【正文】 針間距為 100mil,標(biāo)準(zhǔn) DIP 插針。為了實現(xiàn)這一過程，選用 作為核心芯片。 74LS244 為三態(tài)輸出的八組緩沖器和總線驅(qū)動器 ,選用的四位八段數(shù)碼 管本身已經(jīng)集成了譯碼器，這樣既簡化了線路的連接，又降低了錯誤發(fā)生的概率 。 由于 STC89C58RD+單片機支持 ISP 下載，因此通過這個串行口既可以用來和 PC 機通信，又能將程序下載到單片機，不用購買昂貴的編程器。 RS232 采用非平衡連接 (又稱為單端線路 )，在這個線路中，信 號電壓加到一條導(dǎo)線上，所有的信號電壓都使用一個公共的接地線。 USB的即插即用特性，使對開發(fā)板供電非常方便。電源采用 5V 供電，晶振為 12MHZ。 開發(fā)板的各個組成部分原理圖以及功能 整個開發(fā)板是由單片機最小系統(tǒng)和它的一些外圍電路組成，單片機最小系統(tǒng)做為整個開發(fā)板的控制中心，控制各個外圍電路協(xié)調(diào)工作，完成系統(tǒng)設(shè)計的功能。 6. 通用 I/O 口 32個，復(fù)位后為： P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口）， P0 口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計及實現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 14 第 三 章 基于 ZigBee 協(xié)議的硬件系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 目前， 51 系列單片機非常流行，而且資料眾多，因此選用 51 系列單片機作為開發(fā)板的 MCU，通過附加一定的外圍電路后，來和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊進行通信， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。圖 4 所示是 DuoCeiver TM 同時雙接收信道結(jié)構(gòu)圖。 ShockBurst TM 接收主要使用 MCU 接口引腳 CE、 DR CLK DATA 來實現(xiàn)。 nRF2401 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理及外部組成框圖如圖 所示，下面介紹其工作原理。所以 nRF2401是業(yè)界體積最小、功耗最少、外圍元件最少的低成本射頻系統(tǒng)級芯片。 nRF2401 支持多點間通信，最高傳輸速率超過 1Mbit/s，而且比藍牙具有更高的傳輸速度?，F(xiàn)在國際上有很多公司生產(chǎn)基于 ZigBee 協(xié)議的芯片，芯片的集成度也越來越高。 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，利用傳感器可以將土壤溫度，氮濃度， PH 值，降水量，氣溫，氣壓和采集信息的地理位置經(jīng)由 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)傳送到中央的控制部分，使農(nóng)民能及早而且準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題，從而有助于保持并 提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，減少發(fā)生災(zāi)害的概率。家用設(shè)備引進 ZigBee 協(xié)議后將極大改善人們的居住環(huán)境和舒適度。 解決此問題可以通過如下的途徑： 傳感器節(jié)點采用 DSP處理器，盡可能在傳感器節(jié)點一級多做些數(shù)據(jù)處理工作，盡量減少原始數(shù)據(jù)的發(fā)送量，只發(fā)送有用信息。 實現(xiàn)成本低：模塊的初始成本估計在 6 美元左右，很快就能降到 ~ 美元，且 Zigbee 協(xié)議是免專利費的。 表 Zigbee與藍牙協(xié)議時延比較 設(shè)備收索時延典型值（ ms） 休眠激活時延典型值 (ms) 活動設(shè)備信道接入時延 (ms) ZigBee 技術(shù) 30 15 15 藍牙技術(shù) =3000 3000 2 兼容性：與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無縫集成。而且 MAC 層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，發(fā)送的每個數(shù) 據(jù)包都必須等待接收方的確認信息，從而從根本上確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，最大限度地降低信息損失的概率。 ZigBee 協(xié)議優(yōu)缺點和應(yīng)用前景 ZigBee 協(xié)議是從 WLAN 發(fā)展過來的，經(jīng)過近幾年來 ZigBee 聯(lián)盟成員 [7]對標(biāo)準(zhǔn)的不斷修改和完善，已經(jīng)顯示出了強大的生命力，但是本身還有一些缺點，這也限制基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計及實現(xiàn) 第二章 ZigBee 協(xié)議分析 9 了 ZigBee 協(xié)議的使用 范圍。 5 安全層 安全層并非單獨獨立的協(xié)議， ZigBee 為其提供了一套基于 128 位 AES 算法的安全類和軟件，并且集成了 標(biāo)準(zhǔn)的安全元素，用來保證 MAC 層禎的機密性，一致性和真實性。 圖 三種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 4 應(yīng)用層 對于應(yīng)用層，主要有三個部分：與網(wǎng)絡(luò)層相連的應(yīng)用支持（ APS）， ZigBee 設(shè)備對象（ ZDO）以及裝置應(yīng)用行規(guī)。在網(wǎng)絡(luò)層方面其主要工作在于負責(zé)網(wǎng)絡(luò)機制的建立與管理，并且具有自我組態(tài)與自我修復(fù)功能。 為了避免干擾，在各個頻段均使用 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum， 直接序列擴頻技術(shù) )[13]，以化整為零方式將一個信號分為多個信號，再經(jīng)由編碼方式傳送信號以避免干擾，這對大部分較低端的實現(xiàn)來說，直接序列的應(yīng)用可以使模擬電路更加簡單，具有更高的容錯性能。 相比于常見的無線通信標(biāo)準(zhǔn)， ZigBee 協(xié)議套件緊湊而簡單，具體實現(xiàn)的要求很低。 ZigBee的協(xié)議架構(gòu)大致如表 所列。 