單片機(jī)課程設(shè)計(jì)-排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)課題 排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 指導(dǎo)教師意見：成績(jī): 簽名： 年 月 日單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題 目課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來(lái)源選題指導(dǎo)教師主要內(nèi)容參數(shù) 利用排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下功能： 1、取票：顧客取一張?zhí)柶眴?，上面有?hào)碼、等候人數(shù)、時(shí)間等 2、休息等待：持號(hào)票在休息區(qū)

2、休息并留意顯示屏音箱叫號(hào) 3、按鍵叫號(hào)：工作人員辦完一筆業(yè)務(wù)后按下叫號(hào)器上的下一位按鈕 4、前去辦理：叫號(hào)時(shí)根據(jù)顯示屏音箱的信息到指定位置享受一對(duì)一的效勞。任務(wù)要求進(jìn)度第1-2天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)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(jì)要有詳細(xì)論述。第5-6天：軟件設(shè)計(jì)，編寫程序。第7-8天：實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。第9-10天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式標(biāo)準(zhǔn)、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅不少于6000字。主要參考資料1 康萬(wàn)新.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)及案例剖析應(yīng)用電子技術(shù)方向M.北京:清華

3、大學(xué)出版社,2007.2 楊連國(guó).醫(yī)院智能排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.南京:東南大學(xué),2006.3 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2004.審查意見系教研室主任簽字： 年 月 日 目    錄 摘  要 .11、緒論 .2 1.1課題背景 .2 1.2課題的研究?jī)?nèi)容與目標(biāo) .22、系統(tǒng)需求分析與整體設(shè)計(jì) .3 2.1系統(tǒng)的根本功能和工作原理 .3 2.1.1排隊(duì)系統(tǒng)的根本功能 .3 2.1.2工作原理 .3 2.2排隊(duì)系

4、統(tǒng)工作流程 .4  2.2.1數(shù)據(jù)處理流程 .4 2.2.2客戶工作流程 .5 2.2.3工作人職工作流程 .5 2.3系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) .5 2.3.1硬件概要設(shè)計(jì) .5 2.3.2軟件概要設(shè)計(jì) .63、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .7 3.1主要電路設(shè)計(jì) .7 3.1.1主機(jī)局部電路 .7 3.1.2從機(jī)局部電路 .9 3.2功能局部電路設(shè)計(jì) .9 3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 .9 3.2.2液晶顯示電路 .12 3.2.3按鍵局部電路 .13 3

5、.2.4蜂鳴器電路 .14 3.2.5 TXD串行發(fā)送和RXD串行接收電路 .154、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .15 4.1排隊(duì)系統(tǒng)主從機(jī)軟件設(shè)計(jì) .15 4.1.1系統(tǒng)從機(jī)取號(hào)終端軟件設(shè)計(jì) .15 4.1.2系統(tǒng)主機(jī)叫號(hào)終端的設(shè)計(jì) .16 4.2主要子程序流程圖 .17 4.2.1蜂鳴器子程序 .17 4.2.2 LCD顯示子程序 .17 4.2.3窗口消號(hào)處理子程序 .185、系統(tǒng)Proteus仿真實(shí)現(xiàn) .19 5.1系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn).19 5.2系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn).19 5.3系統(tǒng)集成與仿真.2

6、0結(jié)  論 .23參 考 文 獻(xiàn) .24附錄A 主機(jī)程序清單 .25附錄B 總體設(shè)計(jì)圖 .30 摘 要排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)是針對(duì)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(jì)的，是利用電腦的科學(xué)管理客戶排隊(duì)的系統(tǒng)，能夠很好地解決客戶在效勞機(jī)構(gòu)辦理業(yè)務(wù)時(shí)所遇到的各種排隊(duì)、擁擠和混亂現(xiàn)象，為客戶辦理業(yè)務(wù)帶來(lái)莫大的方便和愉悅。本課題研究的是一款無(wú)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、蜂鳴器電路等局部構(gòu)成。系統(tǒng)利用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)串行通信方式傳輸處理數(shù)據(jù)

7、；通過(guò)按鍵取號(hào)，在LCD1602上顯示排隊(duì)的號(hào)碼以及當(dāng)前正在等待的人數(shù)；通過(guò)按鍵叫號(hào)，在LCD1602上顯示叫到的號(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)品徹底解決了銀行、工商、稅務(wù)、通訊、政府機(jī)構(gòu)等部門的效勞大廳普遍存在的站立等候、效勞無(wú)序的問(wèn)題，同時(shí)免除了令客戶不舒服的站立式排隊(duì)，深化完善了效勞的質(zhì)量。本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，利用LCD1602顯示，蜂鳴器鳴叫提示的人機(jī)交互界面，模擬排隊(duì)管理系統(tǒng)，科學(xué)的處理各種排隊(duì)情況，具有操作簡(jiǎn)便、控制靈活、顯示清晰、制作本錢低、性價(jià)比擬高等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：AT89C51；LCD1602；排隊(duì)；取號(hào)；叫號(hào) 1、 緒論 1.1課題

