毕业设计开题报告电子信息工程基于无线通信的点菜系统软件设计1、前言部分人类利用无线通信方法的历史已经有几千年了，古时候用的烽火就是最原始无线通信的影子。

但那时候的无线通信技术还只是处于萌芽阶段，只有到19世纪末意大利人马可尼发明无线电报开始，人类才开始真正大规模使用无线通信技术[1]。

近数十年来随着计算机技术和电子通信技术的发展，无线通信技术更是以日新月异的速度向前发展，它也成为了通信领域的重点研究方向之一。

现代的无线通信技术是建立在硬件电路基础上的，因此微电子技术的发展就直接制约着无线通信技术的发展。

回顾集成电路的发展历程，我们可以发现，自发明集成电路至今40多年以来，“从电路集成到系统集成”这句话是对IC产品特大规模集成电路发展过程的最好总结，即整个集成电路产品的发展经历了从传统的板上系统（System-on-board）到片上系统（System-on-a-chip）的过程[2-5]。

随着集成程度的不断提高，芯片的体积能耗和成本在逐步的降低。

这也促使电子产品向便携式和低端市场发展。

虽然微电子的发展历史已经有半个多世纪，但是射频芯片的发展却是近几年的事。

从分类上来看，射频芯片属于专用集成电路。

目前国际上有很多专门生产射频芯片的公司，例如Nordic公司和Chipcon公司。

这些芯片一般工作在免费频段，采用专门的调制解调技术，内部集成了很多的电路[6-9]。

例如Nordic公司的NRF2401芯片，它是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM（Industry Science medicine，工业、科学、医学）频段，芯片内置了频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，有多种低功率工作模式使节能设计更为方便。

无线电子点菜系统是无线通信技术的一个典型的应用。

近些年来，随着人民生活水平的不断提高和生活方式的转变，餐饮业具有巨大的投资市场，被称为中国的黄金产业之一。

如今人们在消费过程中对服务质量产生了更高的要求，同时餐馆之间的激烈竞争也促进了无线通信技术在餐饮业中的开发应用。

无线电子点菜系统设计的目的是利用最先进的2.4GRF无线通信技术、嵌入式移动数据库技术、以及触摸屏的掌上电脑技术, 为餐饮业走向全面数字化提供了完整的解决方案。

该系统能够提高餐馆档次、提高效率、自动结账、避免人为错误、实时监控餐馆状况、提供各种各样统计信息、精简人手、提高服务品质等等，为餐饮行业带来崭新的管理理念和服务手段,优化业务流程,为客户提供更好的服务。

实现企业价值最大化同时又使成本最低化,是餐饮行业向数字化发展的重要标志之一[10-11]。

由于使用无线技术通信，可以不用进行复杂的布线，这也降低了餐馆的建设成本，减少了对线路维护的开支。

同时，无线通信的移动性也使服务员随时可以和吧台联系。

无线电子点菜系统基于目前很热门的技术-嵌入式技术，依靠一定的硬件平台。

因此微电子技术的发展对系统的性能有很大的限制，目前微电子技术已经发展到了SOC（System On Chip，片上系统），集成度获得了很大的提高。

同时，芯片的价格，体积和能耗的进一步降低，这些都使无线电子点菜系统向移动化和大众化方向发展。

随着微电子技术的进一步发展，无线电子点菜系统有很大的发展空间。

2主题部分2.1无线通信技术的发展现状按照发射功率的不同，无线通信技术可分为短距离无线通信技术和长距离无线通信技术，它们各自应用的硬件平台和通信协议也有很大的不同。

几种常见的长距离无线通信系统如GPRS系统和我国已经投入使用的3G系统，它们都有一些共同的特点：使用专门的频段，需要专门的公司进行维护运营。

由于本系统设计要求传输距离有限，而且对成本有限制，因此长距离无线通信协议不在考虑的范围之内，下面就重点阐述几种常见的短距离无线通信协议：1 蓝牙爱立信在1994年开始研究一种能使手机与其附件之间互相通信的无线模块，四年后，爱立信、诺基亚、IBM等公司共同推出了蓝牙技术，主要用于通信和信息设备的无线连接。

蓝牙工作频率为2．4GHz，有效范围大约在10m半径内。

在这个范围内，采用蓝牙技术的多台设备，如手机、计算机、激光打印机等能够实现无线互联，以约1Mb／s的速率相互传递数据，并能方便地接入互联网。

目前蓝牙技术开发重点是多点连接，即一台设备同时与其他多台设备互联。

今后，市场上不同厂商的蓝牙产品将能够相互联通使用。

蓝牙技术的应用主要有以下3类：1、语音／数据接入是指将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上，完成与广域网的连接。

2、外围设备的互连是指将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上。

3、PAN(Personal Area Net，个人局域网)如图1所示，主要用于个人网络与信息的共享与交换。

蓝牙协议有以下几个技术特点：（1）蓝牙工作在全球开放的2.4GHz ISM频段；（2）使用跳频频谱扩展技术，把频带分成若干个跳频信道（hop channel），在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道；（3）一台蓝牙设备可同时与其它七台蓝牙设备建立连接；（4）数据传输速率可达1Mbit/s；（5）低功耗、通讯安全性良好；（6）在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通讯视角和方向要求；（7）支持语音传输；（8）组网简单方便；正是由于蓝牙协议具有以上的特点，蓝牙产品涉及PC、笔记本电脑、移动电话等信息设备、汽车电子、家用电器和工业设备领域。

