排隊叫號系統(tǒng)設(shè)計.doc

單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計成績評定表設(shè)計課題 ： 排隊叫號系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 自動F1207 學(xué)生姓名 ： 鄭康 學(xué) 號 ： 201223911402 指導(dǎo)教師 ： 周剛 設(shè)計地點(diǎn) ： 31-517 設(shè)計時間 ： 2014-12-292015-01-09 指導(dǎo)教師意見：成績: 簽名： 年 月 日單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱： 排隊叫號系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè) 班 級 ： 自動F1207 學(xué) 生 姓 名 ： 鄭康 學(xué) 號 ： 201223911402 指 導(dǎo) 教 師 ： 周剛 課程設(shè)計地點(diǎn)： 31-517 課程設(shè)計時間： 2014-12-292015-01-09 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名鄭康專業(yè)班級自動F1207學(xué)號201223911402題 目排隊叫號系統(tǒng)設(shè)計課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬指導(dǎo)教師 周剛 主要內(nèi)容（參數(shù)）1、該系統(tǒng)是一款自動的排隊叫號系統(tǒng)，以排隊抽號順序為核心，排隊者利用客戶端抽號，工作人員利用叫號端叫號；2、通過顯示器及時顯示當(dāng)前所叫號數(shù)，語音提示，提醒排隊者接受服務(wù)；3、客戶及時了解排隊信息，可以通過顯示器顯示隊列中排在其前面的顧客數(shù)，通過合理的程序結(jié)構(gòu)來執(zhí)行排隊抽號；排隊叫號系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主從機(jī)、鍵盤電路、顯示電路、語音電路等部分構(gòu)成。n任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計要有詳細(xì)論述。第5-6天：軟件設(shè)計，編寫程序。第7-8天：實驗室調(diào)試。第9-10天：撰寫課程設(shè)計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計正確，篇幅合理。主要參考資料1 夏路易 石宗義Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計教程北京：北京希望電子出版社，20042 偉福LAB6000系列單片機(jī)仿真實驗系統(tǒng)使用說明書3 閻石數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京：高等教育出版社，2006審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目錄1緒論6 1.1課題背景6 1.2課題研究的目的和意義6 1.3課題研究現(xiàn)狀7 1.4設(shè)計目的及功能72系統(tǒng)需求分析與整體設(shè)計7 2.1確定的方案7 2.2系統(tǒng)原理圖8 2.3整體設(shè)計方案83系統(tǒng)硬件設(shè)計10 3.1主電路硬件設(shè)計11 3.2時鐘電路12 3.3鍵盤電路13 3.4LED顯示電路14 3.5LCD顯示電路15 3.6語音提示電路174系統(tǒng)軟件設(shè)計20 4.1主控軟件設(shè)計20 4.2LED顯示程序設(shè)計21 4.3LCD顯示程序設(shè)計22 4.4聲音系統(tǒng)程序設(shè)計235系統(tǒng)仿真實驗236總結(jié)257參考文獻(xiàn)26附錄1實物圖26附錄2系統(tǒng)原理圖27附錄3C51源程序.28 1 緒論1.1課題背景近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)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，加上我國政府正在努力構(gòu)建和諧社會、服務(wù)性政府，大量的用戶越來越頻繁的光顧經(jīng)融系統(tǒng)、電信、醫(yī)療、政府辦事部門，時代的發(fā)展給這些服務(wù)型機(jī)構(gòu)提出了新的服務(wù)理念，也給這些行業(yè)和部門帶來了巨大壓力。如何解決長久以來枯燥無序的排隊問題，如何加強(qiáng)窗口單位的服務(wù)質(zhì)量，如何加強(qiáng)對客戶及工作人員的管理，如何克服諸如顧客挑選自己熟悉的工作人員而引起的各種弊端，創(chuàng)造一個輕松而個性化的窗口環(huán)境，已成為公共服務(wù)部門急需解決的問題，它直接影響著企業(yè)公共形象及業(yè)務(wù)量，涉及企業(yè)根本利益。另外，傳統(tǒng)柜臺服務(wù)存在不安全隱患，偷盜密碼已經(jīng)不再是個別案例，多窗口的服務(wù)往往讓人無所適從，客戶盼望只排一個隊，只接受“一對一”的個性化服務(wù)已成趨勢。