多功能无线语音识别点菜系统设计

引言

随着国内外餐饮业的快速发展，各个餐馆的消费人次日 益增多，在传统的餐馆里，服务人员在就餐高峰期为记录顾客 点菜清单忙得焦头烂额，不仅耽误了顾客的时间，还影响了顾 客对饭店的印象和评价。为克服传统点菜方式的弊端，本文 提出一种新型的基于单片机的多功能无线语音识别点菜系统。 该点菜系统在保留市面上现有按键式点菜机基本功能的基础 上，嵌入了语音识别技术，使顾客能够直接通过语音进行自 助点菜，不仅节省了顾客点餐时间，提高了顾客的满意度，而 且节省了餐馆劳动力成本，提高了餐馆的运营效率，使餐馆管 理逐步迈向信息化、自动化。

1系统功能与具体实施方案

1.1系统功能

顾客可以直接用语音点菜，也可以通过按键点菜。顾客 点菜过程中可以实时查看消费总额。服务总台上位机的酒店管 理软件实现开台、菜单查询、结账收银、账单打印、绘制销售 曲线、统计员工信息、数据备份等功能。后厨领班手持的菜单 分拣机结束了以前人工分拣菜单的历史，这样既减轻了领班的 工作量，又避免了由于领班的失误而漏做某菜，还提高了厨 师做菜的效率。顾客用餐过程中可以随时加菜和退菜。该点 菜系统还具有呼叫服务员功能。

1.2系统具体实施方案

图1所示是本点菜系统的原理图。每个餐桌旁均设有一 个无线点菜机。打开点菜机电源后，在点菜机播放完提示音'请 按开始键，开始语音点菜”后，顾客只需对着话筒说出自己想点的菜名即可。点菜机识别出顾客说的菜名之后会立即自动播 放并显示该菜名以供顾客确认。在语音点菜的同时，顾客也可 以使用按键进行点菜。点菜时，顾客可以浏览点菜机中嵌入的 菜谱。在逐条浏览菜谱时，点菜机会显示并播放当前所浏览的 菜名。顾客点完菜需要提交菜单时，点菜机会提示顾客是否 要提交菜单,根据语音提示，顾客只需回答“是的”或者“不是” 即可，或者通过按键来确认是否提交菜单。当顾客提交菜单后, 顾客菜单信息会通过NRF24L01无线收发模块传送到服务总 台无线接收机和后厨领班手持菜单分拣机。服务总台接收机 接收到菜单后，通过串口将菜单数据传给上位机进行相关处理。 后厨菜单分拣机收到菜单后，其蜂鸣器会发出提示音，同时将 所有点菜清单重新综合，按做菜所需时间长短顺序依次显示 菜名，并且显示出点了相同菜名的所有桌的桌号，同时清除已 经制作完毕的菜。领班掌握这些信息后就可以通知厨师优先 做什么菜，一次做多少份。呼叫服务员功能用来应对就餐过程 中遇到的某些需要服务员处理的突发情况。

2系统硬件设计

本点菜系统硬件由顾客手持无线语音识别点菜机、服务 总台无线接收机和后厨领班手持菜单分拣机组成。

2.1顾客手持无线语音识别点菜机

该点菜机由MSP430F149单片机、ISD4003语音播放模块、 LD3320语音识别模块、NRF24L01无线收发模块、12864液 晶显示模块、按键模块、指示灯模块组成。

TI公司的MSP430F149超低功耗16位单片机功耗极低， 是目前世界上功耗较低的单片机，符合手持设备长待机时间的 要求，同时MSP430F149是16位单片机，处理数据能力强、 速度快。MSP430F149单片机是点菜机的主控MCU,在其控 制下与其它模块协调工作，以实现点菜过程的多功能化。

