【正文】 文主要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的概括： 第一章緒論主要介紹了智能排隊(duì)系統(tǒng)的研究背景、研究目的和意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀和不足，以及對(duì)智能排隊(duì)系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡略的概括。 第二章對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)排隊(duì)提示的各種方案進(jìn)行比較分析進(jìn)而選擇適合的方案。對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的框架有正確的方向，介紹其工作原理及 流程。 第三章系統(tǒng)的介紹基于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)計(jì)方案。選用的單片機(jī) stc89c52,顯示 lcd，讀卡模塊的進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 第四章對(duì)于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng)每個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明，主要介紹了讀卡器的讀卡， lcd的顯示。 第五章對(duì)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試和實(shí)現(xiàn)給予說明，并介紹軟硬件集成測(cè)試的發(fā)法和結(jié)果。最后對(duì)本文進(jìn)行總結(jié)和展望。 本章小結(jié) 本章主要針對(duì)該課題的背景及意義進(jìn)行闡述，并對(duì)現(xiàn)階段國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了解，最后更加深入的對(duì)它的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，進(jìn)而得出該課題具體所需要完成的重 點(diǎn)，以便更快的完成該課題的任務(wù)。 福州大學(xué)陽光學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 排隊(duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案分析 設(shè)計(jì)的總架構(gòu) [19][20] 本課題是基于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng)的開發(fā)研究。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)期間，我主要查詢比較了各類型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，對(duì)硬件設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的軟件仿真設(shè)計(jì)也進(jìn)行了比較詳盡的了解與選擇，最終確定了一個(gè)適合的設(shè)計(jì)方案。因此，接下來將介紹整個(gè)設(shè)計(jì)的方案對(duì)比與選擇及設(shè)計(jì)思想。 基于單片機(jī)的排隊(duì)提示系統(tǒng)需具有能夠一方面實(shí)現(xiàn)智能化，另一方面實(shí)現(xiàn)人性化，最大的方便廣大群眾的生活。 排隊(duì)提示系統(tǒng)的總體架 構(gòu)如下： 圖 21 排隊(duì)提示系統(tǒng)圖 N Y 主控制器 按鍵選擇 Lcd顯示 Id卡識(shí)別 蜂鳴器提示，提示燈提醒 開始 系統(tǒng)初始化 卡號(hào)儲(chǔ)存 LCD 顯示卡號(hào) LED 點(diǎn)亮 是否有鍵按下 蜂鳴器提示 基于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng) 5 圖 22 總的流程圖 設(shè)計(jì)的思路 整個(gè)設(shè)計(jì)的框架如圖 ，系統(tǒng)有幾個(gè)小模塊共同構(gòu)成， 以 AT89C52單片 機(jī)為核心，將系統(tǒng)分為 蜂鳴器 模塊、鍵盤模塊、 Id卡及 Id讀卡器 模塊、液晶顯示 模塊等幾部分，由它們共同完成排隊(duì)提示。工作過程為當(dāng)顧客拿著 id卡刷完后即可坐在座位上等候提示音和顯示器的顯示，按順序進(jìn)行辦理業(yè)務(wù)而不怕被插隊(duì)，既省時(shí)又省力。 單片機(jī)的選擇 MCU(Micro Control Unit)中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī) (Single Chip Microputer)或者 單片機(jī) ，它將多個(gè)電路 集成在 一塊 芯片，把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU,隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能 都 集成到一塊 芯 片上 ，從而構(gòu)成了一塊小而 完善的單片微機(jī)。它具有小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強(qiáng)和適應(yīng)溫度范圍廣等特點(diǎn)。 單片機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，種類繁多，性能各不相同。按內(nèi)部 存儲(chǔ)器 類型可分為片內(nèi)掩模型ROM、 OTP(一次性可編程 )ROM、片內(nèi) FLASHROM 等類型。片內(nèi)掩模型的價(jià)格便宜，但程序已經(jīng)固化不能修改，固定不變的應(yīng)用場(chǎng)合比較 適合這種程序；片內(nèi) FALSHROM 程序可以多次擦除和編程，具有很的吧靈活性，缺點(diǎn)是造價(jià)比較高，對(duì)價(jià)格不要求的應(yīng)用場(chǎng)合可以使用；OTPROM 價(jià)格適中，允許一次編程，對(duì)于要求既靈活性又低成本的應(yīng)用場(chǎng)合比較適合。 電子產(chǎn)品的層次不同，對(duì)能源的需求也不斷提高要求。低功耗成為主流。如今的單片機(jī)日趨向制作工藝 CMOS 化、盡量實(shí)現(xiàn)單片化、片內(nèi)軟件的嵌入、共性與個(gè)性共存等方向發(fā)展。 單片機(jī) 在經(jīng)過這幾年不斷地研究和發(fā)展，歷 經(jīng) 4位、 8位， 16 位、 32 位，甚至 64位， 8位已漸成為市場(chǎng)主流。 STC 單片機(jī)可以完全兼容 51 單片機(jī)，具有抗干擾性強(qiáng)、低功耗和具有遠(yuǎn)程升級(jí)等特點(diǎn)，加上市面上價(jià)格也比較便宜，也符合本課題的設(shè)計(jì)要求，所以這次的單片機(jī)選擇 STC89C52。 