【導(dǎo)讀】收集，整理與課題有關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品資料，確定系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)電路原理圖，繪制電路板，編寫應(yīng)用程序，進(jìn)行焊接調(diào)試并撰寫畢業(yè)論文。性；寫出開題報(bào)告。本文設(shè)計(jì)了一套排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)。戶及時(shí)了解排隊(duì)信息，通過合理的程序結(jié)構(gòu)來執(zhí)行排隊(duì)抽號(hào)。以提高排隊(duì)等待效。率，解決排隊(duì)秩序混亂，前擁后擠等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)排隊(duì)自動(dòng)化，規(guī)范化。代管理數(shù)字化的要求，提高服務(wù)水平與質(zhì)量。大的方便和愉悅。本課題研究的是一款無人排隊(duì)的排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)，它主要由系統(tǒng)。主從機(jī)、鍵盤、顯示電路、蜂鳴器電路等部分構(gòu)成。系統(tǒng)利用AT89C51單片機(jī)。到的號(hào)碼，由蜂鳴器發(fā)出聲音提示客戶。這種現(xiàn)代化的高科技產(chǎn)品徹底解決了銀。無序的問題，同時(shí)免除了令客戶不舒服的站立式排隊(duì)，深化完善了服務(wù)的質(zhì)量。控制靈活、顯示清晰、制作成本低、性價(jià)比較高等特點(diǎn)。

　　

【正文】 設(shè)計(jì) 22 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 硬件概要設(shè)計(jì) 本智能排隊(duì)叫號(hào) 系統(tǒng)這一課題，其具體要求和功能完全模擬人群排隊(duì)過程，通過取號(hào)、排隊(duì)等待、叫號(hào)服務(wù)等功能代替人們站隊(duì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)代替人排隊(duì)的過程。在大廳明顯處放置一臺(tái)主從機(jī)，顧客來到后 按“取號(hào)” 鍵，從機(jī)自動(dòng)排號(hào)并在顯示器上顯示你在隊(duì)列中的位置，顧客根據(jù)顯示器上的序號(hào)與等待人數(shù)，可選擇在大廳休息處休息或辦別的事，當(dāng)某窗口號(hào)顯示顧客序號(hào)，同時(shí)音響提示音響起時(shí)，該顧客便可前往相應(yīng)窗口接受 “一對(duì)一 ”的服務(wù)。每位窗口工作人員使用蜂鳴器接受主機(jī)命令，可按鍵受理下一位序號(hào)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(hào)碼自動(dòng)跳到下一個(gè)序 號(hào)受理序號(hào)，同時(shí)此號(hào)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(jì)框圖如圖 硬件設(shè)計(jì)總體框圖所示。 圖 硬件設(shè)計(jì)總體框圖 綜合以上情況 ,我們采用上位單片機(jī) (主機(jī) )實(shí)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(jī)內(nèi)。下位從機(jī)包括一個(gè)按鍵模塊和 窗口顯示模塊 ,這些設(shè)備相互獨(dú)立 ,均由 AT89C51 單片機(jī)芯片控制。通過按鍵 K 0 傳送數(shù)據(jù)到 主機(jī) ,主機(jī)接 受從機(jī)發(fā)送來的 命令和數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的顯示 ,操作簡(jiǎn)單并 有 1602 液晶顯示顯示、蜂鳴器與窗口顯示器一一對(duì)應(yīng)，使用時(shí)將 用于 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 23 設(shè)置窗口號(hào)的撥碼開關(guān)撥到相應(yīng)位置即可。用 AT89C51 單片機(jī)芯片、獨(dú)立按鍵叫號(hào)、顧客使用、獨(dú)立按鍵、代表四個(gè)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、 1602 液晶顯示信息以及相應(yīng)的輔助外圍電路部分。 軟件概要設(shè)計(jì) 本文介紹的排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用 Keil uvision4 作為開發(fā)平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)分為主機(jī)和從機(jī)兩大部分。 (1)主機(jī)部分 主機(jī)部分又稱為叫號(hào)服務(wù)終端，主要實(shí)現(xiàn)接收從機(jī)數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)的功能。主要由以下幾部分構(gòu)成： ① 串行通信部分：本部分的功能是接 收從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。 ② 捕獲按鍵信息部分：本部分以中斷的方式捕獲按鍵信息，根據(jù)不同的按鍵來實(shí)現(xiàn)不同的功能。 ③ 液晶顯示部分：本部分通過給 1602 液晶顯示器寫入指令和數(shù)據(jù)對(duì)要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行顯示 。 ④ 蜂鳴器部分：本部分通過給單片機(jī)相應(yīng)接口送入高低電平并加以延時(shí)，使其實(shí)現(xiàn)發(fā)出 “叮咚”聲進(jìn)行 延時(shí)。 ⑤ 處理數(shù)據(jù)部分：本部分主要接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理，實(shí)現(xiàn)叫號(hào)、消號(hào)、統(tǒng)計(jì)等功能。 ⑵ 從機(jī)部分 從機(jī)部分又稱取號(hào)終端，主要實(shí)現(xiàn)客戶取號(hào)并將獲取數(shù)據(jù)發(fā)送至主機(jī)。主要分為以下幾部分： ① 串行通信部分：本部分是將用戶獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至主機(jī)。 ② 捕獲按鍵信息部分：本部分通過按鍵使用戶獲得票號(hào)信息。 ③ 液晶顯示部分：本部分通過給 1602 液晶顯示器對(duì)用戶獲取的票號(hào)信息進(jìn)行顯示。 對(duì)于硬件部分和軟件部分的具體設(shè)計(jì)在后 面章節(jié)會(huì)有詳細(xì)敘述。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 24 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主要電路設(shè)計(jì) 主機(jī)部分電路 如圖 所示： 主機(jī)部分實(shí)現(xiàn)的功能是服務(wù)機(jī)構(gòu)接收從取號(hào)終端發(fā)送的票號(hào)信息并對(duì)排隊(duì)進(jìn)行智能管理，主要包括：窗口叫號(hào)、液晶顯示、蜂鳴器“叮咚聲提示、統(tǒng)計(jì)剩余排隊(duì)人數(shù)、插隊(duì)管理等。 圖 主機(jī)部分 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 25 從機(jī)部分電路 如圖 所示：從機(jī)部分主要實(shí)現(xiàn)的功能是客戶按鍵取號(hào)，通過按鍵 K0 依次加 1 取號(hào)并在 1602 液晶屏上顯示客戶抽取的票號(hào)，上限為 10 人，當(dāng)取號(hào)達(dá)到上限后，通過液晶屏顯示 “ The queue is full,please wait” 的信息提示隊(duì)列已滿。當(dāng)客戶抽取票號(hào)后，從機(jī)會(huì)通過串行通信將票號(hào)信息發(fā)送至主機(jī)。 圖 從機(jī)部分 功能部分電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī) AT89C51 的最小系統(tǒng)電路 [3]。包括時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路兩個(gè)部分。圖 即為 AT89C51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 26 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 在 AT89C51 中有一個(gè)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(gè)放 大器與作為反饋元件的片外接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 C C2 接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對(duì)外接電容C C2 雖然沒有非常嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)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 30pF177。10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。10pF。圖 44 即為本系統(tǒng)用到的外部震蕩電路。 圖 外部震蕩電路 復(fù)位電路中采用手動(dòng)按鍵產(chǎn)生復(fù)位信號(hào) ,完成單片機(jī)啟動(dòng) ， 確定單片機(jī) 的初 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 27 始狀態(tài)。單片機(jī)要復(fù)位 ， 本質(zhì)上是在其 RESET 腳上保持一定時(shí)間的高電平 ， 單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)電平保持時(shí)間大于它要求的時(shí)間就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。通常在單片機(jī)工作出現(xiàn)混亂或“死機(jī)”時(shí) ,使用手動(dòng)復(fù)位可實(shí)現(xiàn)單片機(jī) “ 重啟 ” 。它們是單片機(jī) 進(jìn)行正常工作所必需的部分。 RST/VPD(9 腳 )復(fù)位信號(hào)時(shí)鐘電路工作后 ,在引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平 ,芯片內(nèi)部進(jìn)行初始復(fù)位 ， 復(fù)位后片內(nèi)存儲(chǔ)器的狀態(tài)如表所示 ， P1—P3 口輸出高電平 ， 初始值 07H 寫入堆棧指針 SP、清 0 程序計(jì)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 從高電平到低電平單片機(jī)將從 0號(hào)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(hù)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(dòng)復(fù)位和開關(guān)手動(dòng)復(fù)位 ， 我們采用的是手動(dòng)復(fù)位開關(guān)如圖 手動(dòng)開關(guān)所示。手動(dòng)開關(guān)未按下之前，電容正極處于待電狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下去后， VCC 與 GND 導(dǎo)通，電容放電，從而實(shí)現(xiàn)放電。圖 所示即為本系統(tǒng)的復(fù)位電路。 圖 復(fù)位電路 1602 液晶顯示電路 在數(shù)字測(cè)量?jī)x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(cè)量和運(yùn)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(dòng)器和顯示器等部分組成，如圖 顯示器原理所示。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 28 圖 顯示器原理 在本次設(shè)計(jì)中主要由 1602[4]液晶顯示器及排阻構(gòu)成顯示電路部分。 