排隊叫號系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、第1章 緒 論1.1 課題來源近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，資金流動加快，服務(wù)行業(yè)的不斷增加，加之我國政府正在努力構(gòu)建和諧社會、服務(wù)型政府，大量的用戶越來越頻繁的光顧金融系統(tǒng)、電信、醫(yī)療、政府辦事大廳等服務(wù)部門，時代的發(fā)展給這些服務(wù)型行業(yè)提出新的服務(wù)理念，也給這些行業(yè)和部門帶來了巨大的壓力。伴隨著經(jīng)濟全球化的大浪潮，各行各業(yè)之間的競爭逐漸加劇、每個服務(wù)行業(yè)業(yè)務(wù)量在不斷增長，業(yè)務(wù)種類也日益增多，排隊等候已成為人們經(jīng)常面臨的實際問題。在銀行、醫(yī)院、電信、稅務(wù)、工商等營業(yè)大廳里，前擁后擠、雜亂無章的排隊等候，己是司空見慣的現(xiàn)象，很多窗口也因而秩序混亂，為保護用戶隱私而設(shè)置的“l(fā)米線”也形同

2、虛設(shè)。一方面客戶因為長時間的站立排隊透支體力和精力而疲憊不堪，另一方面工作人員也為長時間遭受眾多客戶的圍繞而不勝其煩，影響了服務(wù)質(zhì)量。因此，改善服務(wù)質(zhì)量、樹立良好的企業(yè)形象，解決客戶勞累的排隊現(xiàn)象、創(chuàng)造人性化務(wù)環(huán)境已成為急需解決的問題。長時間的站立排隊使用戶疲憊和厭煩，用戶渴望尊重隱私，期望“個性化服務(wù)”，只排一個隊，只接受“一對一服務(wù)”。對服務(wù)部門來講，使用排隊機是提高服務(wù)質(zhì)量，提升服務(wù)形象，吸引顧客的有利措施。隨著信息技術(shù)的突飛猛進，智能排隊管理系統(tǒng)應(yīng)運而生。智能排隊管理系統(tǒng)是一種綜合運用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通信控制技術(shù)等的高新技術(shù)產(chǎn)品，此系統(tǒng)完全模擬人群的排隊過程，實現(xiàn)了計

3、算機系統(tǒng)代替客戶進行排隊的過程曰。使用排隊系統(tǒng)后，用戶在票號機上取票后，在休息區(qū)舒適地等待，聽到呼叫后才去對應(yīng)的窗口辦理事務(wù)，服務(wù)人員面對一個安靜的環(huán)境，面對一個客戶，可以專心辦理業(yè)務(wù)，提高了工作效率。我國人口眾多 ,辦事排隊一直是一個令人頭痛的問題. 現(xiàn)今 ,隨著服務(wù)行業(yè)業(yè)務(wù)種類的細化和增加 ,服務(wù)內(nèi)容和工作量加大 ,這個問題變得尤為突出. 嘈雜、無序、不公平、不合理、低效等一直是排隊中困擾顧客和服務(wù)人員的問題. 電子排隊管理系統(tǒng)很好地解決了這些問題 ,可以廣泛地應(yīng)用于銀行、 醫(yī)院等窗口服務(wù)單位. 銀行自動叫號系統(tǒng)就是電子排隊管理統(tǒng)的一種 ,是針對銀行服務(wù)窗口的特點而設(shè)計的.這里以atmel

4、 公司的at89c51單片機為核心, 設(shè)計了一個簡單的把客戶與服務(wù)機構(gòu)相結(jié)合的主從機排隊叫號系統(tǒng)。模擬排隊叫號管理，科學地處理各種排隊情況，操作簡便，控制靈活，顯示清晰，制作成本低，性價比較高。1.2 課題研究的目的和意義設(shè)計本課題能夠讓我在所學的微型計算機原理及接口技術(shù)課程、單片機課程的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對實際問題的分析、研究的能力和具有初步解決此類問題的能力。通過本課題的完成，能夠?qū)ΜF(xiàn)代生活中的智能化過程控制技術(shù)有著進一步的了解和熟悉，并為今后從事工業(yè)控制領(lǐng)域的相關(guān)工作提供幫助。由于當今各行各業(yè)的信息化、智能化建設(shè)越來越普及，整個社會對各個行業(yè)的辦事效率的要求越來越高，尤其是服務(wù)性行業(yè)，既要滿足被

5、服務(wù)人的服務(wù)需求，又要提高服務(wù)質(zhì)量，提高服務(wù)效率，例如醫(yī)院門診、銀行業(yè)務(wù)等?，F(xiàn)在人們不僅僅要求服務(wù)機構(gòu)滿足業(yè)務(wù)上的需要，還要求盡量減少人們的等待時間，而服務(wù)機構(gòu)本身由于競爭的需要，也要求提高其辦事效率和服務(wù)的形象。而這些窗口服務(wù)的排隊現(xiàn)象在所難免，為了在排隊時減少辦事人的辦事時間，為人們創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，排隊系統(tǒng)應(yīng)運而生。1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀及其水平排隊技術(shù)的應(yīng)用是體現(xiàn)了科技以人為本的需要，是全社會文明發(fā)展的產(chǎn)物，也是人類文明發(fā)展的必然趨勢。排隊技術(shù)最早出現(xiàn)在歐美等西方國家，開始的排隊系統(tǒng)僅限于工作人員的人工呼叫，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用，使排隊技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進，目前己