语音识别模块采用LD3320语音识别芯片，该芯片实现 了菜名以及操作命令的语音识别，并将识别结果反馈给主控 MCU进行处理。

语音播放模块采用ISD4003语音播放芯片，该芯片实现 了菜名以及系统提示语音的播放。该模块与语音识别模块配 合使用，实现了顾客与点菜机之间的人机对话。

无线收发模块采用NRF24L01芯片加PA功放电路，实 现了顾客点菜清单的无线传输，使系统无需铺设线路，极大 地方便了该系统在餐厅的安装。

显示模块采用了 QC12864B汉字图形点阵液晶显示模块, 可显示汉字及图形。该模块用来显示开机画面、菜名以及各种 文字性操作提示，方便顾客操作点菜机。

按键模块的各个按键分别接到MSP430F149的相应中断 端口上，按下按键即可开启相应功能。

指示灯模块用来指示点菜机当前的工作状态（该点菜机有 “系统准备就绪”、“开始语音点菜”、“系统故障”三种工作状态）。

2.2服务总台无线接收机

服务总台无线接收机由89C52RC单片机和NRF24L01无 线收发模块组成。

89C52RC单片机是该无线接收机的主控MCU，其通过 串口将收到的来自顾客的点菜清单传送给服务总台上位机进行 处理。

无线收发模块采用NRF24L01芯片加PA功放电路，其 功能是接收点菜机发送来的点菜清单，并将菜单信息通过SPI 方式传送到89C52RC单片机。

2.3后厨菜单分拣机

后厨领班手持菜单分拣机由MSP430F149单片机、 NRF24L01无线收发模块、12864液晶显示模块、功能按键模 块、有源蜂鸣器组成。

MSP430F149单片机是菜单分拣机的主控MCU，用来协 调其它模块的工作时序，并通过排序算法将收到的所有的菜单 进行重新整合。MSP430F149有64 Kb的FLASH存储空间， 可以存储大量的订单信息。

无线收发模块采用NRF24L01芯片加PA功放电路，随 时接收各桌发送的菜单信息，并将信息传给MSP430F149进行 处理。

12864液晶显示器方便后厨领班查看重新排序后的菜单 信息。

功能按键模块实现了菜单浏览模式切换（该机有两种菜 单浏览模式：按桌号浏览和按菜肴名称浏览）、上翻菜单、下 翻菜单、删除菜名四个功能。

有源蜂鸣器电路连接到了 MSP430F149的P4.0端口上, 用来提示领班查看刚收到的菜单信息。

3系统软件设计

本系统软件设计包括四大部分：点菜机软件设计，服务 台上位机的无线接收机软件设计，后厨领班手持菜单分拣机 软件设计，服务总台上位机安装的餐饮管理软件设计。

3.1点菜机软件设计

点菜机主程序流程图如图2所示。

系统中的主程序首先进行各模块的初始化、显示开机画面，然后判别顾客选择的是语音点菜还是按键点菜，只有选择 了语音点菜才会启动语音识别功能（这样做是为了尽量让不需 要语音识别时关掉语音识别功能，以降低误识别率）。顾客的 点菜清单会存储到单片机FLASH中。点菜过程中，如果顾客 按下消费金额按键，则程序调用相应子程序，显示消费金额； 如果顾客按下呼叫服务员按键，则调用相应子程序发送呼叫信 号；如果点菜完毕后确实要提交菜单，则调用发送菜单子程序 发送点菜清单，否则就继续点菜。

3.2无线接收机软件设计

服务台上位机的无线接收机主程序流程图如图3所示。

程序中无线接收模块接收到数据后会自动把数据存到一 个指定的数组中，程序循环检测这个数组，检测到这个数组中 有新数据后就将该数据通过串口发送到计算机。

3.3上位机配套餐饮管理软件设计

餐饮管理软件程序流程图如图4所示。 菜单分拣机程序流程图如图5所示。

登录餐饮管理软件后，软件先为每一桌顾客开台，只有 开了台的餐桌上的点菜机所发的菜单才会被接收并处理。当总 台计算机收到信号后，配套软件在存储信息的同时会弹岀提 示对话框，提示后台人员有顾客点菜。如果顾客发出呼叫服务 员信息，软件会弹出对话框，提醒服务员去为某餐桌提供人 工服务。软件有结账和账单打印功能、员工管理功能，可将员 工信息存入数据库，便于员工管理和考勤。软件还具有数据分 析功能，酒店管理人员可以从时间、季节、营业时段和菜肴 种类等角度查询销售记录，软件从数据库调出数据后亦可经过 分析后绘制成图表，为酒店管理决策提供依据。为保护销售 数据，软件会定期进行数据备份。

3.4后厨菜单分拣机软件设计

程序先进行各个模块初始化，然后循环检测是否接收到 菜单，若接收到菜单则存储到结构体数组中，然后按照做菜时 间长短将所有菜单重新综合，并按一定顺序显示出来，同时 蜂鸣器发声提示领班查看信息。

4结语

本多功能无线语音识别点菜系统在从顾客点菜到提交菜 单整个流程中，基本实现了人机对话，方便易用，趣味性强； 语音识别率高，可达到95%以上，能够识别以普通话为基础 的多种方言；考虑到某些弱势群体就餐时面临的困难，如盲人 或聋哑人，系统设计了语音操作和按键操作，二者既可以独 立操作，也可以配合操作，真正做到人性化点菜；系统多个 环节都做到了节能，产品最大程度地做到了低碳、节能、环保; 无线传输技术的使用使该点菜系统在饭馆中安装方便，无需 铺设线路，不会破坏餐厅装修风格，也节省装修成本；系统配 套的收银台计算机软件最大程度地满足了餐饮企业的信息需 求，为管理者提供了重要的决策参考指标；收银台计算机软 件使用VC 6.0 MFC图形界面开发，简化了管理者的操作过程, 同时使用C++语言串口编程，最大化兼容Windows各种操作 系统。

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