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第1章绪论

随着我国市场经济的改革发展，客户在市场交易中的地位越来越重要，个人化的服务已成趋势，提供舒适的服务环境已成竞争的重要手段。

多窗口类别的服务往往让人无所适从，客户盼望只排一个队，只接受“一对一”的服务。

营业窗口是形成银行、电信、航空、医院等企业的公众形象的重要因素，因此，排队管理系统应运而生，它彻底解决了银行、医院等服务性企业普遍存在的站立等候、服务无序的问题，深化并完善了服务的质量。

市场上已有成品的排队机系统，但存在系统庞大、结构复杂、维护管理不便、成本普遍较高等缺陷。

本文以价格低廉的单片机为系统主控CPU，设计并研制出体积小、结构简单、可靠性高、维护操作方便、性价比较高的用于金融系统中的银行柜员服务呼叫系统。

1.1课题背景

近年来，随着科学技术的迅猛发展和人们生活水平的日益提高，各行各业特别是服务行业的竞争也逐渐激烈。

服务质量作为体现企业的公众形象、服务理念、管理水平的标准已越来越受到服务和被服务双方所关注，而营业窗口正是代表银行、医院、电信、税务、工商等企业服务质量的重要场所[1]。

随着服务行业业务量的增长及业务种类的增加，排队等候已成为人们面临的实际问题。

长期以来，人们在银行、医院、电信、税务、工商等营业大厅里前拥后挤地站着排队等候，有时一站就是一个多小时。

这种员工坐着服务、客户站着等待的服务方式与“用户就是上帝”的服务宗旨完全背道而驰！

改善服务质量、树立良好形象，解决劳累的排队现象、创造人性化服务环境已成为急需解决的问题，排队系统应运而生。

此系统完全模拟了人群排队过程，通过取票进队、排队等待、叫号服务等功能，诠释了人性化的服务理念，舒缓顾客等待的急噪情绪，使人们在等候服务的过程中拥有一个相对自由的空间，是科技以人为本的真正体现。

客户前来办理业务时，只需到取票机上选定要办理的业务，拿着取号机自动派给的号票在等候大厅就坐等待，由电脑的队列管理来代替办理业务排队，减轻办理业务的负担。

当轮到某顾客办理业务时，电脑通过语音呼叫和电子显示屏通知顾客到相应的窗口办理业务。

同时排队系统提供强大的统计和图表功能，为单位的成本、效益方案提供参照数据。

这种智能化、人性化的服务系统不仅在世界各地被广泛接受，在国内也被越来越多的服务行业认同和采用。

1.1.1排队技术发展的简要回顾

排队技术最早出现于上个世纪的六、七十年代,开始主要集中在欧美等西方国家，后来迅速得到普及。

在国外，人们去银行等机构办理业务时，先取号再等候呼叫已属于常识，生产排队管理系统的公司也随着市场的发展逐渐形成一个专门的行业——排队技术产业。

起初,人们只是在进入营业场所的门口前领取一个早已制作好的号牌或印有号码的纸条,然后等着麦克风里的人工呼叫。

随着现代技术的不断发展特别是计算机技术的应用，使排队技术进入一个全新的天地，就是我们今天看到的由电脑、呼叫终端、LED显示屏、语音设备等组成的排队系统；排队系统的服务范围迅速拓展，如：

电信、快餐厅、涉外办事机构、海关、医院、药房等行业；服务功能也由单纯的优化服务环境和客户秩序管理渐渐渗透到使用者的服务系统管理之中，成为使用机构行之有效的辅助服务手段。

经过30多年的发展，排队技术产品的应用在海外已经成为一个专门产业并早已形成相应的行业规范，其应用领域也进入到大多应该有序规范的商业服务并需要排队等候的行业中，与之相关的排队市场也已进入平稳发展期。

1.1.2排队系统在我国的发展现状

我国从1998年才开始出现由中国企业从事排队技术产品的经营活动，并且是以各种形式销售排队产品，新技术的应用尚在萌芽状态，使用范围非常有限，服务行业以及顾客持观望态度等因素，直接导致了中国排队市场发展极其缓慢。

直到2001年，中国的排队市场才刚刚进入发展期，对于中国从事排队技术产业的企业来说2003年才是春天的来临，因为我国许多大中城市以及发达地区的服务营业场所已逐渐对排队技术产品有所认识，并且不再视为是一种摆设，顾客对于持票排队的态度由不适应到适应，由不习惯到习惯，由习惯到离不开。