6、具備多種功能如樂音提示、語音合成呼叫(voice一calling);呼叫終端(operation terminal);以柜臺顯示(counter display)和綜合顯示(main display)為主的各種數(shù)碼管顯示、lcd顯示、led顯示、pdp顯示;號碼發(fā)放也由取號機自動打印(ticket dispenser)到觸摸屏查詢?nèi)√枴存I取號、特殊識別取號等等。排隊技術(shù)產(chǎn)品的出現(xiàn)徹底改變了以前許多需要長時間排隊場所的無序模式，也被越來越多的行業(yè)所采用，以提高管理水平和自身競爭力。在我國，排隊產(chǎn)品概念的引進時間也不長，特別是在中國加入wto以后，大批國人走出國門，將很多優(yōu)秀和先進的服務(wù)方法、理

7、念帶回國內(nèi)?！芭抨牸夹g(shù)”也隨之被引進國內(nèi)，并在我國特有的高速經(jīng)濟發(fā)展的環(huán)境里得到迅速的普及和應(yīng)用。客戶對排隊系統(tǒng)的使用也逐漸習慣，并樂于接受131。我國的排隊技術(shù)產(chǎn)品也經(jīng)由1998年-2001年的起步期、2001-2003年的發(fā)展期、到現(xiàn)階段的高速發(fā)展期，市場也逐漸成熟，逐漸生產(chǎn)出多種適應(yīng)我國國清的排隊系統(tǒng)產(chǎn)品，并具有應(yīng)用領(lǐng)域廣、工作流程復(fù)雜、綜合技術(shù)要求高的等特點。隨著計算機技術(shù)與通信技術(shù)、電子技術(shù)等飛速發(fā)展，智能排隊系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)也日益完善和豐富。目前，市場上的智能排隊系統(tǒng)除了已經(jīng)實現(xiàn)最基本的功能，如自動根據(jù)客戶選擇的服務(wù)類型打印票號、通過計算機自動分流排隊、呼叫與保留重呼等，還發(fā)展了許

8、多增值功能，如web上網(wǎng)、員工安排計劃、預(yù)約管理、高端客戶識別、窗口業(yè)務(wù)分析、員工業(yè)務(wù)考核等，同時具有延伸和擴展功能，其服務(wù)功能也由單純的優(yōu)化服務(wù)環(huán)境和客戶秩序管理，漸漸滲透到使用者的服務(wù)系統(tǒng)管理之中，成為使用機構(gòu)行之有效的輔助管理與服務(wù)手段，比如可與相關(guān)的行業(yè)軟件及數(shù)據(jù)庫連接，便于對各個窗口服務(wù)情況進行統(tǒng)計管理。在排隊系統(tǒng)的組網(wǎng)形式方面，隨著計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展，智能排隊管理系統(tǒng)己在有線方式的基礎(chǔ)_l發(fā)展到了無線排隊系統(tǒng)，無線方式較之有線方式具有不受環(huán)境影響、安裝調(diào)試方便、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，缺點是成本較高。我國是一個人口大國，隨著經(jīng)濟發(fā)展速度的加快，大量的用戶越來越多的光顧金融、

9、電信、醫(yī)療、政府辦事大廳等場所，使得窗口服務(wù)的快捷和舒適越來越被人們所重視。隨著精神文明與物質(zhì)文明的進一步提高，電子排隊技術(shù)必將為更多的用戶所接受，并由日常工作中的輔助設(shè)備逐漸成為必備的設(shè)施之一，人們期待低成本、功能完善、可靠性高的排隊管理系統(tǒng)來使工作和生活變得輕松、和諧。1.4 課題研究內(nèi)容智能排隊叫號系統(tǒng)主要分為兩個大部分：主機和從機。其中主機部分要實現(xiàn)由從機的排隊按鍵決定已排隊人數(shù)；在已知已排隊人數(shù)的前提下由按鍵k1/k2/k3/k4分別代表4個不同的窗口所叫到的號碼；顯示剩余的排隊人數(shù)有waiting鍵。由單片機最小系統(tǒng)、lcd數(shù)碼顯示器、蜂鳴器、服務(wù)機構(gòu)按鍵和atmel 公司的at8

10、9c51基本芯片。從機部分比較主機而言簡單些，只要完成客戶取號的功能。相對主機而言少了蜂鳴器和按鍵數(shù)。從機主要實現(xiàn)的是客戶端的排隊順序記錄，限制排隊上限并傳送信息給主機。在主從機任務(wù)分工明確的條件下實現(xiàn)以上內(nèi)容，利用proteus仿真和keil編譯完成軟硬件設(shè)計和系統(tǒng)仿真。第2章 系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計任務(wù)和要求本設(shè)計的主要任務(wù)是分別利用客戶端使用一個從機排隊，服務(wù)機構(gòu)使用一個主機來管理從機的排隊信息。能按顯示出排隊的順序，達到10人是停止排隊；分別有4個辦理業(yè)務(wù)的窗口；按鍵控制芯片顯示叫到的人排隊號碼，并配有蜂鳴器發(fā)出聲音加以提示；排隊是否空或已滿，空、滿都在lcd上顯示相關(guān)字樣；在服務(wù)機構(gòu)端可

11、按鍵顯示剩余排隊人數(shù)等信息1。 (1) 設(shè)計任務(wù)主要利用單片機at89c51芯片和lm016l顯示器，來完成一個主從機分別管理排隊和叫號的系統(tǒng)。具體要求如下： 主機：通過按鍵來完成叫號的窗口，由數(shù)碼管顯示“*號碼到*窗口辦理業(yè)務(wù)”，發(fā)出蜂鳴聲“叮咚”用于提示客戶，并可顯示排隊剩余人數(shù)；還提供統(tǒng)計排隊剩余人數(shù)在lcdlm016l顯示器顯示。 從機：通過按鍵依次加1完成取號，由數(shù)碼管顯示當前客戶在排隊中的位置。最大 的排隊人數(shù)是10人，當排隊人數(shù)超過10時，顯示排隊已滿，并停止排隊。(2) 設(shè)計要求采用按鍵來對顯示器和蜂鳴器的控制；完成取號、叫號功能，同時叫號按鍵外接有源蜂鳴器實現(xiàn)提示客戶的作用2

