復(fù)用的程度高。對于目前流行的各種單片機 ，DSP等,只要與8051單片機具 有相似的存貯體系結(jié)構(gòu)，都可以采用類似的方法進行自檢的容錯設(shè)計，只是在自檢 部件的大小以及正常與后備部件之間的切換方式方面有所差異。11設(shè)計約定主機顯示屏消息顯示：OK:代表從機成功響 應(yīng)。ERRORO :代表輸入錯誤。ERROR1 :代表找不到對應(yīng)地址的從機。ERROR2 :代表找到從機，但是從機響應(yīng)失敗。12待解決問題部分元器件在proteus中無法仿真實現(xiàn)，