随着电信、银行、医院的不断竞争与发展，人民文明程度的不断提高，排队技术产品改变了以前营业厅、诊室一窝蜂的、无隐私、菜市场式的无序模式。

从2003年开始，排队技术产品的应用已是必然趋势，市场正在由导入期过渡到成熟发展期，与之相关的产品市场需求也以年200%的速度激增，新技术的应用，中国经济迅速发展的大背景以及全球商业经济发展几大因素的推动下，伴随着医疗排队市场的启动，业内分析：

中国的排队行业应该在未来2—5年内会更加成发展、壮大并成为一个专门的排队技术产业去应对不断激增的市场需求[2]。

1.2设计指标

设计一个银行柜台服务呼叫系统。

银行柜员服务呼叫系统通过银行柜员按钮操作，由银行柜员服务呼叫系统呼叫出被服务客户的由打号机打印的机器编号，并在LED显示屏上显示。

1、至少可以16个柜员的服务；

2、语音呼叫服务客户编号；

3、LED显示服务客户编号。

1.3本文的工作

详细分析课题任务，对银行柜员服务呼叫系统进行分析，并对单片机和单片机开发系统原理进行了深入的研究。

然后根据课题任务的要求设计出实现控制任务的硬件原理图和软件，并进行访真调试。

第2章银行柜员服务呼叫系统的设计及其应用

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高,银行的柜面业务量随之快速增长，给银行职员的办事效率和服务质量提出了新的要求。

而传统的银行业务办理模式都是客户排队等候,依次办理,银行职员不仅工作比较辛苦,而且办事效率低,不能满足日益增长的业务量的要求。

给客户提供更优质的服务、提高营业厅服务质量更是成为各家银行迫切需要解决的问题。

营业窗口是形成银行、电信、航空、医院等企业的公众形象的重要因素，因此，排队管理系统应运而生，它彻底解决了银行、医院等服务性企业普遍存在的站立等候、服务无序的问题，深化并完善了服务的质量。

市场上已有成品的排队机系统，但存在系统庞大、结构复杂、维护管理不便、成本普遍较高等缺陷。

本文以价格低廉的单片机为系统主控CPU，设计并研制出体积小、结构简单、可靠性高、维护操作方便、性价比较高的银行柜员服务呼叫系统。

银行在为客户办理业务时，因人多，客户需要站立排队等候服务。

目前大部分银行都是采用人工呼唤的方式叫唤服务对象，这在业务繁忙、背景声嘈杂的情况下容易带来效率低下、客户易引起不快等不良后果。

为了改善这种状况，银行柜员服务呼叫系统应运而生。

它与打号机配合，通过机器替人排队，彻底改变站立式等候，环境不仅舒适，而且有序。

因此有很好的应用前景。

２.1银行柜员服务呼叫系统的发展

排队技术最早出现于上个世纪的六、七十年代,开始主要集中在欧美等西方国家，后来迅速得到普及。

在国外，人们去银行等机构办理业务时，先取号再等候呼叫已属于常识，生产排队管理系统的公司也随着市场的发展逐渐形成一个专门的行业——排队技术产业。

起初,人们只是在进入营业场所的门口前领取一个早已制作好的号牌或印有号码的纸条,然后等着麦克风里的人工呼叫。

随着现代技术的不断发展特别是计算机技术的应用，使排队技术进入一个全新的天地，就是我们今天看到的由电脑、呼叫终端、LED显示屏、语音设备等组成的排队系统；排队系统的服务范围迅速拓展，如：

电信、快餐厅、涉外办事机构、海关、医院、药房等行业；服务功能也由单纯的优化服务环境和客户秩序管理渐渐渗透到使用者的服务系统管理之中，成为使用机构行之有效的辅助服务手段。

经过30多年的发展，排队技术产品的应用在海外已经成为一个专门产业并早已形成相应的行业规范，其应用领域也进入到大多应该有序规范的商业服务并需要排队等候的行业中，与之相关的排队市场也已进入平稳发展期。

我国从1998年才开始出现由中国企业从事排队技术产品的经营活动，并且是以各种形式销售排队产品，新技术的应用尚在萌芽状态，使用范围非常有限，服务行业以及顾客持观望态度等因素，直接导致了中国排队市场发展极其缓慢。

直到2001年，中国的排队市场才刚刚进入发展期，对于中国从事排队技术产业的企业来说2003年才是春天的来临，因为我国许多大中城市以及发达地区的服务营业场所已逐渐对排队技术产品有所认识，并且不再视为是一种摆设，顾客对于持票排队的态度由不适应到适应，由不习惯到习惯，由习惯到离不开。

