食堂消费智能化管理系统的设计

姚小春 郭春爽

(1:吉林建筑工程学院电气与电子信息学院，长春 130118;2:吉林省建筑设计有限公司，长春 130021)

随着社会的发展和生活水平的提高，不管是企事业单位还是大、中、小学校园内都建有一定规模的食堂，采用先进技术和设备使管理者提高工作效率，消费者消费更方便、安全、节时已成为一种趋势.近年来，无线射频技术不断推出，其优良特性迅速吸引了广大用户，在全球得到了广泛应用.基于射频卡具有抗恶劣环境、保密性强、安全性高、识别号唯一无法伪造等优点，也迅速在食堂管理上得到广泛应用.CAN总线是由德国Bosch公司20世纪80年代初提出的国际上应用最广泛的现场总线之一.由于性能好、可靠性极高且价格低廉，所以应用范围越来越广泛.现在CAN总线已形成国际标准，被公认为最有前途的现场总线之一.目前，国内多数食堂主要采用接触式IC卡，射频模块主要采用国产型号为FM 1702.下位机与管理主机之间的通讯采用RS 485总线技术.而FM 1702射频模块存在外围电路复杂，接线相对繁琐等缺点，RS 485总线存在相对保密性不高，传输速度慢等缺点.本文把无线射频技术和CAN总线技术应用于食堂消费管理系统中，使售饭管理系统体现智能化特点.提高管理者的工作效率，使射频卡持有者的消费变得方便、简洁.

1 系统总体设计方案和硬件电路设计

1.1 系统总体设计方案

在食堂消费智能化管理系统中，持卡人身份的快速确认和各种信息的快速传递和管理，以及防伪是本系统设计中最重要的技术问题.为此，本设计采用了以ZLG 500 A为采集模块的射频技术和CAN总线技术，以及SQL Server 2000数据库管理等.该系统由终端售饭机、读卡模块、食堂管理主机、数据库及CAN通信总线组成.图1为本系统的总体设计方案框图.

图1 食堂消费智能化管理系统总体框图

1.2 硬件电路设计

1.2.1 终端机售饭机设计

终端售饭机即窗口机，是直接和用户打交道的主要前台设备.主要完成持卡者的消费操作、余额查询等功能.设计中售饭机的单片机采用AT 89 S 52，负责射频卡信息的处理［1］.射频卡读/写器模块采用ZLG 500 A完成对非接触式射频卡的读/写等操作［1］.

本系统利用ZLG 500射频卡读写模块对MIFARE1射频卡进行数据的读出和写入，进而完成售饭系统中的用户注册、消费、挂失等操作.ZLG 500 A模块可方便地与任何MCU进行接口，三线分别为SS，时钟线SCLK和数据线SDATA.主控制器的MCU通过此三线相连，与读卡模块的MCU相连，由主控器的MCU控制读卡模块的所有操作［2］.

1.2.2 通讯电路设计

售饭机的通信采用CAN总线技术，实现了管理主机与终端售饭机之间数据的快速、准确传递，提高了食堂管理的智能化，图2为上位机控制器CAN总线通信部分电路.控制器AT 89 S 52为高电平复位，而SJA 1000为低电平复位，增强CAN总线各节点的抗干扰能力［3］.

图2 通信系统硬件电路图

2 系统软件设计

系统软件由主程序、单片机AT 89 S 52和读卡模块ZLG 500 A通讯程序，CAN总线通讯程序及其他功能子程序或中断程序等组成.主程序完成系统的初始化即射频卡的识别、读、写，各种通讯初始化、各种中断、定时器初始化等.CAN总线通讯程序完成运行和中断处理等、与键盘显示有关的程序处理等［4］.图3为终端售饭机主程序流程图.

2.1 CAN总线通讯程序设计

CAN总线通讯软件设计主要由3个部分组成，即CAN初始化、写数据发送、读数据接收.

SJA 1000初始化:SJA 1000是在复位模式进行，包括工作方式的设定、接收滤波模式的设置、接收屏蔽寄存器AMR和接收代码寄存器ACR的设置、波特率参数设置、输出模式的设置等.

写数据发送:初始化后，节点可通过CAN总线发送和接收CAN总线上的信息.信息的发送由CAN控制器SJA 1000根据CAN总线的规则自动完成，主控器必须把发送的信息送到SJA 1000的缓冲器中，并在命令寄存器中设置“发送请求标识位”.节点想总线发送数据信息是主动的，如果一次发送不成功可再次发送，可采用查询SJA 1000控制部分状态标示符的方法.

读数据接收:CAN控制器SJA 1000根据规则自动接收信息，并把收到的信息放在接收缓冲器中，这时缓冲器状态标识置为“1”，主控制器必须将信息保存到程序设置的消息缓冲器中，且接收释放缓冲器并对消息内容作出反应.可通过SJA 1000的中断请求位或查询SJA 1000的标识控制部分实现接收过程［5］.

图3 终端售饭机主程序设计流程

2.2 管理软件设计

售饭机的管理软件是整个售饭管理系统灵魂，通过管理软件，将系统硬件所实现功能以人机友好的界面展示给管理者，管理者通过管理界面能较为直观地完成功能选择和系统数据的处理，使售饭系统真正达到智能化管理.本系统管理软件采用Visual asic编程语言，利用VB面向对象的方法和模块化思想，便于日后的维护和管理.在本系统的设计开发中，共设有系统登录、管理主页、发卡、存款、系统信息汇总、销售收入、用户信息查询、餐卡统计、补卡等模块.发卡机和售饭机的操作数据通过CAN总线传输，实现了网络信息化管理.图4为系统软件功能框图.

图4 系统软件功能框图

3 结论

本文主要完成基于无线射频技术和CAN总线技术在食堂消费管理系统设计.根据系统的设计原则，主要完成了系统硬件和软件的设计，整个硬件系统选用性价比较高的元器件，合理地结合管理软件实现了消费系统的智能化管理，体现了食堂消费管理的智能化.

［1］张国栋.基于单片机食堂售饭系统的应用设计［D］.青岛:中国海洋大学，2007.

［2］李 鹏，成 理.基于MFRC500型读卡器无源RFID系统设计［J］.国外电子元器件，2006(4):31－36.

［3］宋清昆，蒋继成.基于AT89C52单片机CAN总线节点的设计［J］.自动化技术与应用，2009(5):55－68.

［4］杨 晶.CAN总线接口电路设计［J］.办公自动化，2010(1):34－45.

［5］马鸿文，陈志国，陈松立.基于CAN总线和射频卡的校园食堂售饭系统［J］.自动化与仪器仪表，2009(4):15－24.