基于单片机银行排队叫号系统设计.docx
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基于单片机银行排队叫号系统设计
单片机原理与应用技术课程设计
设计题目：
基于单片机银行排队叫号系统设计
1设计目的
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。
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、杂乱无章地排队等候，有时一站就是一个多小时，这已是司空见惯的现象，极大地影响了服务质量。
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。
设计一套排队抽号的服务系统，可以很好的解决因排队引起的种种问题，排队系统应运而生此系统完全模拟人群排队过程，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。
本文基于单片机的排队叫号系统，由客户端和主机终端组成，有LCD大屏幕显示信息，让客户知道自己的队号，并有叫号提示音提醒客户，方便快捷，可以满足日常的服务行业排队叫号，所以非常有意义。
2设计的任务与要求
本系统由按键输入系统、单片机系统、屏幕显示系统及叫号提示音系统组成，系统分为两个部分：
抽号部分和叫号部分，其控制核心为AT89C51单片机，选用此单片机编程简单，开发工具便于使用，能很好地满足排队叫号的控制数据处理。
抽号部分和叫号部分采用一块LCD液晶显示器，这样显示数据直观，便于顾客理解，抽号部分输入只需使用一个抽号键即可，便于客户操作，叫号部分包括两个叫号键，系统采用自动清零，无需人工操作。
3设计方案与论证
3.1设计方案
系统的组成如图3-1设备上电后，显示器屏亮，无信息显示。
当客户按键后，没按一下，队伍加一，显示器显示客户队伍号：
排满20位后，再按取号键，屏幕显示“队伍满”。
当客服叫号时，队伍减1，程序进行信息处理，在屏幕上显示“几号客户到几号窗口”，同时进行声音提示;当队伍空时，显示“队伍空”，显示器屏幕清空，储存队伍号码归零处理。
图3-1总体方案框图
3.2设计论证
1）.控制器
控制器的选择是确定整个系统硬件方案的关键，它关系到其它几个部分方案的确定，对于排队叫号系统，控制器的可选方案有以下两种：
（1）采用单片机。
单片机采用半导体工艺，使其具有很多显著的优点和特点，因而能在各个领域都得到迅猛的发展，它主要有如下特点：
1有优异的性能价格比。
2集成度甚高，体积小，有很高的可靠性，可以在恶劣环境下工作。
3控制能力强。
4低功耗，低电压，便与生产便携式产品。
5扩展容易。
（2）采用PLC。
PLC是一种专门为在工业环境下的应用而设计的专用计算机。
其特点是抗干扰能力强，具有很高的可靠性高；各种接口配套齐全，功能完善，适用性强。
采用PLC构成的控制系统的工作量小，维护方便，适合于野外使用，但价格昂贵。
排队叫号系统作为一种生活中常用的小型系统，本身价值不高，更要求控制系统具有较好的性价比，经上述分析比较，确定采用单片机作为控制器。
2）.输入通道
输入通道为按键。
按键有独立式按键和行列式按键两种，因为所需按键数少，故确定使用独立式按键。
3）.控制输出通道
4硬件电路设计
4.1单片机及外围电路
微控制器采用AT89C51。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的与MCS-51系列单片机完全兼容的高性能CMOS8位单片机，MCS-51系列单片机以其推出时间早、配套资源丰富、开发手段完善、性价比高等特点而得到了广泛的应用，是单片机的主流品种。
（1）小巧灵活、成本低、易于产品化。
能组装成各种智慧式测控设备及智能仪器仪表。
（2）可靠性好，应用范围广。
单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，抗干扰性强，能适应各种恶劣的环境，这是其它机种无法比拟的。
（3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。
单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能指令，可以对逻辑功能比较复杂的系统进行控制。
（4）具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制
网络和远程控制。
AT89C51的内部资源主要包括：