12、.2方案比較排隊技術(shù)在國內(nèi)外都已經(jīng)達到相當智能的水平。智能排隊叫號系統(tǒng)有我了解的基本三種方案：都是基于atmel 公司生產(chǎn)51系列單片機芯片，第一種是基于at89c51單片機為核心由主從機的按鍵控制、數(shù)碼顯示和蜂鳴器提示音綜合設(shè)計；第二種是基于 at89c52單片機為核心通過stc89c52單片機直接擴展的獨立鍵盤，完成排隊取號流程（本系統(tǒng)取號、叫號都是直接利用系統(tǒng)的中斷0按鍵控制），單片機控制數(shù)碼管顯示排隊等待情況，控制蜂鳴器發(fā)聲完成叫號功能。方案一系統(tǒng)采用如圖2.1所示的主要硬件電路，運用串行通信原理通過按鍵給計數(shù)器脈沖，達到計數(shù)+1和銷號-1的功能，并通過譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管顯示，完成取號、

13、叫號功能，同時叫號按鍵外接有源蜂鳴器實現(xiàn)提示客戶的作用。在選用我們常用單片機芯片at89c51和數(shù)碼顯示管lm016l，運用較簡單的延時和循環(huán)c語言程序設(shè)計來實現(xiàn)。這樣設(shè)計可以使客戶的視覺和聽覺都得到相應(yīng)的信息提示。圖 2.1 方案一系統(tǒng)方框圖方案二系統(tǒng)采用如2.2所示的電路，通過stc89c52單片機直接擴展的獨立鍵盤，完成排隊取號流程（本系統(tǒng)取號、叫號都是直接利用系統(tǒng)的中斷0按鍵控制），單片機控制數(shù)碼管顯示排隊等待情況，控制蜂鳴器發(fā)聲完成叫號功能。系統(tǒng)采用stc89c52單片機完成整個系統(tǒng)的控制流程。從機通過單片機的中斷0按鍵，當系統(tǒng)檢測到按下時完成取號功能。主機同樣通過單片機的中斷0按鍵

14、，當系統(tǒng)檢測到按下時完成叫號功能。運用的芯片和程序相對較為復(fù)雜，不易實現(xiàn)。圖 1.2 方案二系統(tǒng)方框圖方案三系統(tǒng)采用如圖2.3所示的電路，通過按鍵給計數(shù)器脈沖，并通過譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管顯示，完成取號、叫號功能，同時叫號按鍵外接有源蜂鳴器實現(xiàn)提示客戶的作用。圖2.3方案三系統(tǒng)方框圖方案一通過綜合使用計數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管為一體的數(shù)碼顯示管10lm016l。可以較好的實現(xiàn)排隊叫號的基本功能，而且在客戶端和服務(wù)機構(gòu)兩方面都能很方便的使用和控制，利用串行通信原理，由簡單的51單片機芯片實現(xiàn)，達到復(fù)雜問題簡單化的目的，是設(shè)計理論的趨勢；方案二的電路設(shè)計相對而言復(fù)雜，可操作性不強，故不采用；方案三通過綜合使

15、用計數(shù)器、譯碼器，數(shù)碼管，可以較好的實現(xiàn)排隊叫號的基本功能，但需要較多的硬件電路，實現(xiàn)復(fù)雜。綜合各條件從簡單實現(xiàn)考慮，我選擇方案一。第3章 硬件介紹3.1單片機概述及其發(fā)展趨勢單片機2也被稱作“單片微型計算機”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機一詞最初是源于“single chip microcomputer”,簡稱scm。隨著scm在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上不斷擴展其控制功能，單片機已不能用“單片微型計算機”來表達其內(nèi)涵。國際上逐漸采用“mcu”(micro controller unit)來代替，形成了單片機界公認的、最終統(tǒng)一的名詞。為了與國際接軌，以后應(yīng)將中文“單片機”一詞和“mcu”

16、唯一對應(yīng)解釋。在國內(nèi)因為“單片機”一詞已約定俗成，故而可繼續(xù)沿用。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機的發(fā)展趨勢將是進一步向著cmos化、低功耗化、低電壓化、低噪聲與高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低價格化、外圍電路內(nèi)裝化和串行擴展技術(shù)。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小和功能將更強3。3.2 at89c51單片機芯片在當今科學技術(shù)高速發(fā)達的世界，運用機器來代替人的事件越來越多，常見的是電腦控制。如排隊管理系統(tǒng)采用有自主產(chǎn)權(quán)的網(wǎng)絡(luò)版軟件控制,軟件功分四大模塊,觸摸屏取票軟件排隊控制軟件排隊管理軟件和大屏幕led編輯和顯示軟件。完成系統(tǒng)的控制設(shè)置

17、調(diào)度統(tǒng)計和報表打印決策功能。在很多偏遠或者成本較為低廉業(yè)務(wù)機構(gòu)時，運用龐大的排隊管理系統(tǒng)顯得很不經(jīng)濟。所以我的設(shè)計是針對簡單容易實現(xiàn)、器件廉價且有必要的提示功能即可。在實現(xiàn)功能用到at89c514，此芯片是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的cmos8位單片機片內(nèi)4kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（perom）和128bytes的隨機存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲單元，功能強大。at89c51單片機可為你提供許多高性價的應(yīng)用場合，可靈活的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域5。其圖