P0 口是一個(gè)三態(tài)雙向口，除了高、低態(tài)以外還有一個(gè)高阻態(tài)，如果不接上拉電阻 ， 當(dāng)端口處于高電平 1 的狀態(tài)下，實(shí)際上端口對(duì)地、對(duì) 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 RESPACK8。 P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時(shí)，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 1602 液晶的引腳功能可知其電路連接如圖 所示。在排號(hào)按鍵 K0 操作的時(shí)候 其顯示的是 “ Your No. is **!” 并按鍵依次 +1，當(dāng)隊(duì)列為空時(shí)會(huì)顯示“ Sorry,the queue is empty!” ，當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)會(huì)顯示 “ The queue is full,please wait” ，在排號(hào)按鍵 K K K K4 操作的時(shí)候，其顯示的是 “ No.** e to no.** window,please!” ；按鍵 waiting 時(shí)，顯示的是剩余隊(duì)列人數(shù)，按鍵 insert 時(shí)，其顯示是 “ insert” 。 圖 1602 液晶顯示部分 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 29 按鍵部分電路 由與門 [5]和開關(guān)按鍵組成，由其完成的功能設(shè)計(jì)硬件原理如圖 所示。按鍵接口都主要在 P1 輸入口處按鍵輸入，運(yùn)用按鍵中斷的方式達(dá)到隊(duì)列排號(hào)的取號(hào)和叫號(hào)的功能。 在取號(hào)操作由從機(jī)的 K0 鍵實(shí)現(xiàn)。初 始化內(nèi)部程序，使計(jì)數(shù)從 01 開始，當(dāng)按鍵次數(shù)小于 10 時(shí)，由循環(huán)加 1，當(dāng)取號(hào)等于 10 時(shí) ,停止排隊(duì)。 叫號(hào)主機(jī)的按鍵設(shè)計(jì)就要復(fù)雜一點(diǎn)，采用的中斷要和與門一起完成。 4 個(gè)獨(dú)立的窗口叫號(hào)按鍵實(shí)時(shí)的取得輸入排在最前的號(hào)碼，當(dāng) 4 個(gè)窗口中任意一個(gè)窗口已經(jīng)使用了該號(hào)碼后，就進(jìn)行銷號(hào)處理。此時(shí)中斷中的號(hào)碼通過與門進(jìn)行消號(hào) 1 和延時(shí)的效果。另外的功能按鍵與其設(shè)計(jì)原理基本一致。 圖 按鍵部分 如圖 蜂鳴器部分所示。在按鍵 K K K K4 操作的時(shí)候，其蜂鳴器會(huì)發(fā)出 “ 叮咚 ” 提示顧客的提示音。本設(shè)計(jì)運(yùn)用延時(shí)程序 控制接蜂鳴器的端口輸出。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 30 圖 蜂鳴器部分 TXD 串行發(fā)送和 RXD 串行接收電路 按照通信方式，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(gè)固定的方向傳送 ； 在半雙工方式下，系統(tǒng)中的每個(gè)通信設(shè)備都由一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)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(shí)在兩個(gè)方向上同時(shí)傳送，即每次只能一個(gè)站發(fā)送，另一個(gè)接收，其收發(fā)開關(guān)并不是實(shí)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(shí)在兩個(gè)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(shí)際應(yīng)用中，由于半雙工方式簡(jiǎn)單、實(shí)用，因而大多數(shù)情況采用半雙工方式。本設(shè)計(jì)的傳送數(shù)據(jù)是在半 雙工方式下運(yùn)行的，兩個(gè) AT89C51 芯片的串行發(fā)送和串行接收端口對(duì)應(yīng)連接，如圖 410 所示。 圖 串行通信部分 5 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 31 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 排隊(duì)系統(tǒng)主從機(jī)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)從機(jī)（取號(hào)終端）軟件設(shè)計(jì) 取號(hào)終端 [6]的事件發(fā)生概率服從隨機(jī)按先 來先排的公平排隊(duì)，由于只有一臺(tái)專門的從機(jī)來負(fù)責(zé)，可以簡(jiǎn)單其流程，而在邏輯上服從隊(duì)列的先入先出算法。通過單片機(jī)的中斷 K0 按鍵，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到按下時(shí)完成取號(hào)功能。隊(duì)列的上限是 10人，當(dāng)隊(duì)列中排一人時(shí)，隊(duì)列加 1，直到滿隊(duì)。主要的流程如下圖 51 從機(jī)流程圖所示。 圖 從機(jī)流程圖 系統(tǒng)主機(jī)（叫號(hào)終端）的設(shè)計(jì) 主機(jī) [7]初始化后，主機(jī)通過單片機(jī)的中斷按鍵，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到按下時(shí)完成相 5 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 32 應(yīng)功能。 (1) 接收從機(jī)發(fā)送來的信息，若隊(duì)列為空顯示 “ Hello!” ；若隊(duì)列未滿，則在隊(duì)列取號(hào)按鍵的時(shí)候調(diào)用叫號(hào) 程序?qū)崿F(xiàn) “ ** is left” 的字樣；若隊(duì)列已滿，則重復(fù)顯示 “ 11 is left” 。 (2) 如有窗口應(yīng)答并命令時(shí)，運(yùn)用延時(shí)程序控制蜂鳴器的運(yùn)作， 4 個(gè)獨(dú)立的按鍵代表 4 個(gè)窗口實(shí)現(xiàn)顯示叫號(hào)兩用功能