·与MCS--51系列完全兼容的高性能8位CPU；
·8K字节可重复编程的Flash存储器；
·256字节的SRAM；
·4个8位的并行口，共32条I/O口线；
·3个16位的定时器/计数器；
·6个中断源，2个中断优先级的中断系统；
·一个全双工的串行口；
·内部振荡器。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
从工作原理上讲，单片机就是一种微型计算机，是一种“程序存储式”计算机。
它是在一块硅片上集成了中央处理器（CPU）、随机内存（RAM）程序内存（ROM或EPROM）、定时/计数器以及各种I/O接口，也就是集成在一块芯片上的计算机。
如图4-1所示:
图4-1单片机外围电路
4.2显示电路
用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6x8或8x8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8个字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。
这样一来就组成某个字符。
但对于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立游标，在此送上该字符对应的代码即可。
多数的应用系统,都要配输出外设,LED显示器和LCD显示器,为了达到显示目的,我们选用了LCD1602显示器。
在显示方面，我们选用LCD显示。
背光亮度可调，可显示两行，每行16字符，不能显示汉字，内置含128个字符的ASCII字符集字库，并行接口编程容易，但是占用的I/O口线比较多，
引脚功能介绍如下：
VSS（引脚1）：
电源地。
VDD（引脚2）：
电源正。
VO（引脚3）：
对比度调节端
RS（引脚4）：
数据/命令选择端（H/L）
R/W（引脚5）：
读写选择端（H/L）
E（引脚6）：
使能信号
D0~D7（引脚7~14）数据口
BLA（引脚15）背光电源正
BLK（引脚16）背光电源负
外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。
对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但是电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF±10pF，而如果使用陶瓷谐振器建议选用40pF±10pF。
使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。
内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。
晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。
电容取30PF左右。
本系统采用内部方式，晶振选用12MHz。
1602显示屏连接单片机的P0口，电路连接图如下
图4-2连接显示屏P0图
4.3按键电路
按键控制电路中，单片机的P1口分别连接3个按键式开关，P3.0顾客排号按键；P3.1窗口一叫号按键；P3.2窗口二叫号按键。
按键电路图如下图4-3.
图4-3按键电路示意图
4.4蜂鸣器电路
蜂鸣器的正极的一段连接到5V电源上面，另一端连接到三级管的集电极，三极管的基极有单片机的P1.5管脚来控制，当P1.5管脚为低时，输出高电平，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，放出声音。
用户可以通过程序控制P1.5管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭。
电路如图4-4:
图4-4蜂鸣器原理图
5系统软件设计
5.1主程序设计
图5-1主程序流程图
5.2显示处理程序
程序具体流程图如图5-2:
图5-2程序具体流程图
这几个是1602显示的必备程序，设置好1602后，只需通知写指令和写数据的程序处理，能够把需要显示的内容显示出来，是比较简单的显示设备。
6系统调试
屏幕出将程序下载到单片机中调试成功。
当客户达到服务大厅以后，到排队机上去取得自己的服务号时，排队机的LCD中文显示屏显示“您好欢迎排队办理”的字样，当顾客在排队叫号机上按下“取号”键后，排队机的LCD中文显示屏显示“请您耐心等待办理”的字样，排队机的LCD英文显示屏显示顾客所取得的号码是多少当工作人员按下“叫号”键时，排队机的LCD中文显示屏显示“请到形影窗口办理”的字样，排队机的LCD英文显示屏显示当前服务的号码是多少，当客户或工作人员按下“查询排队人数”键时，排队机的LCD英文显示屏将显示现在排队等待的人数的总数