随着电信、银行、医院的不断竞争与发展，人民文明程度的不断提高，排队技术产品改变了以前营业厅、诊室一窝蜂的、无隐私、菜市场式的无序模式。

从2003年开始，排队技术产品的应用已是必然趋势，市场正在由导入期过渡到成熟发展期，与之相关的产品市场需求也以年200%的速度激增，新技术的应用，中国经济迅速发展的大背景以及全球商业经济发展几大因素的推动下，伴随着医疗排队市场的启动，业内分析：

中国的排队行业应该在未来2—5年内会更加成发展、壮大并成为一个专门的排队技术产业去应对不断激增的市场需求。

2.2银行柜员服务呼叫系统的应用

随着中国整体的市场化进程的推进，国内金融机构也将必须独自面对市场化的竞争，改变传统的管理与服务理念势在必行。

由于我国国情特殊，人口众多，长期以来，银行的业务量大，客户排队秩序混乱，降低了工作效率。

银行柜员服务呼叫系统的应用为客户营造了一个公平、公正、公开的金融环境。

产生最好的社会效益与经济效益。

目前，国内多数的大型银行投入使用了银行柜员服务呼叫系统，并且有越来越多的银行认识到了银行柜员服务呼叫系统使用必要性，银行柜员服务呼叫系统表现出了良好的发展势头。

2.3银行柜员服务呼叫系统的基本原理

硬件系统由主控制器、键盘模块、LED显示模块、语音模块等组成,与软件结合,实现排队呼叫的功能[3]。

主控制器中的单片机采用AT89S51。

键盘共设计了16个按键，16个按键分配给16个柜台,当服务完一位顾客后可直接按叫号控制按键叫下一位顾客。

其工作流程是：

当顾客按下业务选择按健时，打印机就会打印用户凭条，顾客取得凭条后即可坐在座位上等待语音提示进行有关业务办理。

当1号柜台的服务员做完一笔业务后，按下1号柜台控制器的叫号控制按键，由主控制器控制的叫号系统就会自动叫到下一个号码，如“008”号，语音系统就会播出“请008号顾客到1号窗口”的语音提示，并且在显示牌上显示“008-01”。

2.4银行柜员服务呼叫系统的硬件基础

1.主控制器

主控制器采用AT89S51单片机。

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写10000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

2.键盘接口

键盘处理过程包括：

键扫描、键消抖、键识别、键释放、键处理。

3.显示输出

LED显示器由7~8只发光二极管组合而成，又称LED数码管，主要应用于只有数值显示的场合。

此系统中主要显示的是服务的客户的号码，LED显示器能满足需要。

4、语音呼叫

语音提示模块采用了语音芯片PM50100，PM50系列语音芯片是中青世纪科技公司2003年开发的智能语音产品，它由专用的语音单片机和FLASHRAM存储器集合构成，它既是语音播放电路，也是智能单片机。

它既有几秒到100秒的多段语音播放功能，也有单片机可编程的智能特性，其音质水平、价格都要优于著名的ISD系列语音芯片。

所以其开发设计简单度、智能控制的简单度、整体性价比等指标要远胜过ISD。

本系统中只需要语音播放的功能，因此芯片中已经预先录制好了需要播放的声音，使用时只需编程将其读出即可。

2.5银行柜员服务呼叫系统的理论基础

1.系统总体原理

硬件系统由主控制器、键盘模块、LED数码管显示模块、语音模块、打印机模块组成，与软件结合，实现排队呼叫的功能。

主控制器中的单片机采用AT89S51。

键盘共设计了16个按键，16个按键分配给16个柜台，当服务完一位顾客后可直接按呼叫控制按键呼叫下一位顾客。

其工作流程是：

当顾客按下业务选择按健时，打印机就会打印用户凭条，顾客取得凭条后即可坐在座位上等待语音提示。

当1号柜台的服务员做完一笔业务后，按下1号柜台控制器的叫号控制按键，由主控制器控制的叫号系统就会自动叫到下一个号码，如“008”号，语音系统就会播出“请008号顾客到1号柜台办理”的语音提示，并且在显示牌上显示“008-01”。

第3章设计思想与方案论证

实现银行柜员服务呼叫系统的方法有多种，可以用DSP作为主控制器，用LCD作为显示模块；也可以用单片机作为主控制器，用LED做显示模块。

还可以用PC机做控制器。

当然每一种方案都有其各自的优点。

本章详细列举、说明了三种不同实现银行柜员服务呼叫系统的方案、并分别列出了三种方案的硬件构成，对三种方案的优缺点进行了对比，选出了最佳控制方案。

3.1设计思想

1、工作原理：

在系统中，客户点击触摸屏上的业务选项，主控制器读取信号，并送出控制信号驱动打印机进行号码打印，客户拿到打印有号码的客户凭条后可到休息区进行等候。

主控制器中的计数器对16个柜员按键的按下次数从0作加1总计数，当计数到其中的一个柜员（如5号）的数字为008时，主显示屏上便显示出“008—05”，05号窗口的显示屏上显示出“008”，同时语音提示系统播出：