因此排隊叫號系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，排隊叫號系統(tǒng)是針對銀行、工商、稅務(wù)、通訊、政府機(jī)構(gòu)等部門的大廳工作流程設(shè)計的，是利用電腦的科學(xué)管理客戶排隊的系統(tǒng)，很好地解決了客戶在服務(wù)機(jī)構(gòu)辦理業(yè)務(wù)時所遇到的各種排隊、擁擠和混亂現(xiàn)象，為客戶辦理業(yè)務(wù)帶來莫大的方便和愉悅。該系統(tǒng)基于51單片機(jī)的排隊叫號系統(tǒng)，由取號機(jī)、客戶服務(wù)窗口、大廳顯示叫號和主機(jī)部分組成，有LCD大屏幕，可以顯示客戶被呼叫的信息，讓客戶知道什么時候被叫到去辦理業(yè)務(wù)，另外還有語音提示客戶，簡單方便的實現(xiàn)了排隊機(jī)叫號系統(tǒng)。它主要由主控制器、鍵盤、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器電路等部分構(gòu)成。 系統(tǒng)利用單片機(jī)進(jìn)行控制，通過串行通信方式傳輸處理數(shù)據(jù)；通過按鍵取號，在數(shù)碼管上顯示排隊的號碼以及當(dāng)前正在等待的人數(shù)；通過按鍵叫號，在數(shù)碼管上顯示叫到的號碼，由揚(yáng)聲器發(fā)出聲音提示客戶。1.2課題研究的目的和意義 由于當(dāng)今各行各業(yè)的信息化、智能化建設(shè)越來越健全，整個社會對各個行業(yè)的辦事效率的要求越來越高?，F(xiàn)在人們不僅僅要求福區(qū)機(jī)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(jī)構(gòu)本身有由于競爭的需要也要求提高辦事效率。而這些窗口的排隊現(xiàn)象在所難免，為了減少辦事人的時間，為人們創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，排隊系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。1.3課題研究現(xiàn)狀 在我國，排隊產(chǎn)品概念的引進(jìn)時間也不長，特別是加入WTO之后，大批國人走出國門，將很多優(yōu)秀的服務(wù)方法、理念帶回國內(nèi)。派對技術(shù)也隨之被引進(jìn)國內(nèi)，兵在我們得到普及和應(yīng)用。 隨著計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)、電子技術(shù)等的飛速發(fā)展，只能排隊系統(tǒng)的功能仍和結(jié)構(gòu)也日益完善和豐富。目前，市場上的只能排隊系統(tǒng)除了已實現(xiàn)的最基本的功能，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(jī)自動分流排隊、呼叫和保留。1.4設(shè)置目的及功能 這種現(xiàn)代化的高科技產(chǎn)品徹底解決了銀行、醫(yī)院等服務(wù)性企業(yè)普遍存在的站立等候，服務(wù)無序的問題，深化并完善了服務(wù)的質(zhì)量。本系統(tǒng)采用單片機(jī)進(jìn)行控制，利用數(shù)碼管顯示，蜂鳴器鳴叫提示的人機(jī)交互界面，模擬排隊管理系統(tǒng)，科學(xué)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。排隊叫號系統(tǒng)具有以下幾個基本功能：（1）取號控制：該功能是在客戶進(jìn)入營業(yè)廳之后，通過按鍵從取號機(jī)上獲取自己相應(yīng)的排隊小票；（2）叫號控制：系統(tǒng)可以根據(jù)服務(wù)人員按下相應(yīng)的按鍵，通過語音呼叫提示客戶到相應(yīng)的窗口進(jìn)行服務(wù)；（3）顯示控制：該功能是通過大廳的LCD顯示屏顯示，客戶可以直觀的找到自己相應(yīng)的辦理窗口。2系統(tǒng)需求分析與整體設(shè)計2.1確定的方案排隊技術(shù)在國內(nèi)外都已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)智能的水平。單片機(jī)在此類電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。為完成一個取號、叫號、顯示分別管理排隊和叫號的系統(tǒng)，排隊叫號系統(tǒng)有我了解的以下兩種方案：方案一系統(tǒng)的窗口顯示結(jié)構(gòu)使用數(shù)碼管，客戶可以通過數(shù)碼管顯示數(shù)字和語音提示，找到相應(yīng)的辦理窗口。方案二系統(tǒng)有窗口數(shù)碼管顯示和大廳液晶LCD12864顯示，客戶通過兩種顯示方式和語音提示，找到相應(yīng)的辦理窗口。方案一的排隊叫號系統(tǒng)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。總體電路比較簡單，采用普通的數(shù)碼管顯示即可。