Id 讀卡模塊 基于單片機(jī)的排隊(duì)提示系統(tǒng)，顧客要進(jìn)行排隊(duì)時(shí)必須先進(jìn)行取號(hào)。取號(hào)的設(shè)計(jì)方案有以下幾種。 一種是用熱敏打印機(jī)， 打印機(jī)用于用戶排隊(duì)先取號(hào)時(shí)憑條打印，使用熱敏式微型打印機(jī)比較適合，熱敏打印機(jī)具有打印速度快，打印頭很少出現(xiàn)機(jī)械損耗，噪音較小，并且不需要 色帶等特點(diǎn)。不足之處是打印出來的字保存的期限十分的有限，特別是在曝光的情況下更容易分解。但是由于打 印的是用戶憑條，時(shí)效性十分強(qiáng)的，用戶業(yè)務(wù)辦理完畢之后，該憑條即失效，所以普通的熱敏打印機(jī)完全可以滿足需求。但是由于打印機(jī)的軟件設(shè)計(jì)不福州大學(xué)陽光學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 6 好控制，所以打印出來的字條可能不符合要求 [9]。 近年來隨著射頻 IC 卡技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨成熟和廣泛，采用射頻卡為密碼載體的射頻卡讀卡模塊，因獨(dú)具操作方便、安全性能高、使用人員無須了解復(fù)雜的射頻技術(shù)、通過標(biāo)準(zhǔn)輸出接口就可以將讀卡模塊嵌入到其應(yīng)用系統(tǒng)中、從而輕松實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用開發(fā)，因 此，射頻讀卡模塊已在安防、進(jìn)出控制、身份識(shí)別、產(chǎn)品防偽等領(lǐng)域中占有了舉足輕重的地位。若是把射頻 IC 卡用于顧客的取號(hào)，雖然造價(jià)較高，但可以循環(huán)使用。 綜上決定用射頻 IC 卡代替打印機(jī)模塊。 顯示單元模塊 我們?cè)趹?yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)用到顯示器，顯示器有很多種分類，如：簡稱 LED 數(shù)碼管顯示器，較高級(jí)的有 LCD 液晶顯示器（ LCD1602 等）和熒光顯示器等。下面主要對(duì)這幾種顯示器的比較。 LED 主要 7 個(gè)發(fā)光段組成的 8 字形，還另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)， 分別由字母a,b,c,d,e,f,g,d， p 來表示這些段 。當(dāng)這些段加上電 壓后即可點(diǎn)亮，我們可以控制段的亮滅來顯示不同的數(shù)字。 LED 的驅(qū)動(dòng)可以分為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)輪流顯示。但是由于本課題要顯示多個(gè)號(hào)碼數(shù)字，所以使用 LED比較麻煩，不太符合。 點(diǎn)陣式 LCD 顯示器， LCD 還可以分為 LCD 字段型顯示屏和 LCD 點(diǎn)陣型顯示屏。它的功耗十分低、有高的分辨，并且顯示圖形、文字、數(shù)字美觀靈活等特點(diǎn)。所以在很多系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。相比于 LED， LCD 的驅(qū)動(dòng)方式有很大的不同。 LCD 的驅(qū)動(dòng)方式一般采用交流電壓驅(qū)動(dòng)，直流電壓驅(qū)動(dòng)會(huì)使 LCD 液晶體產(chǎn)生電極老化和電解，這使得 LCD 的使用 壽命大大降低。因?yàn)?LCD 的兩端不能夠直接加恒電壓，所以它的驅(qū)動(dòng)具有一定的復(fù)雜性。但現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)整個(gè)液晶顯示的功能可以應(yīng)用專門驅(qū)動(dòng) I2C，購買的 LCD 很多有提供現(xiàn)成的功能模塊。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中，只要根據(jù)商家提供的資料就能夠?qū)崿F(xiàn) LCD 顯示，這樣既系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得到了簡化，還大大的縮短開發(fā)系統(tǒng)的時(shí)間。排隊(duì)系統(tǒng)按實(shí)際情況和需求，決定定以 LCD 液晶顯示器做為本設(shè)計(jì)的顯示界面。 本章小結(jié) 本章對(duì)基于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行的簡略的介紹，闡述了該課題的大概框架。 基于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng) 7 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的整 體電路圖如下 圖 31 整體仿真圖 單片機(jī)的控制電路設(shè)計(jì) STC89C52 的功能說明 [14][18][10] STC89C52具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，有 8k字節(jié) Flash， 512字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時(shí)器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810復(fù) 位電路，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。 其引腳圖如下： 福州大學(xué)陽光學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 32 STC89c52管腳圖 管腳說明： VCC：供電電壓 ，運(yùn)行時(shí)加 +5V。 VSS：接地。 XTAL1：內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 和 輸入 到振蕩器的 反向振蕩放大器。 XTAL2： 輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器和 來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : 用外部振蕩器時(shí) XTAL2 懸空 ，而 XTAL1 接收外振蕩器器信號(hào)。 反向 振蕩 放大器的輸入和輸出分別為 XTAL1 和 XTAL2。該反向放大器可以配置 如 石晶振蕩和陶瓷振蕩 為 片內(nèi)振蕩器。 它 對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬 沒有嚴(yán)格的 要求， 當(dāng)然這 必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 的前提下 。 它的剩余輸入到內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)會(huì)通過 個(gè)二分頻觸發(fā)器 。 