規(guī)范是一種經(jīng)濟、高效、低數(shù)據(jù)速率 (250 kbps)、工作在 GHz 和 868/915 MHz的無線技術(shù)，它是 ZigBee 應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的基礎(chǔ)。 在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂方面，主要是 IEEE 小組與 ZigBee Alliance 兩個組織，兩者分別制訂硬體與軟體標(biāo)準(zhǔn)。 第四章和第三章相對應(yīng)的，主要講了硬件平臺的驅(qū)動程序以及 PC 機端串行口調(diào)試工具的開發(fā)，并簡單介紹了相應(yīng)的軟件開發(fā)工具。 ，開發(fā)出了相應(yīng)的驅(qū)動程序。 論文的研究內(nèi)容 無線電子點菜系統(tǒng)的實現(xiàn)是建立在硬件電路的基礎(chǔ)上的，為了降低誤碼率，提高頻率資源的利用律，數(shù)據(jù)必須按照一定協(xié)議傳輸。 雖然目前 IRDA 技術(shù)發(fā)展已經(jīng)很成熟，而且有很多公司的產(chǎn)品都支持這種協(xié)議。由于紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以更適合應(yīng)用在需要短距離無線通訊的場合，進行點對點的直線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率最快可達 16Mbps。其特點是近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。 UWB 有 可能在 10m 范圍內(nèi)，支持高達 110Mb／ s 的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡單、經(jīng)濟地完成視頻數(shù)據(jù)處理。除此之外，這種新技術(shù)適用于對速率要求非常高（大于 100Mb／ s）的 LAN(Local Area Net，本地局域網(wǎng) )s或 PANs。窄脈沖（小于 1ns）產(chǎn)生極大帶寬的信號。目前主流的軟件和硬件平臺均不提供對藍牙的支持，這使得藍牙的應(yīng)用成本升高，普及難度增大。 藍牙協(xié)議有以下技術(shù)特點： 基于單片機的無線點菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計及實現(xiàn) 第一章 緒論 3 （ 1）藍牙工作在全球開放的 ISM 頻段； （ 2）使用跳頻頻譜擴展技術(shù)，把頻帶分成若干個跳頻信道 （ hop channel） ，在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個信道跳到另一個信道； （ 3）一臺藍牙設(shè)備可同時與其它七臺藍牙設(shè)備建立連接； （ 4）數(shù)據(jù)傳輸速率可達 1Mbit/s； （ 5）低功耗、通訊安全性好； （ 6）在有效范圍內(nèi)可越過障礙物進行連接，沒有特別的通訊視角和方向要求； （ 7）支持語音傳輸； （ 8）組網(wǎng)簡單方便 正是由于藍牙協(xié)議有以上特點，藍牙產(chǎn)品涉及 PC、筆記本電腦、移動電話等信息設(shè)備和 A／ V設(shè)備、汽車電子、家用電器和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。今后，市場上不同廠商的藍牙產(chǎn)品將能夠相互聯(lián)通。由于本系統(tǒng)要求傳輸距離有限，而且對成本有限制，因此長距離無線通信協(xié)議不在考慮的范圍之內(nèi)，下面就重點闡述幾種常見的短距離無線通信協(xié)議： 1 藍牙 [5] 愛立信在 1994 年開始研究一種能使手機與其附件（ 如耳機）之間互相通信的無線模塊， 4年后，愛立信、諾基亞、 IBM等公司共同推出了藍牙技術(shù)，主要用于通信和信息設(shè)備的無線連接。同時，芯片的價格，體積和能耗進一步降低，這些都使 無線電子點菜 系統(tǒng)向移動化和大眾化方向發(fā)展。 由于 使用無線技術(shù)通信， 可以不用進行復(fù)雜的布線，這也大大降低了餐館的建設(shè)成本，減少了對線路維護的開支。近些年來， 隨著人民生活水平 的提高 和生活方式的轉(zhuǎn)變，餐飲業(yè)具有巨大的投資市場，被稱為中國的黃金產(chǎn)業(yè)。像 Nordic 公司的 NRF2401 芯片，它是單片射頻收發(fā)芯片，工作于 ～ ISM（ Industry Science medicine，工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)） 頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體 振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。 雖然微電子的發(fā)展歷史已經(jīng)有半個多世紀(jì)，但是射頻芯片 [1][2]的發(fā)展卻是近幾年的事。 現(xiàn)代的無線通信技術(shù)是建立在硬件電路的基礎(chǔ)上的，因此微電子技術(shù) [2]的發(fā)展直接制約著無線通信技術(shù)的發(fā) 展。 為了使整個系統(tǒng)更加完善，用 Visual C++ 開發(fā)了串口調(diào)試工具，實現(xiàn)了將遠端數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機并以窗口形式顯示和通過窗口形式將計算機上的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠端，基本達到了論文的設(shè)計目的。 論文給出了無線電子點菜系統(tǒng)的完整的硬件平臺的設(shè)計和實現(xiàn)方案。 無線電子點菜系統(tǒng)是無線通信技術(shù)的典型應(yīng)用，把無線技術(shù)用于餐飲業(yè)將會極大提高餐館的工作效率和服務(wù)質(zhì)量。文中還附帶簡要介紹了用到的軟件開發(fā)工具，以及系統(tǒng)的局限性，并提出了進一步改進的方案。近數(shù)十年來 隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展 ，無線通信技術(shù)更是以日新月異的速度向前發(fā)展，它也 成為了通信領(lǐng)域的一個重點研究方向。這也使電子產(chǎn)品向 便攜式和低端市場發(fā)展。這些芯片一般工作在免費頻段，采用專門的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，內(nèi)部集成了很多電路。 無線電子點菜系統(tǒng)是無線通信技術(shù)的一個典型應(yīng)用。該系統(tǒng)能夠提高餐館檔次、提高效率、自動結(jié)賬、避免人為