第一组反向呼叫器设计报告Word文档格式.docx

1、8接口设计 109系统备份设计 101 0系统容错设计 101 1设计约定. 111 2待解决问题 121 3实际操作时间安排 121 4使用的元器件清单 14第 2 页 共 14 页1概述1.1编写目的本项目的研究目标是：运用现有的知识理论，通过设计实验，探索呼叫器的 工作原理，工作环境，工作条件，优化呼叫器的设计方案和理念。同时也是应市场的需求和社会的发展，以及科技的日益进步，那么我们平 时 的餐饮业也随之发展；反向呼叫器呼之而出，这个项目的完成可以节省人 员 和时 间，服务员不时来到您的身旁或站在您身边，您认为打搅了您或者感到 别 扭，而 需要服务时却又往试想往看不到服务员，于是您喊、您

2、叫、您高高招 手、您四处 寻找，既不文明，也不方便，还打扰到其他客人，破坏了和谐的消费 环境，令人 尴尬不已。该产品有助于加强内部管理，合理配置服务人员，提高 服 务质量、服 务效率，改善服务环境，树立企业形象，并能从侧面反映经营者 的素质，是餐饮 酒店、休闲娱乐、医院等服务性单位将必备的产品。1.2适用范围适用于反向呼叫器，无线呼叫器项目的系统分析和设计过程；产品可用于 医院、网吧、餐厅等等；1.3读者对象反向呼叫器的设计人员以及各种服务行业的管理者1.4术语和缩写术语和缩写解释备注PWM脉冲宽度调制一种模拟控制方脉冲宽度调制1.5参考资料参考文件单片机原理与嵌入式系统设计北京电子工业出版社

3、，2011单片机应用技术电子工业出版社， 2009单片机接口技术中国水利水电出版社，20072设计概述对当前我国的餐厅情况，为了能够使顾客有一个安静便捷的就餐环境，并 且为了减少餐厅服务人力资源的浪费，我们组设计了一种快速及时的无线呼 叫系统。该系统除了解决服务及时问题外，还使得餐厅服务总台对每张餐桌的 使用情况了如指掌，还可以使顾客及时取餐，进而为餐桌的科学管理提供的可 靠依据。在餐厅就餐，经常遇到如下问题。第一，服务员同时为几张餐桌同时提供 服务，他们经常因去厨房送顾客点菜单、去收银台替顾客结帐等工作而远离 提供服务的餐桌，此时当客人所点的餐做好时却不能够及时被送到餐桌上。第 二，顾客在包

4、房用餐时经常谈及不便于让别人知道的内容或者想要有一个安静的 就餐环境，此时服务员来送餐的时候很不方便。第三，若餐厅很大，服务总台 很难实时掌握餐桌使用信息，这将直接影响安排顾客就餐。该无线呼叫服务系 统解决了以上问题。2.1设计约束（1） 需求约束本系统应当遵循的标准或规范：由于所用的零件相对来说比较便宜，所以有很多的条件约束，比如主从及的通信距离等等；接口 /协议的约束：在进行无线通讯的时候，要在主机和从机之间建立通信；用户界面的约束：在用户界面只能在主机显示器上按下想要呼叫的号码，而从机上只能有LED灯的闪烁和马达的震动；软件质量的约束：主机与从机的组装要精准；（2） 隐含约束：在用户教育

5、程度、计 算机技能相对来说也有一些要求，但不是很大，只要服务人员熟悉的掌握对主机的应用并能对对顾客进行说明有呼叫 时的灯光闪烁和马达振动，让顾客知道这些个现象就可以了。2.2设计策略可以在未来实现双向呼叫的功能，当顾客需要服务的时候，可以通过按键来 呼叫服务员；也可能会实现定位的功能，当服务员知道有顾客需要服务的时 候,可以准确的快速的找到顾客的位置。2.3技术实现无线通讯：无线通信模块是由发射端和接收端两部分组成，发射端是主机， 主要由按键、编码调制芯片、发射 LED等。当按下某一按键后，主机上的编码 调制芯片便进行编码，并结合载波电路的载波信号而成为合成信号，将信号 发射出去。接收端主要包

