基于zigbee的无线点菜器毕业论文(编辑修改稿)

基于zigbee的无线点菜器毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

2020 年初开始接到国内客户提出需要定制无线点餐系统的要求。 实际上，在无线点餐系统开发上，目前国内基本和国际处于相同的发展水平。 无线点餐系统所使用的主要手持终端 PDA 在 2020 年微软推出 Windows CE 后才成为一个相对成熟的移动计算平台，而基于 PDA 在各种行业应用几乎都是在此之后才开始的。 ********大学 ******学院本科毕业设计（论文） 4 单片机 +无线模块。 采用单片机、单色 LCD 模块、按键输 入、微功耗的无线 IC，如 RF401。 无操作系统、定制式软件、价格便宜、功耗低、简单易用。 但人机对话差、功能弱、软件升级难、软件移植复用能力差。 由于此类无线点菜系统大多数是针对于中小型餐饮企业设计开发的，因此该系统设计主要突出了操作设备成本低廉、安装简易、数据传输快捷、最终消费过程明了等应用特点，为餐饮企业解决劳动力密集、管理过程繁杂、易出现跑冒滴漏等问题，并杜绝由此引起的不良后果；同时，针对餐饮企业的规模和开放式点菜特点，要求该系统在容量、稳定性、严密性等方面有良好的表现。 该系统采用 AVR 单片机主站与从站控 制系统和无线传输技术，实现点菜过程的自动化和管理的系统化。 处理器 +操作系统 +无线模块 微软 WINCE 操作系统、 32 位处理器、 16 色 LCD 触摸屏和无线模块。 开发、使用较方便，但操作系统非免费且不开源，增加了单个商品成本。 在此类系统中，可采用 Intel PXA255为处理器。 PXA255 微处理器采用带有增强型存储器管道的超级流水线 RISC 处理器架构，兼容 ARMV5TE ISA 指令集（不支持浮点指令集），最高工作主频在 400MHz，主要是针对无线、手持设备等方向的应用设计。 根据实际需要，该无线点菜系 统的硬件系统结构由SDRAM、 Flash、 LCD、触摸屏、无心通信等模块组成。 ********大学 ******学院本科毕业设计（论文） 1 3 无线点菜器总体设计方案 本系统设计主要是基于 ZigBee 无线通信技术，以 16 位单片机 MSP430F149 为处理器的简易点菜手持终端，可实现加菜、减菜、多桌菜单存储等功能。 本系统主要包括处理器模块，键盘输入模块、 LCD 显示模块、 ZigBee 无线通信模块、串口通信模块以及系统软件的设计。 系统的总体架构 本系统采用 ********大学 ******学院本科毕业设计（论文） 2 4 硬件系统设计 MSP430简介 本系统设计 采用 MSP430F149 16 位超低功耗单片机为处理器。 MSP430 系列单片机是美国德州仪器（ TI） 1996 年开始推向市场的一种 16 位超低功耗、具有精简指令集（ RISC）的混合信号处理器（ Mixed Signal Processor）。 称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。 TI 公司的 MSP430 系列是一个特别强调超低功耗的单片机品种，很适合应用于采用电池供电的长时间工作场合。 在这个系列中有很多个型号，它们是 由一些基本功能模块按不同的应用目标组合而成。 MSP430 系列的 CPU 采用 16 位精简指令系统，集成有 16 位寄存器和常数发生器，发挥了最高的代码效率。 它采用数字控制振荡器 DCO，使得从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于 6 μ s。 其中 MSP430x41x 系列微控制器设计有一个 16位定时器，一个比较器， 96 段 LCD 驱动器和 48 个通用 I/O 引脚。 典型应用：捕获传感器的模拟信号转换为数据加以处理后发送到主机。 其中芯片中的比较器和定时器是工业仪表、计数装置和手持式仪表等产品设计中的理想选择。 MSP430单片机的发展 德州仪器 1996 年到 2020 年初，先后推出了 31x、 32x、 33x 等几个系列，这些系列具有 LCD驱动模块，对提高系统的集成度较有利。 每一系列有 ROM 型（ C）、 OTP 型（ P）、和 EPROM 型（ E）等芯片。 EPROM 型的价格昂贵，运行环境温度范围窄，主要用于样机开发。 这也表明了这几个系列的开发模式，即：用户可以用 EPROM 型开发样机；用 OTP 型进行小批量生产；而 ROM 型适应大批量生产的产品。 2020 年推出了 11x/11x1 系列。 这个系列采用 20 脚封装，内存容量、片上功能和 I/O 引脚数比较少，但是价格比较低廉。 这个时期的 MPS430 已经显露出了它的特低功耗等的一系列技术特点，但也有不尽如人意之处。 它的许多重要特性如：片内串行通信接口、硬件乘法器、足够的 I/O 引脚等，********大学 ******学院本科毕业设计（论文） 3 只有 33x 系列才具备。 33x 系列价格较高，比较适合于较为复杂的应用系统。 当用户设计需要更多考虑成本时， 33x 并不一定是最适合的。 而片内高精度 A/D 转换器又只有 32x 系列才有。 2020 年 7 月推出了 F13x/F14x 系列，在 2020 年 7 月到 2020 年又相继推出 F41x、 F43x、F44x。 这些全 部是 Flash 型单片机。 F41x 系列单片机有 48 个 I/O 口， 96 段 LCD 驱动。 F43x、 F44x 系列是在 13x、 14x的基础上，增加了液晶驱动器，将驱动 LCD 的段数由 3xx 系列的最多 120 段增加到 160段。 并且相应地调整了显示存储器在存储区内的地址，为以后的发展拓展了空间。 MSP430 系列的部分产品具有 Flash 存储器，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优点。 TI 公司推出具有 Flash 型存储器及 JTAG 边界扫描技术的廉价开发工具MSPFET430X110，将国际上先进 的 JTAG 技术和 Flash 在线编程技术引入 MSP430。 这种以 Flash 技术与 FET 开发工具组合的开发方式，具有方便、廉价、实用等优点，给用户提供了一个较为理想的样机开发方式。 2020 年 TI 公司又公布了 BOOTSTRAP LOADER 技术，利用它可在烧断熔丝以后只要几根线就可更改并运行内部的程序。 