（1）程序编译
①启动KEIL，选择Project->NewProject，在弹出的对话框中输入工程的名字，点击保存，选择ATMEL公司的AT89C51单片机。
②点击FILE，在打开列表选项中选择新建，在打开的窗口内，按照设计的要求，根据程序流程图，编写程序，点击保存，保存文件类型为以.C为后缀的文件。
文件名为与所建工程名相同。
在本设计中需要加载两个程序主机子程序和从机子程序，输入新建程序。
③在SourceGroup1上点击右键，选择“AddFilestoGroupSourceGroup1”，把所有的源文件加进来。
④点击Project->Buildtarget或者使用快捷键F7，编译工程。
当“BuildOutput”窗口中提示*.c-0Error（s）,0Warning（s）.时，则程序编译成功。
此时要生成.HEX文件，右击Target1，选择Optionsfortarget’target1’……或者按F7，选择Outputz中勾选Create.HEXFile完成即可，在本设计中需要加载两个.HEX文件。
（2）程序加载
在编辑环境中双击AT89C51，在弹出的对话框中将编译生成可执行文件1.HEX加载进芯片中，设单片机的时钟工作频率为12MHZ。
7总结
本文采用单片机软硬件设计，实现了一般排队叫号系统的基本功能，完成了单片机智能排队叫号系统的设计与实现，然而，与目前市场上的各种无线、多功能排队系统相比，拥有不少差距，但已是基本具备再升级特点的产品雏形。
本论文首先简单介绍了排队叫号系统的基本概况，然后详细介绍了设计的基本原理，在相关理论的基础上，设计出相应的基于51单片机的多功能银行叫号系统，并进行了相关软件的编写和仿真。
该系统经过反复调试仿真，能成功进行取号和叫号功能，并能提供中、英文显示提示，还具备语音提示功能，实验结果证明了该方案是可行而且有效的。
针对本论文，作者主要做了如下工作：
1）、研究了排队系统中取号模块的设计方案；
2）、研究了排队系统中叫号模块的设计方案；
3）、同时还研究了LCD的中、英文显示提示以及语音提示的设计方案；
4）、绘制了系统的电路原理图；
5）、编写了系统软件；
6）、进行了系统的仿真与结果分析。
本课题下一步的工作是进一步完善和扩展该系统的功能，比如，使中文提示功能更完善，能与英文显示同步，使顾客更方便使用。
另外可增加打印凭证的功能，使系统更完善。
通过对本课题的研究，我不仅系统的掌握了单片机技术，同时对当今排队系统发展也有了深刻的认识。
通过对系统电路原理图的绘制以及利用C语言编写程序的实践，也使得我能够把所学到的知识应用到实践中去。
由于作者水平有限，所以系统还有待进一步的改善，但这不影响整个设计思想的正确性。
参考文献
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[6]马云峰.单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机测量与控制,2007,10（4）：
278~280
附录1：
总体电路原理图
附录2：
元器件清单
序号
名称
型号规格
数量
1
单片机
STC89C52
1
2
数码管
5010AS
6
3
三极管
8050
6
4
电阻
5.1K
7
5
电阻
10K
2
6
按键开关
3
7
LCD显示屏
P3.91
1
8
蜂鸣器
5v
1
9
电解电容
10Uf/10v
1
10
晶振
12MHZ
1
11
电容
27PF
2
12
排阻
10K
1
13
导线
若干
附录3：
实物图
附录4：
源程序
程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitrs=P2^6;
sbitrw=P2^5;
sbite=P2^7;
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^1;
sbitkey3=P1^2;
sbitsounder=P1^5;
ucharprompt1[]="YourNo.is00!
";
ucharprompt2[]="No.00GoToWin.0";
ucharprompt3[]="Queueisfull";
ucharprompt4[]="Queueisempty!