18、如3.1。 圖 3.1 at89c51芯片主要性能參數(shù)7：與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)的全兼容 ；4k字節(jié)可重擦寫flash閃速存儲器；1000次可擦寫周期；全靜態(tài)操作：0hz-24mhz；三級加密程序存儲器；1288字節(jié)內(nèi)部ram ；32個可編程i/o口線；2個16位定時/計數(shù)器；6個中斷源；可編程串行uart通道；低功耗空閑和掉電模式。用到的主要功能9引腳說明：（1）時鐘引腳：連接時鐘電路。xtal1(19腳）：輸入引腳，xtal2(18腳）：輸出引腳。（2）復(fù)位引腳：連接復(fù)位電路。rst/vpd(9腳）：復(fù)位引腳（3）輸入輸出口引腳：p0口：i/o雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”，

19、p0內(nèi)部沒有上拉電阻。所以必要時需要在每個引腳外接5.1k左右上拉電阻到電源。p1口：i/o雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”。p2口：i/o雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”。p3口：i/o雙向口。作輸入口時，應(yīng)先軟件置“ 1”。（4）xtal1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，xtal2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到xtal1，而xtal2懸空（中國單片機網(wǎng)特別聲明：有些文章把xtal1、xtal2的功能正好說反了。而我們這里的說法絕對是正確的）。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12mhz，時鐘頻率就為6mhz。晶振的頻率可以在1mhz-24mh

20、z內(nèi)選擇。電容取20pf左右。外部晶振x1、x2分別與晶體兩端相連接。當使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到xtal1，而xtal2懸空。（5）rxd 和txd 引腳。他們是at89c51單片機芯片串行口。51系列單片機上有一個通用異步接收/發(fā)送器uart,通過引腳rxdp3.0和txdp3.1可與外部電路進行全雙工的串行異步通信,發(fā)送數(shù)據(jù)時由txd端送出,接收時數(shù)據(jù)由rxd端輸入。3.3液晶模塊lm016llcd(liquid crystal display)為液晶顯示器，它一般不會單獨使用，而是將lcd面板、驅(qū)動與控制電路組合成lcd模塊(1iquid crystal display

21、moulde)，簡稱為lcm)來使用。lcm是一種很省電的顯示設(shè)備，常被應(yīng)用在數(shù)字或微處理器控制的系統(tǒng)，做為簡易的人機接口，但人們一般還是習慣稱之為lcd顯示器。最常見的有如計算器、電子表、數(shù)字萬用表、電子游戲機等,顯示的主要是數(shù)字、專用符號和固定圖形,因為是屬段式顯示,顯示內(nèi)容就無法多變。 lcd顯示器的特點:造價低廉、應(yīng)用廣泛、體積輕薄、耗電微小、被動發(fā)光(本身不發(fā)光,是靠反射來自于環(huán)境的入射光進行工作的,因此需安裝背光板,這一點不同于led顯示器)、接口不便(不適合用焊接方式把顯示屏連接到印刷電路板上,因此這類產(chǎn)品的模塊化趨勢非常明顯)。隨著大量電子儀器、設(shè)備的智能化,并且普遍地采用人機

22、交互方式,需要能夠顯示更為豐富的信息和通用性較強的顯示器,而點陣式lcd顯示器能夠滿足這些要求,同時用大規(guī)模專用集成電路作為點陣lcd控制驅(qū)動,使用者僅僅直接送入數(shù)據(jù)和指令可實現(xiàn)所需的顯示。這種由lcd 板、pcb 板、控制驅(qū)動電路組成的單元叫做點陣液晶顯示模塊( dot matric lcd module )。可供選用的圖形液晶顯示模塊lm3229和數(shù)字液晶顯示模塊lm016l。lm3229是128*240點陣的圖形液晶顯示器，核心部件是控制t6963c，還有行列驅(qū)動電路、8k顯示rom、液晶面板和電源電路?？捎糜趩纹瑱C控制的漢字顯示系統(tǒng)。但是基本用于選址編程，c語言和at89c51單片機較

23、難實現(xiàn)，故使用簡單的數(shù)字液晶顯示模塊lm016l。液晶模塊lm016l的結(jié)構(gòu)及功能簡介lm016l液晶模塊采用hd44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，lm016l與單片機mcu通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（ir）和數(shù)據(jù)寄存器（dr）忙標志（bf），顯示數(shù)ram（ddram），字符發(fā)生器roma（cgorom）字符發(fā)生器ram（cgram），地址計數(shù)器ram(ac)。ir用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，dr用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入ddram和cgram,或者暫存從ddra

24、m和cgram讀出的數(shù)據(jù)，bf為1時，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，ddtam用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，cgrom由8位字符碼生成5*7點陣字符160中和5*10點陣字符32種8位字符編碼和字符的對應(yīng)關(guān)系。lm016l液晶模塊圖如3.2。圖 3.2lm016l液晶顯示芯片引腳功能說明如下：1、1號vss：一般接地。3號vdd：液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度）。2、2號vdd：接電源（+5v）3、4號rs：rs為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電

25、平0時選擇指令寄存器。5號r/w：r/w為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6號e：e(或en)端為使能(enable)端，下降沿使能。4、7號db0：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）。8、9、10號引腳：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位。11、12、13號引腳：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位。14號db7：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flang）。5、vcc(15腳)和地線gnd(16腳)。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)4.1總體設(shè)計本智能排隊叫號系統(tǒng)這一課題，其具體要求和功能：完全模擬人群排隊過程，通過取號、進隊、排隊等待