方案二的排隊叫號系統(tǒng)以 STC89C51單片機(jī)為核心，利用取號機(jī)輸入排隊相應(yīng)信息，經(jīng)單片機(jī)處理后，將信息分別輸出到總屏幕LCD12864上和窗口屏幕顯示，同時進(jìn)行語音提示，完成排隊取號流程 方案一是由譯碼器、數(shù)碼管為一體的數(shù)碼顯示管。電路相對簡單，可以較好的實現(xiàn)排隊叫號的基本功能，但是顯示內(nèi)容較少。方案二通過綜合使用數(shù)碼管和總屏幕LCD12864顯示，可以更好的實現(xiàn)排隊叫號的基本功能，而且在客戶端和服務(wù)機(jī)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(jī)芯片實現(xiàn)，達(dá)到復(fù)雜問題簡單化的目的，是設(shè)計理論的趨勢；綜合各條件從簡單實現(xiàn)考慮，我選擇方案二。2.2系統(tǒng)原理圖方案（二）的系統(tǒng)框圖如圖2.1圖2.1系統(tǒng)框圖2.3整體設(shè)計方案該系統(tǒng)基于51單片機(jī)的排隊叫號系統(tǒng)，由取號機(jī)、客戶服務(wù)窗口、大廳顯示叫號和主機(jī)部分組成，有LCD大屏幕，可以顯示客戶被呼叫的信息，讓客戶知道什么時候被叫到去辦理業(yè)務(wù)，另外還有語音提示客戶，簡單方便的實現(xiàn)了排隊機(jī)叫號系統(tǒng)。由于當(dāng)今經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，加之各行各業(yè)的信息化、智能化建設(shè)越來越普及，快節(jié)奏的發(fā)展使得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)，既要滿足被服務(wù)人的種種服務(wù)需求，又要提高行業(yè)服務(wù)的質(zhì)量，提高服務(wù)的效率。隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人們對服務(wù)機(jī)構(gòu)的要求不僅僅停留在滿足業(yè)務(wù)上的需要上，而且還要求盡量減少人們的等待時間，而服務(wù)機(jī)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(yùn)而生。本設(shè)計的總體任務(wù)是分別利用客戶端使用取號機(jī)進(jìn)行排隊，服務(wù)機(jī)構(gòu)使用一個叫號來管理取號機(jī)的排隊信息。能按顯示出排隊的順序；按鍵控制芯片顯示叫到的人排隊號碼，并配有發(fā)出聲音加以提示；在服務(wù)機(jī)構(gòu)端可按鍵顯示剩余排隊人數(shù)等信息。對此，本此設(shè)計排隊叫號系統(tǒng)具體有以下幾大功能：（1）取號控制：此功能是通過按鍵輸入自己的業(yè)務(wù)類型，主機(jī)收到數(shù)據(jù)后并作出應(yīng)答進(jìn)行小票的打印，客戶取號機(jī)上獲取自己相應(yīng)的排隊小票；（2）叫號控制：此過程是通知客戶到相應(yīng)的窗口進(jìn)行服務(wù)的過程，通過語音呼叫提示客戶到相應(yīng)的窗口進(jìn)行服務(wù)；（3）顯示控制：此過程是通過大廳的LCD顯示屏顯示，與此同時窗口也會顯示相應(yīng)客戶號碼，客戶可以直觀的找到自己相應(yīng)的辦理窗口。排隊叫號系統(tǒng)設(shè)計的總體流程圖如圖2.2所示圖2.2排隊叫號系統(tǒng)流程圖本系統(tǒng)是一種集單片機(jī)控制、串行口通信、網(wǎng)絡(luò)通信、語音識別與處理等理論為一體的綜合控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由上位主機(jī)和下位從機(jī)組成兩級控制管理體系，采用總線及串行通信協(xié)議實現(xiàn)分布式管理與控制。系統(tǒng)由一臺主機(jī)和若干窗口設(shè)備組成，各自獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)通過總線組成分布式通信系統(tǒng)，可實現(xiàn)按顧客到達(dá)的先后次序，自動排號及語音提示。作為上位機(jī)的主機(jī)是整個系統(tǒng)的管理和控制核心，完成號碼的打印、存儲、分類并通過總線發(fā)送到從機(jī)，同時在LCD上顯示和通過音響播放語音信息；呼叫器接受主機(jī)發(fā)送來的命令和數(shù)據(jù)及向主機(jī)送出請求，同時在LCD液晶顯示屏上顯示當(dāng)前信息；接受主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)，顯示顧客號碼信息；窗口顯示屏接受主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)，顯示當(dāng)前服務(wù)顧客號碼。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1主電路硬件設(shè)計主控電路在整個的系統(tǒng)中充當(dāng)著最重要的角色，它在整個系統(tǒng)中起到了系統(tǒng)宏觀調(diào)節(jié)的作用，首先主控電路要通過通信接收來自取號機(jī)的數(shù)據(jù)，將客戶的取號存入系統(tǒng)之中，同時主控電路還要實時接收來自服務(wù)窗口的數(shù)據(jù)。