“请008号客户到05号窗口”，客户凭条上打印有008号码的客户便到相应的05号柜员窗口进行业务办理。

AT89S51

主控制器

主显示屏

柜员呼叫按键（16个）

语音电路模块

1号柜员显示屏

16号柜员显示屏

……

图3-1系统原理结构总框图

2.、方案1

硬件组成：

DSP（TMS320F206）、LCD显示器、扬声器等。

3.、方案2

硬件组成：

单片机（AT89S51）、LED数码管显示器、语音芯片（PM50系列）、扬声器等。

4、方案3

硬件组成：

PC机、触摸屏、点阵式液晶显示器、语音芯片（ISD系列）、扬声器等。

3.2论证分析

（1）每个方案都采用了不同的处理器，方案3用PC机作为控制器，在进行数据的处理时显得高效和快捷，但对比其他两个方案的主处理器来说显得有点大材小用了。

银行柜员服务呼叫系统是一个比较简单的系统，用单片机加扩展系统就可以完成，因此采用低成本、低功耗的单片机系统更为合理。

而方案1和方案2采用了DSP及AT89S51，能够很好的解决上述问题。

（2）方案2采用的是PM50系列的语音芯片。

PM50做语音组合是目前语音电路中最简单的，用户只要把需要的语音按顺序放在芯片中即可，控制时只给段号地址就可以了，如第一段是80H,第二段是81H等，与每一段的语音长度无关。

而ISD则要麻烦得多。

本系统中采用的PM50100是中青世纪科技公司2003年开发的智能语音产品，它由专用的语音单片机和FLASHRAM存储器集合构成，它既有几秒到100秒的多段语音播放功能，也有单片机可编程的智能特性，其音质水平、价格等综合方面比较后都要优于著名的ISD系列语音芯片。

（3）方案2采用了价格便宜的LED显示器，而方案1采用了相对昂贵的LCD显示器，方案3采用了点阵式液晶显示器。

LCD显示器和点阵式液晶显示器在显示方面有其优越性，可以多行显示、文本显示。

在本系统中做调试时，LED显示器是一个不错的选择。

在具体实际中可采用点阵式液晶显示器。

（4）在系统效能方面，方案3是最高的，但考虑到在能满足系统要求前提下，采用简单、价格低廉的硬件是明智的选择。

考虑三个方案都远远能胜任性能要求。

所以方案2采用的低成本、低功耗的单片机系统为最佳选择。

（5）从硬件功耗上来考虑，方案3使用PC机作为控制器，功耗自然很高，且该系统在银行长时间运行，考虑到AT89S51单片机有休眠方式和掉电保护两种节电运行方式，因此方案2要略优于方案3。

综上所述：

方案2是无论是从经济角度、硬件实现的容易程度、最佳性价比上都优于其它两个方案，不失为最佳的选择。

最终方案论述：

很显然，方案2较其它两种方案相比无论在经济上和实现容易程度上都要好。

方案2在实现程度上和软硬件的要求上都能达到要求，这样既节省了材料也可以很大程度上减少硬件电路的结构。

综上所述方案2有如下的特点：

（1）在达到所要求的性能的基础之上还有着结构简单、明了的特点，很容易实现，而且在很大的程度上节约成本。

（2）由于采用了AT89S51单片机作为主控制器，与MSC-51系列单片机完全兼容，所以在指令和程序的编写上很容易实现，很大程度上的减少了编程的麻烦，实现起来较容易。

（3）采用了PM50系列语音芯片，PM50100做语音组合是目前语音电路中最简单的，用户只要把需要的语音按顺序放在芯片中即可，控制时只给段号地址就可以了，如第一段是80H,第二段是81H等，与每一段的语音长度无关。

