改进的基于INTERNET的ID餐饮收费系统

章坚武2，骆懿3（杭州电子科技大学通信工程学院，浙江杭州310018）[e-mail]摘要：本文在原有的ID餐饮收费系统的基础上提出了ID餐饮系统服务器的概念模式，利用单片机、串行口、网络控制芯片结合Internet技术实现基于INTERNET的ID餐饮收费系统的通用低成本解决方案。单台服务器过单条或多条RS485总线与系统中的餐饮机、发卡机和存款机实时通讯，服务器与计算机的通讯采用以太网，通过TCP/IP进行数据交换。关键词：网络控制服务器以太网1.原ID餐饮收费系统介绍1.1概述随着科学技术的不断进步，在企事业单位、学校、工厂的食堂管理中一直使用的饭菜票以及老的管理模式已经不能适应现代化管理的需要，代之的是计算机管理及全新的管理理念。ID餐饮管理系统实现了食堂无饭票、无现金流通的收费管理，消除了以往售饭和管理过程中可能发生的种种弊端，加快了售饭速度，改善、净化了食堂环境，各种信息统计快速准确，有利于食堂进行成本核算和科学管理。本系统设备安装在发卡中心与食堂。发卡中心由微机，感应卡读写器（发卡机）和系统管理软件组成；食堂由售饭终端（消费机）和相应网络组成。1.2原系统布局及原理1.2.1系统布局如图1所示：图1原系统布局图-1-与发卡中心计算机连接，构成网络。发卡器通过RS232与发卡中心计算机连接。1.2.2工作原理消费人员在发卡中心计算机上登记，通过发卡机发卡获得一张ID卡，然后充上一定数额的钱，就可在餐饮系统中刷卡消费。当消费人员在餐饮机上消费时，需将ID卡放置在餐饮机的前面板位置，此时餐饮机会显示出该张卡片的存款余额，此时食堂工作人员通过餐饮机上的小键盘输入本次消费的金额，按确定完成扣款，扣款成功后餐饮机上会显示卡片的剩余金额，至此完成一次消费过程。消费人员的消费数据实时通过网络发送到中心计算机，中心计算机经过处理后将这些消费数据保存至硬盘，供消费人员或主管人员查询和打印报表。2.改进的ID餐饮收费系统原系统只能在一个独立的公司范围内使用，但一旦传输距离增大，超过了串行总线的传输距离，或对于一些具有多个分布的子公司的大型企业，当需要同时进行实时管理时则不太适用，因此需在原有的基础上进行改进，增加餐饮系统服务器，实现系统的网络连接功能。这里的餐饮服务器，并不是通常所说的运行windows服务器操作系统并安装有SQLserver数据库的计算机(这些功能都在餐饮服务系统的PC机上)，这里的餐饮服务器其实相当于一个负责集中通信数据，进行上传或下载的一个中间模块。2.1.改进的ID餐饮收费系统组成改进的ID餐饮收费系统组成如图2所示：．．．．．．RS485RS485以太网．．．PC1餐饮机餐饮机餐饮机．．．餐饮机餐饮机餐饮机．．．RS485．．．餐饮机餐饮机餐饮机．．．餐饮机餐饮机餐饮机服务器n发卡机存款机PC2PCn．．．RS485服务器1图2改进的ID餐饮收费系统-2-如图所示，服务器位于餐饮消费机和计算机之间，与餐饮消费机间的通讯采用RS485，它们之间的通讯是实时进行的，餐饮消费机上不存放消费数据，所有的消费数据通过RS485传送到服务器并保存，餐饮消费机和服务器均可作为通信的发起方，协议支持冲突检测，类似以太网机制。服务器与计算机的通讯采用以太网，通过TCP/IP进行数据交换。将服务器等价于一台局域网中的电脑来使用。服务器与计算机间的通讯也可通过RS232或RS485（此时，需要使用232/485协议转换器）两种规范，它们之间的通讯不采用实时通信方式，计算机采用查询方式与服务器进行通讯，可定时或按使用人员要求下载/接收数据和参数。服务器支持掉电保护数据，在市电停电后应能保证其上的数据不会丢失。另外因为实时消费不停发生，数据存储器的寿命需要考虑。服务器可直接挂在以太网上，以太网为现有的电脑局域网，上面挂接了多台电脑，局域网中的一台电脑（PC1）用来管理餐饮系统的多台服务器。单台餐饮系统服务器通过单条或多条RS485总线与系统中的餐饮机、发卡机和存款机实时通讯。2.1.1ID餐饮系统服务器技术要求：a)与ID餐饮机的实时通讯：A）服务器与餐饮机之间通讯采用RS485方式，通讯波特率为19200bps；B）RS485通讯协议需要完全兼容餐饮机、发卡机和存款机C）每台服务器支持1条RS485总线，可扩充至4条RS485总线；D）每台服务器支持64台餐饮机（可能包含发卡机和存款机），可扩充支持128台；E）每条RS485总线上最多可挂64台餐饮机（可能包含发卡机和存款机）；b)与PC机的数据交换：A）PC机管理支持通过以太网与服务器交换数据，也支持通过RS232与单台服务器通讯交换数据；B）PC机可通过服务器向餐饮机发送工作模式（消费机工作模式、存款机工作模式和发卡机工作模式）、消费模式（计算器消费模式、定价消费模式和菜单消费模式）及定价金额和菜单；C）PC机在通过以太管理服务器时最多可管理16台服务器；D）PC机可根据操作员要求或定时与服务器交换数据；c)服务器之间的数据交换：餐饮机上每消费一笔，消费帐户上的数据将会发生改变，以太网上挂接的多台服务器上的消费帐户数据要求进行同步，同步时间要求少于1分钟；d)数据管理：A）PC机向服务器下载消费帐户信息（白名单），每台服务器支持1万个消费帐户，可扩充支持到5万个消费帐户（帐户中包括帐户余额、有效期、单笔消费-3-限额、当日消费限额和辅助消费模式等）；B）餐饮机上的消费均在服务器上实时结算，每一笔消费（或存款）均产生一条记录，每台服务器可存放10万条记录，可扩充到40万条记录；C）支持将经过脱机消费的餐饮机上的数据接收上来并保存在服务器中；D）服务器上的数据需存放在非易失性数据存储器中（如Flash），在服务器发生故障不能正常工作时，存储器能方便的取下，换到其它服务器上。