對于來自窗口的請求數(shù)據(jù)，主控芯片接收后立即處理，判斷之后將對應(yīng)的客戶號碼發(fā)送到服務(wù)窗口和大廳的顯示屏及語音系統(tǒng)。強(qiáng)大的通信及數(shù)據(jù)處理就要求主控電路要有強(qiáng)大的處理能力，才能時刻保持整個系統(tǒng)的運(yùn)行暢通，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生錯誤等現(xiàn)象。完成本次課程設(shè)計所需主控芯片有多種多樣。說明如下：（1） STC89C51RC：該芯片是采用8051核的ISP在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時鐘頻率為80MHz，片內(nèi)含8K Bytes的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，具有在系統(tǒng)可編程特性，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，省去了購買通用編程器，而且速度更快。STC89C52RC系列單片機(jī)是單時鐘/機(jī)器周期(1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機(jī)，是高速/ 低功耗的新一代8051 單片機(jī)，全新的流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu),內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路。（2） STC12C5410AD：宏晶公司出款的STC12C5410AD單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，兼容傳統(tǒng)的8051數(shù)據(jù)指令代碼，但提高了8-10倍的速度。內(nèi)部使用了MAX810專用復(fù)位電路。程序存儲空間10K，片上集成512字節(jié)RAM。包含中央處理器(CPU)、程序存儲器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、定時計數(shù)器、UART串口、I/O接口、高速AD轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C震蕩器和外部晶振體振蕩電路等模塊。STC89C51系列單片機(jī)具有完整的的功能模塊，對89C51系列單片機(jī)有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，理解使用方便，且能夠完成基本的實驗操作，所以本系統(tǒng)中主控電路采用的是STC公司出款的STC89C51單片機(jī)。STC89C51RC單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.1所示：圖3.1是本次設(shè)計的主體電路圖，它的主體是基本的STC89C51RC單片機(jī)，外部的時鐘電路和復(fù)位電路，構(gòu)成了一個總的系統(tǒng)的關(guān)于單片機(jī)的核心主體部分。3.2時鐘電路圖3.2 時鐘電路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。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-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。3.3鍵盤電路通常，鍵盤有編碼和非編碼兩種。編碼鍵盤通過硬件電路產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼和一個選通脈沖。這種鍵盤硬件電路復(fù)雜，常不被單片機(jī)采用。非編碼鍵盤按組成結(jié)構(gòu)又可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤的工作過程與矩陣式鍵盤類似，無論是硬件結(jié)構(gòu)還是軟件結(jié)構(gòu)都比較簡單。（1） 獨(dú)立式鍵盤：每個按鍵占用一條I/O線，當(dāng)按鍵數(shù)量較多時，I/O口利用率不高，但程序編制簡單。適用于所需按鍵較少的場合。（2） 矩陣式鍵盤：電路連接復(fù)雜，但提高了I/O口的利用率，軟件編程較復(fù)雜。適用于需使用大量按鍵的場合。通過比較，設(shè)計采用獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)。取號按鍵輸入電路圖3.3所示 圖3.3 取號鍵盤電路本文的設(shè)計中提供了3個按鍵，分別對應(yīng)3中不同的業(yè)務(wù)類型，客戶在選擇服務(wù)類型的時候，只需要按一下對應(yīng)的按鍵即可完成取號過程的所有操作，簡單易懂。此部分電路的按鍵采用了和取號按鍵部分相同的獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)。叫號按鍵輸入裝置電路為兩個按鍵，一個負(fù)責(zé)呼叫下一位客戶，一個負(fù)責(zé)重復(fù)呼叫，操作簡單可靠。