6、括接收模块。其中接受模块里包括光、解调电路。当 发射信号进入接收模块后，在其输出端便可以得到原先的数字控制编码，在经 过单片机解码程序进行解码，便得知按下哪一个按键，从而完成动作。3系统概述本系统为反向呼叫器，举例子在餐厅的使用来说明主要功能：餐厅柜台免排 队取餐呼叫器-客人在餐馆内点餐，点餐结束后，服务人员发给客人与点 菜编号相对应的接收器当该消费者的餐做好后，服务员在吧台根据点菜编号按键 盘发射器呼叫该客人的接收器，对应号码的接收器在收到信号后，会发出声 音（滴滴声）或震动或闪烁，提示客人去吧台取餐。4系统总体架构4.1平台架构反向呼叫器不能单独使用，必须与接收器或者控制系统组成一个系统共

7、同使用，系统至少包括一个主机和 N个从机。主机包括无线发送设备（此处我们用FS1000A无线模块功率加强版 2.4G无 线接收通信模块），矩阵键盘，led液晶屏（用于接收从机返回信号），电源开 关，STC89C52单片机作为主控芯片。从机包括接收解码部分，接收来自主机的编码信息，与从机地址码对应便做 出响应，还需包括响应模块（例如振动马达，蜂鸣器，或者led闪烁灯），无线传 输设备，电源开关。网络：此处我们用的是2.4G的无线传输设备，无网络要求，只需相应主从机在 一定的范围之内。4.2功能架构反向呼叫器功能架构5系统功能模块15.1模块结构反向呼叫器主机模块 结构5.2子模块1功能：根据主机

8、矩阵键盘所按按键，进行编码译码，发出一条信号 （信号包含的信息为地址码以及高电平响应，用于从机的接收 ）结构：此部分我们所用的是 FS1000A。单发射头技术实现：在第七章节有相应的程序实现编码译码功能。逻辑处理说明：主机发送一个信号，相应地址码的从机响应。如此便是5.3子模块2用于手动输入想找的从机代码。对于一个餐厅来讲，我们通常使用的 8个按键电路必定满足不了实际需要，可能需要更多的按键，但是单片机的硬件资源有限，而且目前的从 机也就一台，所以我们就设置了两个按键。技术实现：在第七章节有相应的程序实现中断以及输入到单片机进行编译 功能。一个相应的按键码对应一个从机地址码，如果输入错误， 则

9、有相应模块进行提示。5.4 led显示屏用于提示输入错误或者找不到从机或者从机成功响应反馈。Led数字显示屏。在第七章节有相应的程序实现在显示屏上呈现数字的程序。 逻辑处理说明：当发生了任意一种突发情况时，显示屏应准确给出相应原因，然后做出相应改变，是继续输入或者应急复原。5.5单片机用于连接各个模块，实现各个模块互相配合，共同构造一个完整系 统。STC89C52单片机作为主控 芯片。在第七章节有相应的程序实现各个模块的连接调用。各个模块连接在不同端口，客户在矩阵键盘按下相应键位 后，进行编译找到是否有对应的地址码从机，如果有，发出一个信号，接收 到响应信号时，led显示屏显示0K!，如果找不

10、到相应地址码，出现 Error。5.6应急复原用于该主机出现故障或者进入死循环时进行的清零模块。 结构：一个按钮或者拨动开关，连接到相应的单片机端口。在第七章节有相应的程序实现。当发生了不可预知的错误时，主机无法正常工作下去，必 须经过此模块，将一切重置到初始状态。5.7电源开关用于开关该主机。拨动开关。该开关控制电源的接入，拨开时电源接通主机工作，断开时电 源断开，主机休眠。该模块就是用于主机的电源控制，不用时尽量关闭电源， 避免碰到一些按钮，发送不必要的错误。6从机从机负责接收主机发来的信号，并进行解码、显示和报警，每个从机有一 个唯一的地址码，主机可通过这个人识别码实现和每个从机之间的一