P0 口： 8位 ,為一個(gè)漏級(jí)開路雙向 I/O 口， 作為總線時(shí) 每腳可 驅(qū)動(dòng) 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)， 則為 高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ ROM 或 RAM） ，作地址和數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用 。在編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) 程 序 進(jìn)行校驗(yàn) 期間 ，P0 輸出 指令字節(jié)是 ，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口 具有 一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位 準(zhǔn) 雙向 I/O 口， P1 口緩沖器 可以驅(qū)動(dòng) 4TTL 門電流。 當(dāng) P1口被下拉為低電平時(shí)，輸出 是 電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 是定時(shí)器的計(jì)數(shù)輸入端， 是定時(shí)器的外部輸入端，應(yīng)有程序置 1。 在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 基于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng) 9 P2 口： P2口為 8 位雙向 I/O 口， 具有內(nèi)部上拉電阻。 P2 口緩沖器可接收， 可以驅(qū)動(dòng) 4個(gè)TTL 負(fù)載 ，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，其管腳 將被 拉高，作為輸入 端 。由于內(nèi)部上拉的緣故 ， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口當(dāng) 使用片 外部程序存儲(chǔ)器 （ ROM 或 RAM） 或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出高八位的地址。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在編程和 程序 校驗(yàn)時(shí)接收高八位控制信號(hào)和地址信號(hào)。 P3 口： P3口是 8 位 帶內(nèi)部上拉電阻的 準(zhǔn) 雙向 I/O 口，可 驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后， 提供了各種替代功能， 它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。由于外部 被拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳備選功能 ，分別為串行口、中斷、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器選通。 RXD（串行輸入口） ，輸入。 TXD（串行輸出口） ，輸入。 /INT0（外部中斷 0） ，輸入。 /INT1（外部中斷 1） ，輸入。 T0（ 定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器 0 外部輸入） T1（ 定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器 1 外部輸入） /WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ，低電平有效，輸出。 /RD 外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ，低電平有效，輸出。 RST：復(fù)位輸入 ，高電平有效 。當(dāng)振蕩 工作時(shí) 時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期 以上 的高電平時(shí)間 ，將器件復(fù)位 。 ALE/PROG： 地址鎖存允許信號(hào)，輸出。 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， 低字節(jié)地址鎖存 。在編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 ALE 端以頻率為振蕩器頻率的 1/6 的 不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)。因此它可用作對(duì)外部輸出的 時(shí)鐘 或用于定時(shí)目的。 但是 每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將跳過一個(gè) ，這使 ALE 的輸出在 SFR8EH 地址上置 0。只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。 加 上因?yàn)?引腳被 稍 微拉高 ， 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 /PSEN： 片 外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào) ，低電平有效。 在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期 中，當(dāng) PSEN 有效 時(shí)， 程序存儲(chǔ)器 的內(nèi)容被送到 P0 口，即數(shù)據(jù)總線?？梢则?qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 門電流 。 /EA/VPP： 片外程序存儲(chǔ)器允許訪問信號(hào)，低電平有效。為 低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電 壓 。 福州大學(xué)陽光學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 10 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) [15] 時(shí)鐘電路與單片機(jī)的連接圖：選擇晶振為 ，電容為 30pf 圖 33 時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘電路可使用內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘， 外部時(shí)鐘方式 是單片機(jī)內(nèi)部由一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為單片機(jī)的引腳 XTAL1，輸出為 XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 晶振的取值范圍一般為 0至 24MHz，常用的晶振頻率有 6MHz、 12 MHz、 MHz、24 MHz 等。一些新型的單片機(jī)還可以選擇 更高的頻率。外接電容的作用是對(duì)振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率一致