E）服务器上还需要管理实时时钟；2.2.2通讯协议：服务器与餐饮消费机间的通讯协议采用现有的ID餐饮消费系统的通讯协议，服务器与计算机间的通讯协议可以重新定义，或者参考现有的其他产品使用的协议。2.2.3服务器上相关的数据：服务器上相关的数据有消费记录、黑名单、补贴名单及补贴记录。2.2.4成本控制：为了降低成本，服务器可采用可扩展方式设计（功能插板），每块功能插板完成相应的任务。功能插板可以分为通讯板、控制板、电源板等。在实际使用时，按照客户要求配备相应的功能板。3.主要功能模块硬件设计方案：基于internet的餐饮系统服务器硬件功能模块如图3所示RJ45connectorEthernetChipAT89C52SP2548(Serial)FLASH图3服务器硬件功能图3.1.串行模块的设计根据服务器的系统要求需要扩展串行口（5个），如果用常用的单片机来实现的话，因为普通单片机只有一个或者两个串口，所以需要扩展串口，成都视普科技有限公司的SP2538系列及SP2548系列串行口扩展专用芯片(将普通单片机(如:AT89C2051、AT89C51等)的一个RS232串口(UART)扩展为五个RS232子串口(UART)；母串口和所有子串口都为全双工工作模式，所有串口允许同时接收、发送数据。5个子串口的最高波特率分别可达19200bps。-4-机管理支持通过以太网与服务器交换数据，这就要在单片机上扩展网口，实现TCP/IP协议，这个功能用AT89C52单片机控制RTL9019AS实现,RTL9019AS以太网控制器是由台湾Realtek公司生产的，其性能优良、价格低兼，在市场上10Mbps网卡中占有相当的比例。其主要性能有：（1）符合EthernetII与IEEE802.3（10Base5、10Base2、10BaseT）标准；（2）全双工，收发可同时达到10Mbps的速率；（3）内置16KB的SRAM，用于收发缓冲，降低对主处理器的速度要求；（4）支持8/16位数据总线，8个中断申请线以及16个I/O基地址选择；（5）支持UTP、AUI、BNC自动检测，还支持对10BaseT拓扑结构的自动极性修正；（6）允许4个诊断LED引脚可编程输出；（7）100脚的PQFP封装，缩小了PCB尺寸。3.3.存储模块的设计对于数据管理要求：PC机向服务器下载消费帐户信息（白名单），每台服务器支持1万个消费帐户，可扩充支持到5万个消费帐户（帐户中包括帐户余额、有效期、单笔消费限额、当日消费限额和辅助消费模式等；粗略计算大约需要390KB的数据存储空间;餐饮机上的消费均在服务器上实时结算，每一笔消费（或存款）均产生一条记录，每台服务器可存放10万条记录，可扩充到40万条记录,大约需要380KB的数据存储空间;所以系统需要扩展存储器，此处用1MB空间的flash即可满足要求。但因AT89C52单片机只提供了16位地址，而要扩展1MB的存储器，却要20根地址线，所以就要借助于P1口的4根口线,进行分页存储。4.结论及应用该方案在原有的ID餐饮收费系统的基础上进行了改进，利用单片机、串行口、网络控制芯片结合Internet技术实现了基于INTERNET的ID餐饮收费系统的通用低成本解决方案。设计的ID餐饮收费系统服务器成本低廉，性能优良，可制作成单独的功能模块，对原有系统进行功能扩充，扩大了系统的应用范围和领域，适应了未来的发展方向，是技术上的一大改进。参考文献：[1]王福瑞。单片微机测控系统设计大全。北京：北京航空航天大学出版社，1997[2]吕京建。嵌入式INTERNET技术的兴起与前景『J』.今日电子，2000.增刊：7－10[3][4]://，Luoyi(Hangzhoudianziuniversity，HangZhouZhejiang310018,China)[e-mail]：BasedonprimaryIDmealchargesystem,anewmodeofserverwasputforword，andakindofgenralandlowcostsolutionispresented.MCU,serialport,networkcontrolchipandinternettechnologyareuedtorealizeanewIDchargesysteminthesolution.Asingleservercommunicateinrealtimewithmealmachine,cardmachinethroughsingleormoreRS485bus,andatthesametimeitalsocommunicatewiththePCintheformofEthernetandexchangedatabymeansoftheprotocolofTCP/IP.Keywords：Networkcontrol;Server;Ethernet-6-