基于ZigBee餐厅无线定位系统设计

—1—湛江师范学院大学生创新创业训练计划项目申报表推荐单位湛江师范学院项目名称基于ZigBee餐厅无线定位系统设计项目类型创新训练项目所属一级学科名称电子与通信技术所属二级学科名称信息处理技术项目负责人戴汉儒申报日期2013年3月20日湛江师范学院教务处制二○一二年四月—2—项目名称基于ZigBee餐厅无线定位系统设计项目类型（√）创新训练项目（）创业训练项目（）创业实践项目项目实施时间起始时间：2013年5月完成时间：2014年7月申请人或申请团队姓名年级二级学院专业联系电话E-mail主持人戴汉儒2010信息科学与技术学院应用电子技术教育[e-mail]成员窦祥消2010信息科学与技术学院应用电子技术教育[e-mail]丘素梅2010信息科学与技术学院应用电子技术教育[e-mail]叶敏萍2010信息科学与技术学院应用电子技术教育[e-mail]关天龙2011信息科学与技术学院电子信息工程[e-mail]指导教师姓名龙世瑜研究方向智能控制技术年龄45行政职务/专业技术职务系主任/高级实验师主要成果1、基于CATV智能校园广播/考试系统的设计2006、6电子技术应用；2、基于TDA7315的音频自动增益控制系统的设计2006、4电声技术；3、基于PCF8563的户外型倒计时系统的设计2004、2单片机与嵌入式系统应用；4、多媒体电子调谐器的微机控制技术2006、3微计算机信息；5、数据访问对象设计模式2004、5计算机与现代化；6、利用VisualFoxpro开发企业BOM系统2006、7计算机与现代化；7、变电站蓄电池自动浮充系统的设计2007、7信息技术；8、基于ARM嵌入式的视频监控系统的设计2011、9电子设计工程；9、2005、2009年指导学生在全国大学生电子设计竞赛获得广东赛区；二等奖10、2006-2008年11月主持湛江师范学院校级科研项目《信息家电Home.Net模型/架构的研究》；11、2003-2007年6月主要参研湛江师范学院校级教改研究项目《创新实验教育体系培养学生实践能力》.—3—一、项目实施的目的、意义当前，大多数的中西式快餐厅，以及一些复合式休闲餐厅，他们的经营方式一般都采用如下的流程：顾客进来在前台点单付款后，由前台服务人员交给顾客一张标有阿拉伯数字的标记牌，以此作为每位客人所点菜单的不同标记。然后顾客自行寻找餐桌坐下，通常都会将标记牌置于桌台上。待食物制作完成后，由餐厅服务人员将其送到顾客的餐桌上。这样的经营方式一方面有利于餐厅的管理经营，但另一方面，由于快餐厅营业面积通常比较大，餐桌数量多。中午时段就餐人数都比较多，经常爆满，餐厅服务人员往往不知道其配送的食物顾客在哪个餐桌就坐，为准确寻找下单客户的位置通常要花上不少时间，这种情况导致的结果是：（1）增加送餐工作人员，增加经营成本；（2）增加送餐员的工作难度和强度，影响工作效率；（3）增加顾客等待用餐时间，容易导致顾客对餐厅产生抱怨情绪，影响餐厅形象和信誉；（4）餐厅的翻台率低，直接影响餐厅的营业额；基于ZigBee的餐厅无线定位系统，具有定位精度高、覆盖面积大、电池工作时间长等优点。通过准确定位顾客所在的位置，可以直接提高送餐员的送餐速度，提高送餐工作效率，因此可以减少餐厅送餐员数量，降低了餐厅的经营成本。与此同时，餐厅增加了翻台率，直接提升了餐厅的经济效益。定位器还支持多人搭台功能，操作简单，无需繁琐培训即可轻松使用。二、项目研究内容和拟解决的关键问题1、项目研究内容：◆RFID射频识别读写技术；◆基于ZigBee无线传感器网络技术与应用（CC2431）的设计、开发；◆嵌入式TFT彩屏的实时餐厅地图显示及顾客定位餐桌显示技术；◆无线定位系统的定位需要解决的精度高、覆盖面积、电池工作时间等问题；◆顾客等待时间超过系统设置的时间后，查询终端能列出等待顾客的餐卡号和所等待的时间。2、拟解决的关键问题：◆确保RFID卡读写的准确性；◆如何保证无线网络定位系统的定位精度高、覆盖面积大、电池工作长，以及提高系统的稳定性；◆终端地图界面显示实时性要强，查询功能按键方便齐全，系统简单易用。—4—三、项目研究与实施的基础条件1、技术可行性分析本系统是基于ZigBee无线网络传感技术在室内定位的实际应用。ZigBee是一种短距离、低速率、低成本、低功耗、低复杂度的无线通信技术。