第4章系统设计

整个系统由硬件和软件两部分组成。

本章详细介绍了系统的硬件设计和软件设计，

并对硬件和软件的每一个部分进行了分析，在后半部分还对系统模型进行了访真与程序调试。

硬件和软件的每一个坏节都是深思熟虑而成，各自完成相应的功能并组成一个统一的整体。

4.1硬件设计

系统硬件根据设计要求和功能分析，将系统分为主控制器模块、键盘模块、LED显示模块、语音模块等几部分。

硬件结构框图如图4-1所示。

……

语音呼叫电路

PM50100

AT89S51

主控制器

主显示屏

6位LED

柜员呼叫按键（16个）

矩阵式键盘

16号柜员显示屏

3位LED

1号柜员显示屏

3位LED

图4-1系统硬件结构总框图

4.1.1主控制器模块

1、单片机最小系统

单片机的最小系统指的是由最基本的电路元件组成的，外接部分简单的电路就能够独立完成一定的工作任务。

其外部所接组件大多采用了串行通信，所以不需要很多的并行口，有一定的程序存储器和定时器、外部中断即可。

51单片机的最小系统由单片机芯片、电源、时钟电路和复位电路组成。

图4-2单片机最小系统原理图

如图4-2单片机最小系统原理图所示，其中的晶振时钟电路用来产生时钟信号，以提供单片机片内各种数字逻辑电路工作的时间基准。

按键能实现手动复位，电容C1能实现上电复位，复位电路用来使片内电路完成初始化的操作。

单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过X1、X2引脚接入定时控制单元（晶体振荡和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。

振荡器的工作频率一般在1.2~12MHz之间，当然在一般情况下频率越快越好。

可以保证程序运行速度即保证了控制的实时性。

一般采用石英晶振作定时控制元件；在不需要高精度参考时钟时，也可以用电感代替晶振，有时也可以引入外部时钟脉冲信号。

C9、C10虽然没有严格要求，但电容的大小影响振荡器的振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择在10~30PF左右。

在设计电路板时，晶振，电容等均应尽可能靠近芯片，以减小分布电容，保证振荡器振荡的稳定性。

2、主控单片机AT89S51芯片介绍

由ATMEL公司生产的AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用，其它内部资源与AT89C51完全相同，汇编指令与80C51完全兼容的特点，成为了首选[4]。

其基本特征如下：

1、4kBytesFlash片内程序存储器；　　

2、128bytes的随机存取数据存储器（RAM）；　　

3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；　　

4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断；　　

5、6个中断源；　　

6、2个16位可编程定时器/计数器；　　

7、2个全双工串行通信口；　　

8、看门狗（WDT）电路；　　

9、片内振荡器和时钟电路；　

10、与MCS-51兼容；　　

11、全静态工作：

0Hz-33MHz；　　

12、三级程序存储器保密锁定；　　

13、可编程串行通道；　　

14、低功耗的闲置和掉电模式

图4-3AT89S51单片机引脚图

各管脚简单说明：

1．VCC：

+5V供电电压。

2．GND：

接地。

3.P0口：

（P0.7—P0.0）P0口即可做地址/数据总线使用，又可作为通用的I/O口使用。

4．P1口：

（P1.7—P1.0）P1口仅作通用准双向I/O口使用，主要用于单片机用户系统的控制信号输入/输出。

5．P2（P2.7—P2.0）P2口是一个8位准双向I/O口端口，它即可作为通用I/O使用。

也可与P0口相配合，作为片外存储器的高8位地址总线。

6．P3（P3.7—P3.0）P3口可作为准双向I/O口接口使用，但更多时候使用第二功能。

P3.0RXD（串行输入口）　　P3.1TXD（串行输出口）　

　P3.2

（外部中断0）　　P3.3

（外部中断1）　　

P3.4T0（记时器0外部输入）　　P3.5T1（记时器1外部输入）　

　P3.6

（外部数据存储器写选通）　　P3.7

（外部数据存储器读选通）　

　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

7．RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

8．ALE/

：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

9.

：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次

有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的

信号将不出现。

10．

/VDD：

访问片外程序存储器允许端，当

保持低电平时，CPU只访问片外ROM；当为高电平时CPU优先访问内ROM，若访问地址大于某一范围时，将自动转去片外ROM。

11．VDD编程电源输入端，当对片内ROM写入程序时，由该引脚输入编程电源。

12．XTAL1：

片内放大器的输入端。

13．XTAL2：

片内放大器的输出端

4.1.2键盘模块

1、按钮和按键

按钮和按键是一种结构简单、使用广泛的用于发送手动指令的电气元件。

2、按合抖动

按键接口需要考虑的问题较多，例如：

如何解决按合“抖动”、如何做到“每按键一次只响应一次”、如何实现“一键多功能”以及如何编键号、如何防止“两键同按”或“数键同按”等问题。

在实际应用按键接口时，根据需要参阅相关的专著，根据具体要求恰当的选择硬件电路和编制相应的程序。

按键按合时的抖动现象如图4-4所示。

图4-4按键的抖动现象

硬件消抖是通过硬件电路消除信号抖动的