26、、叫號服務(wù)等功能代替人們站隊，實現(xiàn)機器自動代替人排隊的過程。在大廳明顯處放置一臺主從機，顧客來到后按“取號”鍵，從機自動排號并在顯示器上顯示你在隊列中的位置；顧客根據(jù)顯示器上的序號與等待人數(shù)，可選擇在大廳休息處休息或辦別的事，當某窗口號顯示顧客序號，同時音響提示音響起時，該顧客便可前往相應(yīng)窗口接受“一對一”的服務(wù)。每位窗口工作人員使用蜂鳴器接受主機命令，可按鍵受理下一位序號客戶業(yè)務(wù)，每服務(wù)完一位顧客后再按鍵，呼叫器上的號碼自動跳到下一個序號受理序號，同時此號碼顯示在窗口顯示屏上顯示并用蜂鳴提示，以提示顧客前來接受服務(wù)。總體設(shè)計框圖如下圖4.1硬件設(shè)計總體框圖所示。圖 4.1硬件設(shè)計總體框圖綜合

27、以上情況，我們采用上位單片機(主機)實現(xiàn)綜合管理和控制，將蜂鳴器模塊、主要按鍵模塊、顯示器模塊等集成在主機內(nèi)。下位從機包括一個按鍵模塊和窗口顯示模塊，這些設(shè)備相互獨立，均由at89c51單片機芯片控制。通過按鍵k0傳送數(shù)據(jù)到主機聯(lián)系，主機接受從機發(fā)送來的命令和數(shù)據(jù)及作出相應(yīng)的顯示，操作簡單并有l(wèi)cdlm016l顯示器顯示、蜂鳴器與窗口顯示器一一對應(yīng)，使用時將用于設(shè)置窗口號的撥碼開關(guān)撥到相應(yīng)位置即可。用at89c51單片機芯片、獨立按鍵叫號（顧客使用）、獨立按鍵（代表四個窗口營業(yè)員控制端）、無源蜂鳴器（起到發(fā)出提示音的作用）、lcdlm016l顯示信息以及相應(yīng)的輔助外圍電路部分 。4.2硬件電路

28、的基本組成單片機at89c51、6m晶震、1nf電容、22uf/10v電容、10k和100電阻、共陽極數(shù)碼顯示管、按鍵、蜂鳴器、與門。4.3主要電路設(shè)計圖4.2是主機部分，實現(xiàn)的功能是服務(wù)機構(gòu)對排隊的智能管理，主要包含：窗口“叮咚”聲提示叫號，可顯示統(tǒng)計剩余排隊人數(shù)，復(fù)位insert。圖4. 2 主機部分 圖4.3是從機部分，實現(xiàn)的功能是客戶按鍵取號，即為在按鍵k0依次加1取號。圖4. 3從機部分4.4功能部分電路設(shè)計在主從機的設(shè)計中的各部分功能模塊如下：（1）單片機at89c51的最小系統(tǒng)電路4。包括時鐘振蕩電路、復(fù)位電路兩個部分。圖4.4即為at89c51單片機的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖 4.4

29、 單片機最小系統(tǒng) 在at89c51中有一個構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳xtal1和xtal2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英或陶瓷震蕩器一起構(gòu)成自激震蕩器震蕩電路。外接石英晶體（或陶瓷震蕩器）及電容c1、c2接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容c1、c2雖然沒有非常嚴格的要求，但電容的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩工作的穩(wěn)定性、起震的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用30pf10pf，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇40pf10pf。下圖4.5即為本實驗用到的外部震蕩電路圖 4.5 外部震蕩電路復(fù)位電路中采用手動按鍵產(chǎn)生復(fù)

30、位信號，完成單片機啟動，確定單片機的初始狀態(tài)。單片機要復(fù)位，本質(zhì)上是在其reset腳上保持一定時間的高電平，單片機檢測到這個電平保持時間大于它要求的時間就會自動復(fù)位。通常在單片機工作出現(xiàn)混亂或“死機”時，使用手動復(fù)位可實現(xiàn)單片機“重啟”。它們是單片機進行正常工作所必需的部分。rst/vpd（9腳）復(fù)位信號時鐘電路工作后，在引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部進行初始復(fù)位，復(fù)位后片內(nèi)存儲器的狀態(tài)如表所示，p1p3口輸出高電平，初始值07h寫入堆棧指針sp、清0程序計數(shù)器pc和其余特殊功能寄存器，但始終不影響片內(nèi)ram狀態(tài)，只要該引腳保持高電平，89c51將循環(huán)復(fù)位，rat/vpd從高電平到低

31、電平單片機將從0號單元開始執(zhí)行程序，另外該引腳還具有復(fù)用功能，只要將vpd接+5v備用電源，一旦vcc電位突然降低或斷電，能保護片內(nèi)ram中的信息不丟失，恢復(fù)電后能正常工作。at89c81通常采用上電自動復(fù)位和開關(guān)手動復(fù)位，我們采用的是手動復(fù)位開關(guān)如圖4.6手動開關(guān)所示。手動開關(guān)未按下之前，電容正極處于家電狀態(tài)，當按鍵按下去后，vcc與gnd導(dǎo)通，電容放電，從而實現(xiàn)放電。 圖4.6 手動開關(guān)（2）lcdlm016l數(shù)碼14顯示電路。在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀的顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字