这为系统软件的升级提供了又一方便的手段。 BOOTSTRAP 具有很高的保密性，口令可达到 32 个字节的长度。 TI 公司在 2020 年底和 2020 年期间又陆续推出了 F15x 和 F16x 系列的产品。 在这 一新的系列中，有了两个方面的发展。 一是从存储器方面来说，将 RAM 容量大大增加，如F1611 的 RAM 容量增加到了 10KB。 二是从外围模块来说，增加了 I2C、 DMA、 DAC12 和SVS 等模块。 MSP430单片机的特点 1） 处理能力强。 MSP430 系列单片机是一个 16 位的单片机，采用了精简指令集（ RISC）结构，具有丰富的寻址方式（ 7 种源操作数寻址、 4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。 这些 特点保证了可编制出高效率的源程序。 2） 运算速度快。 MSP430 系列单片机能在 25MHz 晶体的驱动下，实现 40ns 的指令周期。 16 位的数据宽度、 40ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如 FFT 等）。 3） 超低功耗。 MSP430 单片机之所以有 超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电********大学 ******学院本科毕业设计（论文） 4 压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。 首先， MSP430 系列单片机的电源电压采用的是 电压。 因而可使其在 1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的 电流最低会在 165μ A 左右， RAM 保持模式下的最低功耗只有 A。 其次，独特的时钟系统设计。 在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（ FLL 和FLL+）时钟系统和 DCO 数字振荡器时钟系统。 可以只使用一个晶体振荡器（ 32768Hz），也可以使用两个晶体振荡器。 由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。 并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。 由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。 在系统中 共有一种活动模式（ AM）和五种低功耗模式（ LPM0~LPM4）。 在实时时钟模式下，可达 A ，在 RAM 保持模式下，最低可达 A。 4） 片内资源丰富。 MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。 它们分别是看门狗（ WDT）、模拟比较器 A、定时器 A0（ Timer_A0）、定时器 A1（ Timer_A1）、定时器 B0（ Timer_B0）、 UART、 SPI、 I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、 10 位 /12 位 ADC、16 位Σ Δ ADC、 DMA、 I/O 端口、基本定时器（ Basic Timer）、 实时时钟（ RTC）和 USB控制器等若干外围模块的不同组合。 其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出 A/D 转换器； 16 位定时器（ Timer_A 和 Timer_B）具有捕获 /比较功能，大量的捕获 /比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、 PWM 等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的 I/O 端口， P0、 P P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12 位硬件 A/D 转换器有较高的转换速 率，最高可达 200kbps ，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达 160 段；实现两路的 12 位 D/A 转换；硬件 I2C 串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的 DMA 模块。 MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。 另外， MSP430 系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。 当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需 5μ s。 5） 方便高效的开发环境。 MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。 对于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用仿真器开发成功之后烧写或掩膜芯片；对于 FLASH 型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片内有 JTAG 调试接口，还有可电擦写的 FLASH 存储器，因此采用先下载程序到 FLASH 内，再在器件内通过软件控制程序的运行，由 JTAG 接口读取片内信息供设计者调试使用********大学 ******学院本科毕业设计（论文） 5 的方法进行开发。 这种方式只需要一台 PC 机和一个 JTAG 调试器，而不需要仿真器和编程器。 开发语言有汇编语言和 C 语言。 MSP430系列 单片机汇编指令集 MSP430 的内核 CPU 结构是按照精简指令集和高透明指令的宗旨来设计的 ， 使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有硬件结构的高效率的仿真指令。 仿真指令使用内核指令及芯片额外配置的常数发生器 CG1， CG2。 MSP430 指令的寻址方式包括立即寻址 、 索引寻址 、 符号寻址和绝对寻址。 这四种方式均可用于源操作数。