8、背景 近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速開展，資金流動(dòng)加快，效勞行業(yè)的不斷增加，加之我國(guó)政府正在努力構(gòu)建和諧社會(huì)、效勞型政府，大量的用戶越來(lái)越頻繁的光臨金融系統(tǒng)、電信、醫(yī)療、政府辦事大廳等效勞部門，時(shí)代的開展給這些效勞型行業(yè)提出新的效勞理念，也給這些行業(yè)和部門帶來(lái)了巨大的壓力。伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的大浪潮，各行各業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)逐漸加劇、每個(gè)效勞行業(yè)業(yè)務(wù)量在不斷增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)種類也日益增多，排隊(duì)等候已成為人們經(jīng)常面臨的實(shí)際問(wèn)題。在銀行、醫(yī)院、電信、稅務(wù)、工商等營(yíng)業(yè)大廳里，前擁后擠、雜亂無(wú)章的排隊(duì)等候，已是司空見慣的現(xiàn)象，很多窗口也因而秩序混亂，為保護(hù)用戶隱私而設(shè)置的“1米線也形同虛設(shè)。一方面客戶因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間

9、的站立排隊(duì)透支體力和精力而疲憊不堪，另一方面工作人員也為長(zhǎng)時(shí)間遭受眾多客戶的圍繞而不勝其煩，影響了效勞質(zhì)量。因此，改善效勞質(zhì)量、樹立良好的企業(yè)形象，解決客戶勞累的排隊(duì)現(xiàn)象、創(chuàng)造人性化務(wù)環(huán)境已成為急需解決的問(wèn)題。長(zhǎng)時(shí)間的站立排隊(duì)使用戶疲憊和厭煩，用戶渴望尊重隱私，期望“個(gè)性化效勞，只排一個(gè)隊(duì)，只接受“一對(duì)一效勞。對(duì)效勞部門來(lái)講，使用排隊(duì)系統(tǒng)是提高效勞質(zhì)量，提升效勞形象，吸引顧客的有利措施。隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，智能排隊(duì)管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能排隊(duì)管理系統(tǒng)是一種綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信控制等技術(shù)的高新技術(shù)產(chǎn)品，此系統(tǒng)完全模擬人群的排隊(duì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代替客戶進(jìn)行排隊(duì)的過(guò)程。使用排隊(duì)

10、系統(tǒng)后，用戶在取號(hào)終端上取票后，在休息區(qū)舒適地等待，聽到呼叫后才去對(duì)應(yīng)的窗口辦理事務(wù)，效勞人員面對(duì)一個(gè)安靜的環(huán)境，面對(duì)一個(gè)客戶，可以專心辦理業(yè)務(wù),提高了工作效率。本文以ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的把客戶與效勞機(jī)構(gòu)相結(jié)合的主從機(jī)排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)。模擬排隊(duì)叫號(hào)管理，科學(xué)地處理各種排隊(duì)情況，具有操作簡(jiǎn)便、控制靈活、顯示清晰、制作本錢低、性價(jià)比擬高等特點(diǎn)。1.2課題的研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)智能排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)主要分為兩個(gè)大局部：主機(jī)和從機(jī)。其中主機(jī)局部要實(shí)現(xiàn)由從機(jī)的排隊(duì)按鍵決定已排隊(duì)人數(shù)；在已排隊(duì)人數(shù)的前提下由按鍵K1、K2、K3、K4分別代表4個(gè)不同的窗口所叫到的號(hào)碼；顯示剩余的排隊(duì)

11、人數(shù)有WAITING鍵。主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、1602液晶顯示、蜂鳴器、效勞機(jī)構(gòu)按鍵和ATMEL 公司的AT89C51本芯片構(gòu)成。從機(jī)局部比擬主機(jī)而言簡(jiǎn)單些，只要完成客戶取號(hào)的功能。相對(duì)主機(jī)而言少了蜂鳴器和按鍵數(shù)。從機(jī)主要實(shí)現(xiàn)的是客戶端的排隊(duì)順序記錄，限制排隊(duì)上限并傳送信息給主機(jī)。2、 系統(tǒng)需求分析與整體設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)的根本功能和工作原理 2.1.1排隊(duì)系統(tǒng)的根本功能 本設(shè)計(jì)主要利用單片機(jī)AT89C51芯片和1602液晶顯示，采用按鍵來(lái)對(duì)顯示器和蜂鳴器加以控制來(lái)完成一個(gè)主從機(jī)分別管理排隊(duì)和叫號(hào)的系統(tǒng)。其主要功能是分別利用客戶端使用一個(gè)從機(jī)排隊(duì)，效勞機(jī)構(gòu)使用一個(gè)主機(jī)來(lái)管理從機(jī)的排隊(duì)信息。具體