電路如圖3.4所示 圖3.4 叫號鍵盤電路3.4LED顯示電路數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種類型，其公共端主要進(jìn)行位控制，筆畫端則是進(jìn)行字符控制，數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方法，說明如下：（1） 靜態(tài)顯示驅(qū)動：是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由單片機(jī)的I/O進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O多，實際應(yīng)用時必須增加驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。（2） 動態(tài)顯示驅(qū)動：是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a-dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。在輪流顯示過程中，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，好像所有數(shù)碼管都在顯示一樣。能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。排隊叫號系統(tǒng)設(shè)計窗口顯示采用4位LED數(shù)碼管的動態(tài)顯示來達(dá)到顯示目的。驅(qū)動器采用SN74HC573AN，由單片機(jī)89C51的P2.0、P2.1、P2.6、P2.7來控制LED數(shù)碼管的顯示。數(shù)碼管驅(qū)動電路如圖3.5所示圖3.5窗口LED顯示驅(qū)動電路 3.5LCD顯示電路大廳LCD顯示為客戶提供相應(yīng)的的服務(wù)信息。主控電路通過通信接收來自取號的數(shù)據(jù)，將客戶的取號存入系統(tǒng)之中，同時主控電路還要實時接收來自服務(wù)窗口的數(shù)據(jù)。對于來自窗口的請求數(shù)據(jù)，主控芯片接收后立即處理，判斷之后將對應(yīng)的客戶號碼發(fā)送到大廳LCD的顯示屏和服務(wù)窗口及語音系統(tǒng)。顯示功能所需芯片有LCD12864和LCD1602。說明如下：（1） LCD1602：它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。它由若干個5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。（2） LCD12864：帶中文字庫的128X64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線或3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體 中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個16*16 點(diǎn)漢字，和128 個16*8 點(diǎn)ASCII 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84 行1616 點(diǎn) 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。芯片的具體參數(shù)如圖3.6所示：圖3.6 LCD12864芯片的具體參數(shù)如圖3.7為LCD12864液晶顯示的引腳圖：圖3.7 LCD12864液晶顯示的引腳圖顯示部分采用的是LCD 12864液晶顯示，因為距離客戶距離很進(jìn)，這樣可以更加直觀形象的將信息傳遞給每一個客戶。為了更加的適應(yīng)大廳顯示的效果，本設(shè)計中此部分加入了LCD12864液晶顯示，主要用于顯示客戶小票上的信息和一下必要的設(shè)置菜單。具體的驅(qū)動電路如圖3.8所示：圖3.8 12864液晶驅(qū)動電路LCD12864液晶可以顯示漢字、字母、數(shù)字符號等，這樣就可以利用液晶同時顯示4個客戶的信息，分別占據(jù)一行，這兒樣客戶就可以提前看到自己被呼叫的相關(guān)信息。3.6語音提示電路語音電路部分主要部件為語音芯片。ISD4004系列語音芯片ISD4004-08、ISD4004-10、ISD4004-12、ISD4004-16共4款不同的芯片，每種芯片的具體參數(shù)如下圖3.9所示圖3.9ISD4004系列芯片參數(shù)本設(shè)計中采用的是ISD4004-08芯片，8分鐘即可滿足設(shè)計的需求，ISD4004語音芯片由美國ISD公司推出，芯片內(nèi)部高度的集成化，振蕩器、濾波器、除噪音、防大功率等均集于一體，僅僅需要幾個外圍電路就可以構(gòu)成一個很強(qiáng)大的語音錄制播放的系統(tǒng)。通信方式采用SPI串行接口輸入。采樣頻率可分為8、6.4、5.3、4KHZ，與所能錄制的時間成反比，與音質(zhì)成正比。芯片存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)更是可以保存100年在短點(diǎn)的情況下，而且可以錄制10次左右而不損壞。市場上很多的電子產(chǎn)品均在采用此款芯片。