TI公司推出针对ZigBee的首款定位检测芯片CC2431,它采用硬件定位引擎的片上系统解决方案,能满足低功耗ZigBee/IEEE802.15.4无线传感器网络的应用。有了现成的集成IC（CC2430、CC2431）可以选用，可知，选用ZigBee无线传感技术具有相当的优势。（1）硬件上，我们只需要利用CC2431加上简单的外围元件和天线电路即可搭建实验平台，CC2431具有极高的接收灵敏度和抗干扰性能，免去了繁杂的高频调试部分，在硬件上已经没有很大的困扰。（2）软件上，CC2431微控制器为高性能和低功耗的8051微控制器内核，51内核单片机对于我们来说再熟悉不过了，而且集成IC厂商已经把ZigBee协议写成程序，大大降低开发难度。2、前期研究我们团队在项目的前期做了大量的实地调查研究工作，亲身到湛江市区以及周边的地区实地体验，收集了很多宝贵的意见，并且和商家进行了交流，对此系统的可行性进行了深入的研究，此系统的市场需求前景是非常可观的。3、团队实力团队大部分成员来自电子专业，对电子产品制作具有浓厚兴趣，在单片机课程设计中我们成员共同合作制作了电子时钟+万年历。团队成员动手能力强、专业基础扎实，目前已掌握的知识有：C语言程序开发、单片机原理与开发、通信原理、传感器技术、高频电子线路等与本项目密切相关的内容。团队主持人曾参加过2011年全国电子设计比赛,并获得广东赛区三等奖，有着较好的电子产品设计、调试能力。团队成员各有所长，有成员曾参加过湛江师范学院学生课外科技课题立项的主持工作，有成员曾经担任过班干、院干，具有严谨的工作作风和团队精神。我们团队的宗旨是：将理论与实际相结合，将知识应用于生活。希望通过这样的项目开发，能够创造出有价值的产品，服务于社会。我们坚信，我们可以顺利完成任务，并做到最好！—5—四、项目实施方案一、系统流程图二、系统功能组成顾客前台选餐下单服务员在RFID卡写入点菜信息并交给顾客顾客找到餐桌落座，将餐卡放餐桌上餐卡信息显示在配送口的查询终端上出餐时送餐员从查询终端上寻找顾客位置信息送餐员将食物准确送达顾客餐桌上并收回餐卡将餐卡收回到前台，查询终端定位信息消除无线定位系统功能按键模块无线定位模块显示模块桌台管理餐卡管理系统基础配置增加删除增加删除餐厅地图载入等待超时餐卡插入检测模块餐卡信息发送模块餐厅实时地图显示顾客定位信息显示等等超时提示信息—6—三、无线定位系统示意四、主要模块框图及功能说明查询终端:上菜时出餐员可以找顾客位置信息.由功能按键模块和显示模块组成.定位器模块：主要放在餐桌上，客人到餐桌就位后，将卡插入，即向终端返回位置信息入口前台收卡发卡点菜出餐区查询终端显示顾客信息显示餐厅地图等待超时提醒功能按键ZigBee网关餐桌+定位器餐桌+定位器餐桌+定位器餐桌+定位器ZigBee网关（CC2430）无线通信模块ZigBee网关：也可称为协调器的角色,主要涉及网络的启动和配置—7—五、二级学院可以提供的条件湛江师范学院的信息科学与技术学院师资力量宏厚，具有多名经验丰富的教职工。其中包括教授4人，副教授18人，博士8人，在读博士6人，硕士74人，硕士学位以上教师比例89.1%。实验室固定科研资产庞大，在教育知识工程、智能信息处理和不确定性模式识别以及光电子材料开发与应用等方面都已取得了一定的成果。现学院提供我们完成项目的科研固定资产约50万元，包括多套实验开发平台、实验产品制作相关器材、精密测试等高性能的科研设备以及专门配套实验室。六、预期成果1、完成无线餐牌定位器各功能模块的设计和调试工作，可初步应用于湛江师范学院附近餐厅的管理中；2、实验平台一套；3、在完成实物的基础上，撰写本设计的设计报告；4、争取发表几篇相关学术论文；5、与老师一起申请专利一项。七、经费预算项目金额合计：78001、科研业务费合计2200（1）计算、测试、分析费300（2）国内调研和学术会议费1000（3）业务资料、报告、论文印刷费500（4）其他4002、实验材料费合计1600（1）原材料、试剂、药品等消耗性物品购置费1400（2）运杂包装费2003、仪器设备购置费合计4000（1）专用仪器设备的购置费4000—8—八、指导教师推荐意见本作品来源生活，具有较好的应用前景。本作品拟使用技术方法和手段可行，具有一定的创新性。同意推荐。签名：年月日九、二级学院推荐意见负责人签名：学院盖章年月日十、学校推荐意见：学校负责人签名：学校盖章年月日