微信订餐系统下位机的设计与应用

唐建祥　廖根兴

摘要：企業单位食堂每餐做多少量较难控制，为了避免浪费和方便输出统计报表，本文设计开发了一套微信点餐系统。

关键词：微信订餐;读卡器;以太网通信;串口屏;通信协议

中图分类号：TP311.56 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）08-0133-01

0 引言

在一些大型的企业、事业单位中，每天工作餐的就餐人数不固定，且变化较大，如何避免饭菜做多导致食材的浪费是一些企业必须要考虑的问题。根据企业的需求，设计了一套应用在企事业单位食堂中的微信点餐系统，本文着重介绍微信点餐系统中下位机的设计与实现方法。

1 微信订餐系统下位机的设计

下位机硬件系统主要由主控系统、读卡器电路、以太网通信电路、RS485双串口屏屏显示电路组成，如图1所示。所有的硬件电路都放在下位机的机壳当中，两个7寸的全彩显示屏分别位于刷卡机的两侧，方便食堂工作人员和就餐人员查看信息。下位机的实物图如图2所示。

1.1 主控MCU及所实现的功能

主控MCU选择ATmega2560单片机。该单片机运行在16M的频率下有16MIPS的处理速度;多达四个串行通信端口，能满足系统对多串口的设计需求;单片机内部256KB的程序存储器能够满足存储大量图表、图片信息，能够满足系统的设计要求。单片机的主要功能是实现整体控制。主程序中首先对单片机寄存器进行初始化操作，随即对串口屏进行初始化操作。单片机转入等待读取卡号环节，当读到有效卡号则通过以太网口把卡号发到上位机。单片机马上处于接收状态，用于接收以太网发回来的信息，并对接收到的合法信息进行分析[1]。

1.2 读卡器与读卡程序的实现

读卡器的作用是实时读取放置在下位机顶端的射频卡的信息，并经过单片机软件处理得到真实的卡号，该卡号与企业财务系统中的卡号相吻合。读卡器选用通用性强、稳定性强的读卡器，具有体积小、灵敏度高的特点，能够方便地嵌入到下位机的机壳内。由单片机的UART3串口对读卡器进行读写操作。读卡器的电平是RS232，因此单片机的TTL电平通过MAX232芯片进行电平转换后与读卡器相连。操作单片机的UART3即可以方便地进行读卡的操作。单片机与读卡器的通信比特率设定在9600bPS。设定单片机的UART3工作在中断状态下，中断服务函数把接收到的12个字节的数据存入数组并把读卡标志位置“1”。主程序查询到读卡标志位为“1”时进入提取卡号环节，程序判断帧头、帧尾的的标志性数据是否合法，如果合法则显示“读卡成功”，并把卡号发给上位机，否则显示“读卡失败”，等待下一次刷卡。

1.3 串口显示屏与驱动程序

显示屏的作用是实时显示就餐者的姓名、工号、所点菜品、菜品金额、卡余额等信息，方便就餐者和工作人员进行信息的查看。下位机的显示屏选用两个带组态的全彩7寸串口屏，分辨率为800×480像素，支持最大64×64像素的汉字显示。该显示屏采用RS485通信接口，具有供电范围宽、操作方便、相应速度快、使用寿命长的优点，每个显示屏可以设定唯一的ID，单片机可以方便地控制RS485总线上的任何一个显示屏进行显示。下位机的两个显示屏由单片机的UART0串口进行控制。单片机的UART0通过MAX485电平转换芯片与串口屏相连，两个屏幕采用并联的连接方式，程序中采用广播的方式显示信息。

显示屏在使用前，首先使用VisualTFT软件对其工作参数进行设置。在VisualTFT软件中，新建项目的工程文件，设定显示屏的开机画面为带有企业LOGO的图片;在参数设置选项中，设置显示屏工作在水平显示状态，显示屏与单片机的通信比特率设定在9600bPS，并设置每个显示屏的ID。设置完毕后把固件固化到显示屏中。在显示屏的驱动程序中，按照显示屏的数据手册编写了对该显示屏常用操作的所有函数，单片机只要调用相关函数便可对显示屏进行操作[2]。

1.4 以太网通信与程序的实现

下位机与上位机的通信采用串口转以太网口的有线网络通信方式。有线通信能够有效避免干扰，保证上下行通信的误码率较低。以太网通信模块选用型号为K3的串口转以太网通信模块。K3模块具有体积小、稳定高、可靠性高、开发高效的特点，能够方便地集成在主控板上。K3模块内部集成了经过配置优化的TCP/IP协议栈，并支持TCP Client、TCP Sever、UDP Client、UDP Sever和Http Client五种工作模式。通过网页访问K3的IP地址，可以方便地进行工作模式的设定。在本应用中，设定K3工作在“UDP Client”工作模式。单片机的UART2串口负责通过K3与上位机进行通信，采用双向通信的方式。单片机与以太网口的通信比特率设定在9600bPS。

下位机与上位机通过K3模块进行通信，采用自编的通信协议：上行数据数据格式为固定11个字节，帧头为0x55，帧尾为0xAA，中间为卡号和校验;下行数据格式固定为64个字节，帧头为0xAA，帧尾为0x55，中间62个字节为刷卡人员的姓名、部门、所点菜品、金额、余额、校验等信息。单片机的UART2串口工作于中断状态，接收到的64帧数据存储在数组中，通过分析接收到的数据作出相应的控制与显示。

1.5 系统测试

微信订餐系统搭建完成后，开启上位机服务器进行系统测试。测试了多张射频卡连续在多个下位机上刷卡100次的通讯情况。通过查看上位机后台日志数据得出读卡100%成功，上位机下发的数据单片机能够100%接收到，偶有个别汉字显示错误的情况，并不妨碍正常使用。一个刷卡周期，整机执行时间小于0.3秒，整个操作没有迟钝感，用户体验良好。

2 结语

微信订餐系统在星光农机有限公司的食堂做过系统测试并投入使用，采用1个上位机服务器带动8个下位机的模式。该系统能够有效地统计就餐人员的数量，并根据所点菜品生成原材料的采购表格，在一定程度上节约了不必要的浪费。工作人员在后台可以方便地进行菜品的设定，并能随时导出每月所有员工的就餐报表，使管理更加精细、精准。具有一定的推广价值。

参考文献

[1] 刘颖等，王敏，文渊，等.低功耗刷卡器的设计[J].电子测量技术，2017（11）：197-199.

[2] 蔡华锋，廖冬初，王小平，等.嵌入式以太网串口服务器设计[J].湖北工业大学学报，2018（2）：9-12.

Design and Application of Subordinate Computer in Wechat Dining System

TANG Jian-xiang，LIAO Gen-xing

（China Jiliang University， Hangzhou Zhejiang  310018）

Abstract：It is difficult to control the quantity of each meal in enterprise dining hall， in order to avoid waste and facilitate the output of statistical reports， this paper designed and developed a set of WeChat ordering system.

Key words：wechat ordering; card reader; Ethernet communication; serial interface screen; communication protocol