電源:(VCCA,VCCD)：為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。 地線:(VSSA,VSSD)：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。同相模擬輸入(N+)：這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時,信號由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值32mV,耦合電容和本端的3K電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動時,信號最大幅度為峰峰值16mV，為ISD33000 系列相同。反相模擬輸入(IN-)：差分驅(qū)動時,這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值16mV音頻輸出(OUT)：提供音頻輸出,可驅(qū)動5K的負(fù)載。片選(SS)：此端為低,即向該ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。串行輸入(MOSI)：此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端,供ISD 輸入。串行輸出(MISO)：ISD 的串行輸出端。ISD 未選中時,本端呈高阻態(tài)。串行時鐘(SCLK)：ISD 的時鐘輸入端,由主控制器產(chǎn)生,用于同步MOSI 和MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿鎖存到ISD,在下降沿移出ISD。中斷(/INT)：本端為漏極開路輸出。ISD 在任何操作(包括快進(jìn))中檢測到EOM 或OVF 時,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個SPI 周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用RINT 指令讀取。OVF 標(biāo)志-指示ISD的錄、放操作已到達(dá)存儲器的未尾。EOM 標(biāo)志-只在放音中檢測到內(nèi)部的EOM 標(biāo)志時,此狀態(tài)位才置1。行地址時鐘(RAC)：漏極開路輸出。每個RAC 周期表示ISD 存儲器的操作進(jìn)行了一行(ISD4004 系列中的存貯器共2400 行)。該信號175ms 保持高電平,低電平為25ms?？爝M(jìn)模式下,RAC 的218.75s 是高電平,31.25s 為低電平。該端可用于存儲管理技術(shù)。外部時鐘(XCLK)：本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校,誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化在+2.25%內(nèi)。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi),頻率變化在-6/+4%內(nèi),此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度,可從本端輸入外部時鐘(如前表所列)。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定,故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要,因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接地時鐘時,此端必須接地。自動靜噪(AMCAP)：當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時,自動靜噪功能使信號衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(靜音)時的噪聲。通常本端對地接1mF 的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號時,自動靜噪電路不衰減,靜音時衰減6dB。1mF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接VCCA 則禁止自動靜噪。ISD4004-08芯片可以分為2400段存儲空間，即最多可以錄制2400段錄音，也可以連續(xù)的錄音，讀取每一段的其實地址即可放音。驅(qū)動電路見下圖3.12所示電路：圖3.12 ISD4004驅(qū)動電路電路中對于ISD4004語音輸入的MIC接口電路做了去耦濾波的處理，使得輸入的聲音信號更加清新平穩(wěn)，盡量減噪音的影響。放音電路采用了LM386芯片放大聲音信號，使得輸出的電壓信號可以驅(qū)動較大點(diǎn)的喇叭，省的聲音更大更清晰，效果更好。4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主控軟件設(shè)計本文在設(shè)計之前，對此部分做了主程序流程圖規(guī)劃，具體內(nèi)容如下圖4.1：圖4.1主程序流程圖主程序流程說明：主程序流程圖主要分為以下幾個部分，分別是按鍵部分、顯示部分、語音部分、單片機(jī)主控器件部分，各部分具有不同的子程序。