12、功能如下： (1)從機(jī)：客戶通過(guò)按鍵依次加1完成取號(hào)，由1602液晶顯示當(dāng)前客戶在排隊(duì)中的位置。設(shè)定最大的排隊(duì)人數(shù)是10人，當(dāng)排隊(duì)人數(shù)超過(guò)10時(shí)，顯示排隊(duì)已滿，并停止排隊(duì)。 (2)主機(jī)：設(shè)有4個(gè)辦理業(yè)務(wù)的窗口，通過(guò)按鍵來(lái)完成叫號(hào)，由1602液晶顯示“NO.* come to NO.* window,Please，并配有蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲“叮咚加以提示；排隊(duì)是否空或已滿，空、滿都在1602液晶上顯示相關(guān)字樣；在效勞機(jī)構(gòu)端可按鍵顯示剩余排隊(duì)人數(shù)等信息。 2.1.2工作原理 本系統(tǒng)選用我們常用單片機(jī)芯片AT89C51和1602液晶，運(yùn)用C語(yǔ)言

13、程序設(shè)計(jì)編寫較簡(jiǎn)單的延時(shí)和循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。以AT89C51單片機(jī)為核心，由主從機(jī)的按鍵控制1602液晶顯示和蜂鳴器提示音。系統(tǒng)采用如圖2.1所示的主要硬件電路，運(yùn)用串行通信原理通過(guò)按鍵給計(jì)數(shù)器脈沖，到達(dá)計(jì)數(shù)+1和銷號(hào)-1的功能，并通過(guò)1602液晶顯示，完成取號(hào)、叫號(hào)功能，同時(shí)叫號(hào)按鍵外接有源蜂鳴器實(shí)現(xiàn)提示客戶的作用。31 圖2.1 系統(tǒng)原理圖 2.2 排隊(duì)系統(tǒng)工作流程 2.2.1 數(shù)據(jù)處理流程如圖2.2 所示，排隊(duì)系統(tǒng)根本流程圖以要處理的排隊(duì)信息為主體，由客戶在系統(tǒng)從機(jī)取號(hào)終端上按鍵后產(chǎn)生的一條記錄開始，給出了數(shù)據(jù)處理的整個(gè)流程。 圖2.2 數(shù)據(jù)處理流程圖 2.2.2 客戶工作流程客戶到達(dá)效勞大廳

14、后，先到排隊(duì)系統(tǒng)從機(jī)取號(hào)終端上按鍵取號(hào)，得到自己的效勞票號(hào)后，到相應(yīng)的休息位置等候語(yǔ)音提示，同時(shí)關(guān)注相關(guān)顯示屏幕和語(yǔ)音提示的信息，當(dāng)被叫到自己的票號(hào)時(shí)，根據(jù)語(yǔ)音提示和顯示屏幕的顯示信息到相應(yīng)窗口辦理業(yè)務(wù)。 2.2.3 工作人職工作流程工作人員到達(dá)指定窗口后，即可看到叫號(hào)終端上顯示的等待人數(shù)，待準(zhǔn)備好效勞客戶時(shí)按下“呼叫鍵開始工作，每效勞完一個(gè)客戶后就按“呼叫鍵呼叫下一位顧客，當(dāng)所呼叫的客戶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不到時(shí)可以按“呼叫鍵再次呼叫客戶。 2.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 2.3.1 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(guò)程，通過(guò)取號(hào)、排隊(duì)等待、叫號(hào)效勞等功能代替人們站隊(duì)

15、，實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)代替人排隊(duì)的過(guò)程。在大廳明顯處放置一臺(tái)主從機(jī)，顧客來(lái)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)一的效勞。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)，每效勞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(lái)接受效勞?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖2.2 硬件設(shè)計(jì)總體框圖所示。 圖2.2 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)(

16、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(guò)按鍵K0 傳送數(shù)據(jù)到主機(jī)，主機(jī)接受從機(jī)發(fā)送來(lái)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(yíng)業(yè)員控制端、無(wú)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 2.3.2 軟件概要設(shè)計(jì) (1) 主機(jī)局部主機(jī)局部又稱為叫號(hào)效勞終端，

17、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。主要由以下幾局部構(gòu)成：串行通信局部：本局部的功能是接收從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)；捕獲按鍵信息局部：本局部以中斷的方式捕獲按鍵信息，根據(jù)不同的按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能；液晶顯示局部：本局部通過(guò)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；蜂鳴器局部：本局部通過(guò)給單片機(jī)相應(yīng)接口送入上下電平并加以延時(shí)，使其實(shí)現(xiàn)發(fā)出“叮咚聲進(jìn)行延時(shí)；處理數(shù)據(jù)局部：本局部主要接收到的數(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。(2) 從機(jī)局部從機(jī)局部又稱取號(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)。主要分為以下幾局部：串行通信局部：本局部是將用戶獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至主機(jī)；捕獲按鍵信息