32、設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成，如圖4.7顯示器原理所示。 圖4.7 顯示器原理在本次設(shè)計中主要由lm016l16數(shù)碼顯示管及排阻構(gòu)成的顯示電路部分。p0口是一個三態(tài)雙向口，除了高低態(tài)以外還有一個高阻態(tài)，如果不接上拉電阻，當端口處于高電平1的狀態(tài)下，實際上端口對地、對vcc電阻都是無窮大，即本質(zhì)上是不確定狀態(tài)，因此需要上拉電阻respack-8。p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入，故不要再加上拉電阻。由lm016l數(shù)碼顯示管的引腳功能可知其電器連

33、接如圖4.8 lm016l顯示部分所示。在排號按鍵k0操作的時候，其顯示的是“your no. is *!”并按鍵依次+1；在排號按鍵k1/k2/k3/k4操作的時候，其顯示的是“no.* come to no.* window,please!”；按鍵waiting時，顯示的是剩余隊列人數(shù)；按鍵insert時, 其顯示是“insert”。 圖 4.8 lm016l顯示部分 （3）按鍵部分電路。由與門和開關(guān)按鍵組成，由其完成的功能設(shè)計硬件原理如圖4.9按鍵部分所示。按鍵接口都主要在p1輸入口處按鍵輸入，運用按鍵中斷的方式達到隊列排號的取號和叫號的功能。在取號操作由從機的k0鍵實現(xiàn)。初始化內(nèi)部程序

34、，使計數(shù)從01開始，當按鍵次數(shù)小于10時，由循環(huán)加1，當取號等于10時，停止排隊。叫號主機的按鍵設(shè)計就要復(fù)雜一點，采用的中斷要和與門一起完成。4個獨立的窗口叫號按鍵實時的取得輸入排在最前的號碼，當4個窗口中任意一個窗口已經(jīng)使用了該號碼后，就進行銷號處理。此時中斷中的號碼通過與門消號-1和延時的效果。另外的功能按鍵與其設(shè)計原理基本一致。圖 4.9 按鍵部分 （4）蜂鳴器電路部分，如圖4.10蜂鳴器部分所示。在按鍵k1/k2/k3/k4操作的時候，其蜂鳴器會發(fā)出提示顧客的提示音。本設(shè)計運用延時程序控制接蜂鳴器的端口輸出。圖 4.10蜂鳴器部分（5）txd串行發(fā)送和rxd串行接收電路13。按照通信方

35、式，可將數(shù)據(jù)傳輸線路分為單工、半雙工、全雙工三種通信方式。在單工方式下，通信線的一端連接發(fā)送器，另一端連接接收器，它們形成單向連接，只允許數(shù)據(jù)按照一個固定的方向傳送;在半雙工方式下，系統(tǒng)中的每個通信設(shè)備都由一個發(fā)送器和一個接收器組成，通過收發(fā)開關(guān)接到通信線路上，數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但是不能同時在兩個方向上同時傳送，即每次只能一個站發(fā)送，另一個接收，其收發(fā)開關(guān)并不是實際的物理開關(guān)，而是由軟件控制的電子開關(guān);全雙工通信系統(tǒng)的每一端都包含發(fā)送器和接收器，數(shù)據(jù)可以同時在兩個方向上傳送。盡管許多串行通信接口電路具有全雙工通信能力，在實際應(yīng)用中，由于半雙工方式簡單、實用，因而大多數(shù)情況采用半雙工方式。本設(shè)計

36、的傳送數(shù)據(jù)是在半雙工方式下運行的，兩at89c51芯片的串行發(fā)送和串行接收端口對應(yīng)連接。在原理圖上較為清晰的看到，不在敘述。 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 排隊系統(tǒng)工作流程及其對應(yīng)決策分析(1)取號從機的設(shè)計14。取號從機的事件發(fā)生概率服從隨機按先來先排的公平排隊，由于只有一臺專門的從機來負責，可以簡單其流程，而在邏輯上服從隊列的先入先出算法。通過單片機的中斷k0按鍵，當系統(tǒng)檢測到按下時完成取號功能。隊列的上限是10人，當隊列中排一人時，隊列加1，直到滿隊。主要的流程如下圖 5.1 從機流程圖所示。 圖 5.1 從機流程圖(2)叫號主機的設(shè)計。主機初始化后，主機通過單片機的中斷按鍵，當系統(tǒng)檢測到

37、按下時完成相應(yīng)功能。接收從機發(fā)送來的信息，若隊列為空顯示“hello！”；若隊列未滿，則在隊列取號按鍵的時候調(diào)用叫號程序?qū)崿F(xiàn)“* is left”的字樣;若隊列已滿，則重復(fù)顯示“11 is left”。 如有窗口應(yīng)答并命令時，運用延時程序控制蜂鳴器的運作，4個獨立的按鍵代表4個窗口實現(xiàn)顯示叫號兩用功能?？梢愿鶕?jù)統(tǒng)計程序來統(tǒng)計此隊列中還有多少人在排隊等待中?？偟牧鞒淌菑臋C將最前顧客號碼發(fā)送到該主機，主機接收后可以窗口顯示并提示音呼叫、統(tǒng)計剩余人數(shù)、重置排隊等功能。主要的流程如下圖 5.2主機流程圖所示。 圖 5.2主機流程圖5.2 主要子程序流程圖（1）蜂鳴器子程序。蜂鳴器子程序的主要功能是運用

38、延時函數(shù)實現(xiàn)不同頻率的聲音輸出。序中主要的結(jié)構(gòu)流程如下圖5.3蜂鳴器子程序所示。圖 5.3蜂鳴器子程序（2）在lcd顯示子程序。程序中主要的結(jié)構(gòu)流程如下圖5.4lcd顯示流程圖所示。 圖 5.4lcd顯示流程圖（3）窗口消號處理子程序。利用與門和循環(huán)左移的方式實現(xiàn)器消號的功能，其主要的流程結(jié)構(gòu)如下圖 5.5窗口消號處理子程序所示。 圖 5.5窗口消號處理子程序第6章 仿真結(jié)果與分析6.1 原理圖繪制主要利用at89c51單片機芯片在proteus仿真平臺上繪制原理圖。其用到的元器件有：and、and-5、at89c51、button、cap、crystal、lm016l、res、respack