11、对一通 讯。从机结构主要包括一个无线接收模块， STC89C52单片机作为主控芯片，响应 模块，反馈模块。6.1从机结构当主机按发射键后，地址码被发射出去，等待从机的响应，对应地址码的 从机接收到服务申请后，并给出声音提示。当从机的无线接收模块接收来自 主机发出的信号后，通过单片机的处理，响应模块对接收到的信号进行响应， 发出相应提示，当客户接收到提示后可通过反馈模块对主机进行简单回复。6.2无线接收模块无线接收模块是用来接收主机发出的地址码信号的，此处我们用 FS1000A，通过SPI方式完成数据的交换，包 括数据的发送，数据的接收。特点：工作电压：DC5-9V工作电流：15mA9V工作频率

12、：315MHZ;433MHZ通信方式：单发调制速率：3KHZ调制方式：ASK幅度调制 工作 温度：-10C+60C 外型尺寸：19X 19X 8mm 输入信号：TTL电平辐射功率：20mW5V 特点：超小体积，中功率。6.3响应模块响应模块主要从机是对接收到主机发送的信号以后做出反应，其主要部件 是发光二极管和压电式蜂鸣器。客户可通过二极管的闪烁或者蜂鸣器的振动 及声音知道自己点的餐已经完成待取。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、夕卜 壳等组成。在这里，我们通过 PWM 输出口直接驱动压电式蜂鸣器 。PWM 输 出口直接驱动是利用PWM输出口本身可以输出一定的方波来

13、直接驱动蜂鸣器。 在单片机的软件设置中有几个系统寄存器是用来设置 PWM 口的输出的，可以设置占空比、周期等等，通过设置这些寄存器产生符合蜂鸣器要求的频率的 波 形之后，只要打开PWM 输出，PWM 输出口就能输出该频率的方波，这个时 候 利用这个波形就可以驱动蜂鸣器了。6.4反馈模块反馈模块主要是用来让从机确认接收到主机信号的一个模块，当从机接收 到主机发出的信号后，从机端可收到取餐提示，当客人确认要去取餐是，可 按下反馈按钮，使从机的响应提示停止，再向从机回发出次从机已接收到主机 信号的信号。7运行环境7.1硬件平台STC89C52单片机矩阵键盘液晶显示屏Risym NRF24L01+无线

14、模块功率加强版2.4G无线接收通信模块 +5V电源8接口设计外部接口： P0:是数据接口 pi：双向I/O P2:地址高八位P3：特殊功能从机通信接口： 1.负责接受主机发送的信息，确认是 READY，还是 SILENT状态。2.负责发送已确认看到呼叫的信息。主机通信接口： 1.负责发送信息给从机设置当前状态。2负责接受从机的状态信息。9系统备份设计可以利用多CPU系统设计进行备 份利用双口 RAM实现CPU之间的通信。双口 RAM是一种高速的并行传输芯 片，具有两套I/O 口和竞争裁决电路，可以同时联接两个 CPU,这样通过双口RAM可以实现多CPU之间通信。双机互为备用，彼此独立并行运行，

15、这是一 种非表决式的双机冗余系统，一个 CPU作为另一 CPU的热备份 ，双机在任 务上同步运行。所有输入信号通过输入接口同时送给两个 CPU，但CPU运算、处理后的输出量受到仲裁切换电路的控制，只有主 CPU允许读写外部数据存贮器及输出至外部设备，当主 CPU发生故障时，系统的自我 检测切换逻辑将发出 信号，自动切断其输出通道，并通过 CPU的工作指示系统报警。此时，系统或自动或人工切换到另一个备用的 CPU，并同时打开其输出通道， 备用机变为主机运行状态，控制系统这时降级为单机运行。在该系统中，两个CPU彼此独立运行，可以自动或手动实现双机的主辅切 换，只有主CPU能正常读写外部RAM数据