";
uintnum_count=0;//排队叫的号码
uintrank_number[20]={0};//排队叫号存储的数组
uintnum=0;//窗口消的号码
intRankFlag=0;//叫号的标志
intClearNumFlag=0;//消号的标志
uintLengthFlag=0;//队列长度叫一次号时+1，消一次号时-1
/*延时函数*/
voiddelay（uintn）
{
while（n--）;
}
/*****************************************
LCD1602*显示屏命令写入函数*
*****************************************/
voidLCD_write_com（ucharcom）
{
e=0;
rs=0;
rw=0;
P0=com;
delay（1000）;
e=1;
delay（1000）;
e=0;
}
/*****************************************
LCD1602*显示屏数据写入函数*
*****************************************/
voidLCD_write_data（uchardat）
{
e=0;
rs=1;
rw=0;
P0=dat;
delay（1000）;
e=1;
delay（1000）;
e=0;
}
/*****************************************
LCD1602*显示屏清空显示*
*****************************************/
voidLCD_clear（void）
{
LCD_write_com（0x01）;
delay（1000）;
}
/*****************************************
LCD1602显示屏初始化函数
*****************************************/
voidLCD_init（void）
{
LCD_write_com（0x38）;/*显示模式设置*/
delay（100）;
LCD_write_com（0x38）;
delay（100）;
LCD_write_com（0x38）;
delay（100）;
LCD_write_com（0x38）;
LCD_write_com（0x08）;/*显示关闭*/
LCD_write_com（0x01）;/*显示清屏*/
LCD_write_com（0x06）;/*显示光标移动设置*/
delay（100）;
LCD_write_com（0x0C）;/*显示开及光标设置*/
}
/*简单的蜂鸣器提示音*/
voidsound（）
{uinta;
for（a=0;a<500;a++）
{
sounder=0;
delay（61）;
sounder=1;
}
}
/*获取键值函数*/
uintsweep_key（）
{
uintjianzhi;
if（key1==0）
{delay（1000）;
if（key1==0）
jianzhi=1;
RankFlag=1;
}
if（key2==0||key3==0）
{delay（1000）;
if（key2==0）
jianzhi=2;
if（key3==0）
jianzhi=3;
ClearNumFlag=1;
}
return（jianzhi）;
}
/*****************************************
叫号机按一次一号键变量+1，最大为20
*****************************************/
voidQueueNumProcess（）
{
if（RankFlag==1）//判断叫号标志是否有效
{
if（LengthFlag<20）
{
num_count++;
rank_number[LengthFlag]=num_count;
}
LengthFlag++;
}
}
/*****************************************
窗口消号处理函数
*****************************************/
voidClearNumProcess（）
{
uinti;
if（ClearNumFlag==1）//判断消号标志是否有效
{
num=rank_number[0];//把消的号赋给全局变量num
for（i=0;i<19;i++）//让数组整体左移一个存储单元，即把消得号删除
{
rank_number[i]=rank_number[i+1];
}
LengthFlag--;
}
}
/*****************************************
检测到按键后，检测函数处理及LCD显示处理
*****************************************/
voidCheckButtonProcess（uintm）
{
uintjz,i;
jz=m;
if（（jz==1）&&（RankFlag==1））
{
//当队列人数达到20时，提示
//Queueisfull
if（LengthFlag>=20）
{
LCD_clear（）;
LCD_write_com（0x80+0x02）;
delay（100）;
for（i=0;i<16;i++）
{
LCD_write_data（prompt3[i]）;
delay（100）;
}
}
else
{
QueueNumProcess（）;
prompt1[11]=（num_count）/10+'0';
prompt1[12]=（num_count）%10+'0';
LCD_clear（）;
LCD_write_com（0x80+02）;
delay（100）;
for（i=0;i<15;i++）
{
LCD_write_data（prompt1[i]）;//"YourNo.is00!
";
delay（100）;
}
RankFlag=0;
}
}
if（（jz==2||jz==3）&&ClearNumFlag==1）
{
if（LengthFlag==0）
{
LCD_clear（）;
LCD_write_com（0x80+0）;
delay（1000）;
for（i=0;i<16;i++）
{
LCD_write_data（prompt4[i]）;//"Queueisempty";
delay（100）;
}
delay（65535）;//无人排队时屏幕自动清屏，计数归零
LCD_clear（）;
num_count=0;
}
else
{
ClearNumProcess（）;//消号处理，营业员操作
sound（）;
prompt2[3]=num/10+'0';
prompt2[4]=num%10+'0';
prompt2[15]=（jz-1）+'0';
LCD_clear（）;
LCD_write_com（0x80+0）;
delay（100）;
for（i=0;i<16;i++）
{
LCD_write_data（prompt2[i]）;//"No.00cometoNo.0";
delay（100）;
}
ClearNumFlag=0;
}
}
}
/*****************************************
main函数
*****************************************/
voidmain（）
{
uintKvalue;
LCD_init（）;
while
（1）
{
Kvalue=sweep_key（）;//获取键值
升级会员 