39、-8、souner。原理圖繪制如附錄總體設(shè)計圖所示。6.2 程序加載 原理圖繪制完成后是程序的加載和編譯11。本設(shè)計在keil uvision4編譯器中來實現(xiàn)程序的編譯。使用匯編語言或c語言要使用編譯器，以便把寫好的程序編譯為機器碼，才能把hex可執(zhí)行文件寫入單片機內(nèi)。keil uvision是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的mcs51架構(gòu)的芯片，甚至arm，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟vc+的界面相似，界面友好，易學易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。(1) 程序編譯 啟動keil，選擇project-new project，在

40、彈出的對話框中輸入工程的名字，點擊保存；選擇atmel公司的at89c51單片機。 點擊file，在打開列表選項中選擇新建，在打開的窗口內(nèi)，按照設(shè)計的要求，根據(jù)程序流程圖，編寫程序，點擊保存，保存文件類型為以.c為后綴的文件。文件名為與所建工程名相同。在本設(shè)計中需要加載兩個程序主機子程序和從機子程序，輸入新建程序。 在source group 1上點擊右鍵，選擇“add files to group source group 1 ”，把所有的源文件加進來。點擊project-build target或者使用快捷鍵f7，編譯工程。當“build output”窗口中提示*.c - 0 error

41、(s), 0 warning(s).時，則程序編譯成功。此時要生成.hex文件，右擊 target 1，選擇options for targettarget 1或者按f7，選擇outputz中勾選create .hex file，完成即可。在本設(shè)計中需要加載兩個.hex文件。 (2) 程序加載在編輯環(huán)境中雙擊at89c51，在彈出的對話框中將編譯生成可執(zhí)行文件1.hex加載進芯片中，設(shè)單片機的時鐘工作頻率為12mhz。6.3 系統(tǒng)仿真 當點擊protues軟件的全速運行按鈕時12，軟件提示沒有錯誤，并得到如圖6.1所示的仿真圖。我們可以再proteus中仿真人們在排隊時的幾種必要的過程：取號、

42、叫號、蜂鳴、顯示、統(tǒng)計。 圖6.1 運行時結(jié)果圖（1）當點擊全速運行按鈕，將出現(xiàn)如下圖6.2所示仿真結(jié)果，表示的是判斷隊列為空時主從機運行的結(jié)果，沒有人進行排隊。 圖6.2 運行時結(jié)果圖（2）當有人進行排隊時，按k0鍵中的排隊輸入號碼，即是現(xiàn)實中排在隊伍中等待的模擬部分，在此過程中你的順序已經(jīng)在隊列中確定，此時你可以節(jié)省時間從事另外的某些事情，最大排隊數(shù)是10。當排隊數(shù)達到最大時，從機部分顯示的是“the queue is full ，please waiting!”，（這隊列已經(jīng)滿了，請等一等）而主機部分的號碼顯示為“* is left”。如圖6.3所示。 圖6.3 按k0鍵2次時的結(jié)果（3

43、）當某窗口需要叫號時，可以按k1/k2/k3/k4鍵代表不同的獨立窗口并有提示音，即相當于模擬人排在隊伍中等待窗口內(nèi)的呼叫。由按鍵中斷方式實現(xiàn)lcd數(shù)碼顯示功能，由延時程序控制蜂鳴器的提示音。達到雙重保險效果：看顯示器的“no.（排隊號碼）come to no（按鍵代表的窗口）window,please”，（請幾號到幾號窗口來），同時有“叮咚”加以提示客戶，這樣確保不會因不留意二錯過機會。如圖6.4所示。 圖6.4按k1鍵2次時的結(jié)果（4）當你在窗口前想要了解你所在的隊伍中還剩余多少人要辦理業(yè)務(wù)時，即在人們排隊時焦急等待的在計算何時輪到自己時的現(xiàn)象?？砂磜aiting鍵，運用窗口消號處理和鍵盤

44、中斷來處理此項功能。即為顯示還有多少人在排隊等待中，其lcd數(shù)碼顯示為共辦理了幾人業(yè)務(wù)。 如圖6.5所示為排隊6人，1號窗口已經(jīng)辦理了前2人的業(yè)務(wù)，按waiting鍵時，lcd顯示的是“04 is left”（剩余4人）。 圖6.5按waiting鍵的結(jié)果總結(jié)本設(shè)計論文系統(tǒng)描述了應(yīng)用atmel公司的at89c51單片機及其外圍電路實現(xiàn)排隊叫號系統(tǒng)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我對單片機有了更深的認識，從理論和實踐上都得到了很大的提高，所以這次任務(wù)的完成是我學到了很多東西。首先，豐富了自己的知識面，學到了以前沒能學通的東西，具體了解了怎樣去完成一個電路的設(shè)計：從流程圖、硬件電路圖、軟件設(shè)計到編譯仿真一