系統(tǒng)初始化后，單片機(jī)在進(jìn)行高速檢測狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)檢測到任何的按鍵動作的時候，單片機(jī)加減計數(shù)模塊就會有相應(yīng)的動作。從而編號也會增加，等待人數(shù)和正在服務(wù)的編號也會有相應(yīng)的改變。4.2LED顯示程序設(shè)計74HC573為八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器，器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)的CMOS輸出兼容的；加上上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。74HC573控制時序如圖4.2所示圖4.274HC573控制時序窗口LED顯示部分流程圖如圖4.3所示圖4.3 窗口LED顯示部分流程圖4.3LCD顯示程序設(shè)計LCD12864液晶可以顯示漢字、字母、數(shù)字符號等，這樣就可以利用液晶同時顯示4個客戶的信息，分別占據(jù)一行，這兒樣客戶就可以提前看到自己被呼叫的相關(guān)信息。12864液晶初始化的流程圖如圖4.4所示圖4.412864液晶初始化的流程圖4.4聲音系統(tǒng)程序設(shè)計ISD4004在使用之前需要將播放的聲音錄制到芯片內(nèi)，本設(shè)計中，因為需要播放的聲音信號種類不多，提前將“請、號、到、窗口、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C”分別單獨(dú)錄制到芯片即可，比如在本設(shè)計中如需要播放“請A123號到1號窗口”，當(dāng)大屏幕上顯示此信息時，就會聽到此信息的聲音信號。語音系統(tǒng)提示流程圖如圖4.5所示圖4.5 語音系統(tǒng)提示流程圖具體的完成過程是將每一個字的聲音信號單獨(dú)從芯片的存儲器中調(diào)用，然后將其連續(xù)的播放即可實現(xiàn)一段語音的連續(xù)播放。5系統(tǒng)仿真實驗初始狀態(tài)下，窗口數(shù)碼管顯示如圖5.1所示：圖5.1當(dāng)按一下任意大廳對應(yīng)的按鍵，窗口數(shù)碼管顯示如圖5.2所示：圖5.2再次按一下任意大廳對應(yīng)的按鍵，窗口數(shù)碼管顯示如圖5.3所示：圖5.3由以上仿真結(jié)果可知，仿真設(shè)計完全滿足設(shè)計要求。上電清零，按下任意大廳對應(yīng)的按鍵，液晶上的顯示如圖5.4所示：圖5.4 按下抽號按鍵，按到第5下時，液晶上的顯示如圖5.5所示：圖5.5排完20人，再按抽號按鍵時，液晶上的顯示如圖5.6所示：圖5.6通過實驗室調(diào)試，可以得出窗口數(shù)碼管顯示情況為：6總結(jié) 這次的課程設(shè)計很重要,通過它我們系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和實際運(yùn)用已學(xué)知識,并且聯(lián)系動手能力.通過去圖書館查閱相關(guān)書籍、網(wǎng)上資料和一些仿真實例，我分析了其中的原理之后，認(rèn)真總結(jié)并深入其中，完成了本次的排隊叫號系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)的原理，芯片的選型、引腳功能、使用的優(yōu)缺點(diǎn)，硬件的設(shè)計，電路的連接，程序的設(shè)計，系統(tǒng)的仿真等，對這些問題都需要綜合性的專業(yè)知識，以及資料的查詢，自己的認(rèn)真鉆研來解決。在程序設(shè)計過程中遇到的很多問題，阻礙設(shè)計的過程，通過總結(jié)，深深體會到程序設(shè)計的時候模塊化處理的重要性，可以先畫好程序流程圖，然后對按鍵模塊，顯示模塊，語音提示模塊依次分析。本次課程設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)基本的智能排隊叫號目的，但是由于初步將對單片機(jī)運(yùn)用到實際操作當(dāng)中，難免有不足之處，比如沒有配置系統(tǒng)取號打印機(jī)部分等?？傮w來說，通過本次課程設(shè)計，增強(qiáng)了我在專業(yè)設(shè)計方面的能力，同時也培養(yǎng)了我對單片機(jī)的學(xué)習(xí)的興趣。我感覺學(xué)單片機(jī)就是要多實踐，老師領(lǐng)我們進(jìn)入單片機(jī)世界，精通它就得靠我們自己，那就需要多實際操作，將自己所學(xué)知識靈活運(yùn)用到實際生活當(dāng)中。衷心感謝給我們教課的老師！感謝您這學(xué)期以來的辛勤付出，在課程設(shè)計期間，您細(xì)心的為同學(xué)們解答問題提供幫助，使我們對單片機(jī)的學(xué)習(xí)有了進(jìn)一步的提高，謝謝！