16、和控制输出。10系统容错设计从单片机应用系统的可靠性的角度出发，利用8051单片机的存储体系结构 的特点，给出了一种简单的自检容错设计方法。单片机应用系统的容错设计一般可分为两个方面：系统的自检设计与系统的 抗干扰设计。基于自检的容错设计方法的实质就是对被检测单片机系统故障的自检部件 的冗余设计，在自检设计中，起关键作用的自检部件自身的故障可以通过冗余设计 来屏蔽，从而克服了传统的没有冗余的自检部件自身故障造成的系统自检功能丧 失的问题。根据8051存储体系结构可以知道8051内部ROM（4K）与外部4 JUPDO26II中较滩曲覺農自检部件的存储空间分配ROM（前4K地址空间区）在地址空间上

17、是重复的，实际上也 就是内部ROM与外 部ROM之间出现了冗余部分；因此,利用这种存储体系结构自身包含的冗余性 来 为自检部件提供容错设计，就不会增加大量的外围冗余硬件电路，内部ROM应首 选为正常工作时的自检部件，而外部ROM（前4K地址空间区）则作为自检的冗余 后备部件。内部ROM与外部ROM（前4K地址空间区）的切换可以由EA的控制 信号来实现。这种简单的基于自检的容错设计方法充分利用了 8051存储体系结构自身的 冗余性来进行容错设计，同时实现了 ROM的硬件容错与自检的 软件容错。因此 具有以下的优点：（1）增加的硬件资源很少。如果按常规的方法把自检程序放到 ROM的尾部，对其建立冗

18、余部件时必须增加多余的存储器及控制电路，从而增加了硬件电路设计的 复杂性。（2）可复用的程度高。对于目前流行的各种单片机 ，DSP等,只要与8051单片机具 有相似的存贮体系结构，都可以采用类似的方法进行自检的容错设计，只是在自检 部件的大小以及正常与后备部件之间的切换方式方面有所差异。11设计约定主机显示屏消息显示：OK:代表从机成功响 应。ERRORO :代表输入错误。ERROR1 :代表找不到对应地址的从机。ERROR2 :代表找到从机，但是从机响应失败。12待解决问题部分元器件在proteus中无法仿真实现，这给设计带来了困难与 浪费，因此在设计上如果能通过程序改编或对 proteus

19、中存在的元器件进行组合来代替proteus中不能仿真的元器件，就会使设计更加方便，而 不至于在最后的实物连接中出现过多的错误而造成多资源浪费。部分元器件参数的设置不一定很合适，这可能会影响最后的结果。 虽然课设结束了，但是实验编程仍是我们的一大难题，需要进一步与老师同学交流。针对供电电池问题，目前我们决定把供电电池并在一起使用来达到装置所 需电压值，不过这会造成资源浪费，因为针对餐厅每天接待的客人数目，蜂 鸣 器和LED灯响应时间的长短都会影响电池的使用寿命。而一节干电池的市场 价格并不便宜！13实际操作时间安排周一：确认工作，画出大致的元器件布局部分元器件分布仿真图周二：将元器件焊接到万能板上，并且连接导线，并测试硬件主机焊接结果从机焊接结果周三：编写程序，使焊接结果按功能运行。 在编写完程序之后进行各部分的软件测试。周四：系统联调：在软硬件都能正确运行后，进行系统联调，实反向呼叫器 联合软件硬件实现各部分的功能。在所有功能都实现后，进行主机和从机之间的呼叫，观察其反应以确认 是否需要继续完善。14使用的元器件清单兀器件数量STC89C512电源开关2 11.0592M 晶振100p电容4电解电容10uF1K电阻4K电阻10K电阻8脚1K排阻1发光二极管三极管MPSA92两位LED数码管（3V）按键5蜂鸣器导线若干FS1000A9*15cm万能板文档结束