45、整套東西。本文討論了排隊按鍵模塊，語音提示呼叫模塊，顯示模塊等主要功能模塊。期中重點和難點是實現(xiàn)排隊的+1程序、叫號按鍵-1程序與相應(yīng)的顯示和按鍵中斷設(shè)計。從基本要實現(xiàn)的方案制定，再到硬件電路的選擇，到制作原理電路，最后進行程序調(diào)試的4個階段的設(shè)計。在此期間我遇到很多困難，開始的時候再按鍵控制方面總是不能實現(xiàn)理想的結(jié)果，詢問了同學是因為沒有考慮到at89c51芯片內(nèi)存片內(nèi)存儲只有128b的限制問題；還有在按鍵控制顯示器的顯示時不能正常顯示，這個花了較長的時間來解決。在一次一次的失敗嘗試中迫使我不得不更加努力的學習深入的內(nèi)容。從畢業(yè)設(shè)計中，學到了單片機at89c51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，了解了

46、時鐘電路和控制電路的工作原理，還有數(shù)碼管的工作原理，鞏固了c語言的使用能力，提高了自己動手的能力，學到了很多經(jīng)驗，并且提高了自己分析問題的能力和創(chuàng)新能力，得到了理論聯(lián)系實際的機會，做出了成果。使自己在硬件設(shè)計方面樹立了信心，為以后從事這方面的工作打好了基礎(chǔ)，這也是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲。通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我學到了許多書本上無法學到的知識,也使我深刻體會到單片機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛。不僅讓我對學過的單片機知識有了很多的鞏固，同時也對單片機這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。本設(shè)計涉及到單片機原理及應(yīng)用、模擬電子技術(shù)等學科。讓我對專業(yè)知識有了更深的理解。我相信畢業(yè)設(shè)計的制作過程將在我以后的工作和生活中影響

47、良多。參考文獻1 康萬新.畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)及案例剖析-應(yīng)用電子技術(shù)方向. 清華大學出版社.2007.2 劉湘濤、江世明編著.單片機原理與應(yīng)用電子工業(yè)出版社，2006年8月.3 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉編著.8051單片機實踐與應(yīng)用清華大學出版社，2002年9月.4 童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第三版m. 高等教育出版社，2001.1.5 張靖武.單片機系統(tǒng)的protuse設(shè)計與仿真電子工業(yè)出版社，2007.4.6 張克農(nóng).數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社，2003.4.7 衛(wèi)曉娟.蔣兆遠.基于at89c51的數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)設(shè)計j 工業(yè)控制計算機, 2004,(12): 5-6.8 ki. net/.9張

48、毅剛、彭喜元、姜守達、喬立巖.新編mcs-51系列單片機應(yīng)用設(shè)計哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003.6.10于微波、林曉梅、劉俊萍.微型機算計控制系統(tǒng)吉林人民出版社，2002.5.11李建忠主編.單片機原理及應(yīng)用西安電子科技大學出版社，2004.12楊緒東.實用電子電路精選，化工出版社，2001.5.13 m.morris mano.digital design (third education).beijing:higher educationg press,2002.14richard c.dorf.modern conctrol systermm.beijing:science publis

49、hing house，2002.15 robert w.sparks. introduction of programmable controllers m. atmel corporation.16 洪連環(huán).徐俊仕.某飛機座艙和設(shè)備艙溫度檢測儀的設(shè)計j 航空制造技術(shù), 2011,(06): 8-9.致謝實踐是檢驗真理的唯一標準，經(jīng)過幾年的理論學習而這次在即將走向工作崗位的時候能將理論與實踐相結(jié)合的機會來鍛煉自己可謂是難得的一次提高，在此感謝學校為我們安排的這個教學環(huán)節(jié)，也感謝在此次設(shè)計過程中給與我極大幫助和理解的李老師以及同學們。論文能夠順利完成除了自己的努力外還和李菲老師的悉心指導(dǎo)是密不可

50、分的。從課題的選擇到項目的最終完成，李菲老師給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此我十分感謝老師和同學的幫助和輔導(dǎo)。我相信他們對于我的指導(dǎo)對于我今后的科研工作必將產(chǎn)生巨大的影響。 致謝人：雷 葉 附錄附錄主機程序清單#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*使用延時函數(shù)實現(xiàn)不同頻率的聲音輸出，以后也可使用定時器*/sbit rs=p20; /1:數(shù)據(jù)輸入,0:指令輸入sbit rw=p21; /1: 讀出,0:寫入sbit e=p22; /1:有效,0:無效sbit key0=p10;sbit key1=p11;s

51、bit key2=p12;sbit key3=p13;sbit key4=p14;sbit key5=p15;sbit key6=p16;sbit key7=p17;sbit cd=p27;sbit beep=p26;sbit hold=p34;uint sev=0;uint sev1=0;uint sev2=0;uint sev3=0;uint sev4=0;uint m=0,i=0;uint rank10=0; /排隊叫號存儲的數(shù)組uint num=0; /窗口消的號碼uint jz=0;uint lengthflag=0; /隊列長度 叫一次號時+1，消一次號時-1uint num_co

52、unt=1; /排隊叫的號碼uchar data test=hello!; /初始顯示的字符uchar data prompt1=your no.is 00!; /1062第一行顯示的字符uchar data prompt2=no.00 come to no; /1062第一行顯示的字符uchar data prompt3=0.window,please!; /1062第二行顯示的字符uchar pdata prompt4=the queue is; /1062第一行顯示的字符uchar pdata prompt5=full,please wait; /1062第二行顯示的字符uchar pd

53、ata prompt6=sorry,the queue ; /1062第一行顯示的字符uchar pdata prompt7=is empty!; /1062第二行顯示的字符uchar data prompt8=00 is left;uchar pdata prompt9=all is 00;uchar pdata prompt10=w1 - 00;uchar pdata prompt11=w2 - 00;uchar pdata prompt12=w3 - 00;uchar pdata prompt13=w4 - 00;uchar data prompt14=insert!;void delay(int n) /延時子程序 int k,j; for(k=0;k=n;k+) for(j=