7參考文獻(xiàn)1 夏路易 石宗義Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計教程北京：北京希望電子出版社，20042 偉福LAB6000系列單片機(jī)仿真實驗系統(tǒng)使用說明書3 閻石數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京：高等教育出版社，20064 薛慶軍、張秀娟單片機(jī)原理實驗教程北京北京航空航天大學(xué)出版社，20085 楊家成單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計北京：清華大學(xué)出版社，2007附錄1實物圖附錄2系統(tǒng)原理圖附錄3 C51源程序：#include/C51程序包含的頭文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/以下定義要用到的字符串?dāng)?shù)組uchar code t0=Welcome!;uchar code t1=wp;/wp意為正在等待的人數(shù)uchar code t2=Your No.is;uchar code t3=No. come to;uchar code t33=No. window!;uchar code t4=Queue is full,;uchar code t44=come later.;uchar code t5=Nobody is;uchar code t55=waiting!;uchar code t6=Now the total wp;uchar code t66=number is ;uchar num,waiting,count;/num為所領(lǐng)號碼，waiting為正在等待的人數(shù)sbit lcden=P27; /液晶使能端sbit lcdrw=P25;/“讀”或“寫”選擇端，要置低sbit lcdrs=P26;/寫命令或數(shù)據(jù)選擇端：置0寫命令，置1寫數(shù)據(jù)sbit s0=P34;/領(lǐng)號鍵sbit s1=P31;/窗口1的叫號鍵sbit s2=P32; /窗口2的叫號鍵sbit s3=P33;/停止領(lǐng)號鍵sbit add=P35;/統(tǒng)計客流量sbit bee=P15;/語音端口/函數(shù)聲明void delay(uint);/延時void di();/語音void write_com(uchar);/向液晶寫入命令void write_data(uchar);/向液晶寫入數(shù)據(jù)void go(uchar,uchar);/移動光標(biāo)void shownum(uchar);/顯示數(shù)字void showstr(uchar *); /顯示字符串void clear();/清空動態(tài)顯示void init();/初始化void keyscan();/鍵盤掃描/函數(shù)定義void delay(uint n)uint i,j;for(i=n;i0;i-)/不夠精確地延時1msfor(j=110;j0;j-);void di() bee=0;delay(100);bee=1;void write_com(uchar com)lcdrs=0;/選擇寫命令lcdrw=0;/“讀寫”選擇寫P0=com;/液晶輸入端接單片機(jī)P1口lcden=1;/產(chǎn)生上升沿delay(3);lcden=0;void write_data(uchar dat)lcdrs=1;/選擇寫數(shù)據(jù)lcdrw=0;P0=dat;lcden=1; delay(3); lcden=0;void go(uchar x,uchar y)if(x=1)write_com(0x80+y);/從液晶第一行左端開始寫入數(shù)據(jù)elsewrite_com(0x80+0x40+y);/從液晶第二行左端開始寫入數(shù)據(jù)void shownum(uchar dat)uchar code t= ;uchar shi,ge;shi=dat/10; /分離十位ge=dat%10;/分離個位if(shi0)write_data(0x30+shi);/顯示個位elsewrite_data(t0);write_data(0x30+ge);/顯示十位void showstr(uchar *t)while(*t)write_data(*t); /向液晶讀入字符串t+; void clear()write_com(0x01); /清空屏幕go(1,14); /光標(biāo)定位到1行14列showstr(t1);go(2,14); /光標(biāo)定位到2行15列shownum(waiting);void init()lcden=0;write_com(0x38); /設(shè)置點(diǎn)陣顯示和數(shù)據(jù)接口write_com(0x0c); /打開顯示，不顯示光標(biāo)write_com(0x06); /寫一個字符指針加一write_com(0x01); /顯示清零、數(shù)據(jù)指針清零go(1,4);showstr(t0);void keyscan() uchar a; if(waiting20) if(s0=0&(s1!=0)&(s2!=0)&(s3!=0) /在工作人員的操作鍵未按下才能領(lǐng)號 delay(5);if(s0=0&(s1!=0)&(s2!=0)&(s3!=0) /確認(rèn)領(lǐng)號鍵被按下while(!s0); /等待按鍵釋放di(); /語音提示clear();num+;waiting+;go(1,0); /光標(biāo)定位到1行1列showstr(t2);go(2,