蓝牙的支持者们预言说，支持蓝牙的芯片会变得非常便宜，蓝牙将置身于几乎所有产品之中，从微波炉一直到衣服上的纽扣[12]。

但是蓝牙的传输距离比较短，而且蓝牙是一种还没有完全成熟的技术，尽管被描述得前景诱人，但是还有待于实际使用的严格检验和开发。

蓝牙的数据传输速率也不是很高，在当今这个数据爆炸的年代，可能也会对它的发展有所影响。

目前主流的软件和硬件平台均不提供对蓝牙的支持，这使得蓝牙的应用成本升高，普及难度比较大。

从以上几点的综合考虑，蓝牙协议不适用于本系统。

2 超宽带技术UWB（Ultra Wide band）超宽带技术UWB（Ultra Wide band）是另一个新发展起来的无线通信技术。

UWB通过基带脉冲作用于天线的方式发送数据。

窄脉冲（小于1ns）产生极大带宽的信号。

脉冲采用脉位调制（Pulse Position Modulation，PPM）或二进制移相键控（BPSK）调制[13]。

UWB被允许在3．1～10．6GHz的波段内工作。

它主要应用在小范围、高分辨率、能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。

除此之外，这种新技术适用于对传输速率要求非常高（大于100Mb／s）的LAN(Local Area Net，本地局域网)或PANS。

军事部门已对UWB进行了多年研究，开发出了分辨率极高的雷达。

直到2002年2月14日，美国联邦通信委员会才准许该技术进入民用领域。

所以对于商业和消费领域，UWB还是新鲜事物。

UWB有可能在10m范围内，支持高达110Mb ／s的数据传输率，不需要压缩数据，可以快速、简单、经济地完成视频数据处理。

虽然说UWB技术的数据传输距离相比蓝牙技术已经获得了很大的提高，但是仍然不能满足本系统的技术设计要求。

3 ZigBeeZigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术名称。

这一名称来源与蜜蜂的八字舞[14]。

其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。

主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中进行应用。

4 IrDA (infrared data association，红外数据标准协会)技术红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波但低于可见光，是一种人眼睛看不到的光线。

由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用于在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点直线数据传输，传输速率最快可达16Mbps。

IRDA将红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之内。

IRDA技术有以下特点：（1）它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，支持众多的硬件和软件平台；（2）通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换可以实现无线的数据的收发。

（3）主要是用来取代点对点的线缆连接；（4）新的通讯标准兼容早期的通讯标准；（5）小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性较强；（6）传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。

虽然目前IRDA技术发展已经很成熟，而且有很多公司的产品都支持这种协议[15]。

但是由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以它只能用于视距传输，传输距离比较短，因此也不适合本系统的技术设计要求。

综合比较以上几个短距离无线通信协议的技术特点和本系统的要求，只有ZigBee协议能基本满足设计要求。

而且目前支持ZigBee协议的厂商比较多，技术发展也很成熟，可以作成低成本嵌入式产品。

3、总结目前，无线通信的各种技术呈现百花齐放的局面。

随着经济的发展，百姓需求的提高，无线通信技术会有很大的发展空间。

随着IP（Internet Protocol，网际协议）技术的发展，无线通信网和IP网有融合的趋势。

尤其是多媒体信息需求的增加，多媒体信息对实时性要求不高的特点，使得利用无线通信网传输多媒体信息成为研究热门之一。

随着人民生活水平的提高，生活方式的转变，无线通信技术必然向移动化和便携化的方向发展。

由于无线频谱资源有限和无线通信传输的特殊性，使得如何提高频谱资源的利用率以及提高系统的抗干扰能力成为未来很热门的研究方向之一。

现代微电子技术发展迅猛，集成电路技术已经发展到SOC，32位的ARM处理器已经得到了广泛的应用。

因此在未来越来越复杂的嵌入式系统研究开发中，32位处理器和嵌入式操作系统将会得到更广泛的应用。

4、参考文献[1] 贺香梅.无线通信技术的新动向及发展趋势[J].世界产品与技术.1996.05.[2]金芳.我国的无线通信技术已接近世界水平[J].成都信息工程学院学报.1993.01.[3]解梅.移动通信技术及发展[J].电子科技大学学报.2003.02.[4]冉隆科.无线通信技术应用市场浅析[J].电子展望与决策.1997.01..[5] ShafirEandBerkovicG，Expandingthe realmoffiberoptic confocal sensing for probing position，displacement and velocity[J]．Applied Optics，2006，45(30)：7772—7777.[6]芦盛春.新一代无线通信技术(4G)发展与趋势[A].全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集（下）[C].2003.[7]杨世兴,卢志强.基于蓝牙技术的无线控制研究[A].第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C].2003.[8]罗旭.基于无线通信技术的物资计量数据采集监控系统[A].推进信息及自动化技术在钢铁工业节能降耗、改善环境、降低成本中的应用论文集[C].2005.[9]OGATA K. Modern control engineering．Beijing，China：Publishing House of Electronics Industry，2000：196—202．[10]徐林.短距离无线通信技术的研究与实现[D].南京理工大学.2003.[11]马龙.蓝牙无线通信技术的研究[D].哈尔滨理工大学.2003.[12]薛丰.基于无线智能传感器的分布式测量与控制系统[D].华中科技大学.2004.[13]张成伟.基于嵌入式Linux的GSM/GPRS无线通信模块的设计和实现[D].华中科技大学.2004.[14]丁永红.近距离无线遥测技术研究[D].中北大学.2005.[15]陈伟人.MCS-51系列单片机实用子程序集锦.清华大学出版社.1993.3.。