18、局部：本局部通過(guò)按鍵使用戶獲得票號(hào)信息；液晶顯示局部：本局部通過(guò)給1602 液晶顯示器對(duì)用戶獲取的票號(hào)信息進(jìn)行顯示。3、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 主要電路設(shè)計(jì) 3.1.1 主機(jī)局部電路如圖3.1 所示，主機(jī)局部實(shí)現(xiàn)的功能是效勞機(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3.1 主機(jī)局部 3.1.2 從機(jī)局部電路如圖3.2 所示，從機(jī)局部主要實(shí)現(xiàn)的功能是客戶按鍵取號(hào)，通過(guò)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)到達(dá)上限后，通過(guò)液晶屏顯示“The queue i

19、s full,please wait的信息提示隊(duì)列已滿。當(dāng)客戶抽取票號(hào)后，從時(shí)機(jī)通過(guò)串行通信將票號(hào)信息發(fā)送至主機(jī)。 圖3.2 從機(jī)局部 3.2 功能局部電路設(shè)計(jì)3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)AT89C51 的最小系統(tǒng)電路。包括時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路兩個(gè)局部。圖3.3 即為AT89C51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖3.3 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)放大器與作為反應(yīng)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C1、C2 接在放大

20、器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2 雖然沒(méi)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上下、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30pF±10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10pF圖3.4 即為本系統(tǒng)用到的外部震蕩電路。 圖3.4 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

21、。它們是單片機(jī)進(jìn)行正常工作所必需的局部。RST/VPD9 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，P1P3 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 和其余特殊功能存放器，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 中的信息不喪失，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)

22、手動(dòng)復(fù)位，我們采用的是手動(dòng)復(fù)位開關(guān)如圖4.6 手動(dòng)開關(guān)所示。手動(dòng)開關(guān)未按下之前，電容正極處于家電狀態(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3.5 所示即為本系統(tǒng)的復(fù)位電路。 圖3.5 復(fù)位電路 3.2.2 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(lái)，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)備不可缺少的局部。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等局部組成，如圖3.6 顯示器原理所示。 圖3.6 顯示器原理在本次設(shè)計(jì)中主要由1602液晶顯示器及排阻構(gòu)成顯示電路局

23、部。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(wú)窮大，即本質(zhì)上是不確定狀態(tài)，因此需要上拉電阻RESPACK-8。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3.7 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 isempty!，

24、當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)會(huì)顯示“The queue is full,please wait；在排號(hào)按鍵K1、K2、K3、K4 操作的時(shí)候，其顯示的是“No.* come tono.*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3.7 1602 液晶顯示局部 3.2.3 按鍵局部電路由與門和開關(guān)按鍵組成，由其完成的功能設(shè)計(jì)硬件原理如圖3.8 所示。按鍵接口都主要在P1 輸入口處按鍵輸入，運(yùn)用按鍵中斷的方式到達(dá)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

25、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(guò)與門消號(hào)-1 和延時(shí)的效果。另外的功能按鍵與其設(shè)計(jì)原理根本一致。 圖3.8 按鍵局部 3.2.4 蜂鳴器電路如圖3.9 蜂鳴器局部所示。在按鍵K1、K2、K3、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。 圖3.9 蜂鳴器局部 3.2.5 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

26、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(guò)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

27、式下運(yùn)行的，兩AT89C51 芯片的串行發(fā)送和串行接收端口對(duì)應(yīng)連接，如圖3.10 所示。 圖3.10 串行通信局部4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 排隊(duì)系統(tǒng)主從機(jī)軟件設(shè)計(jì) 4.1.1 系統(tǒng)從機(jī)取號(hào)終端軟件設(shè)計(jì)取號(hào)終端的事件發(fā)生概率服從隨機(jī)按先來(lái)先排的公平排隊(duì)，由于只有一臺(tái)專門的從機(jī)來(lái)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(guò)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)。主要的流程如下列圖4.1 從機(jī)流程圖所示。 圖4.1 從機(jī)流程圖 4.1.2 系統(tǒng)主機(jī)叫號(hào)終端的設(shè)計(jì)主機(jī)初始化后，主機(jī)通過(guò)單片機(jī)的中斷按鍵，當(dāng)系統(tǒng)檢

28、測(cè)到按下時(shí)完成相應(yīng)功能。(1) 接收從機(jī)發(fā)送來(lái)的信息，假設(shè)隊(duì)列為空顯示“Hello!；假設(shè)隊(duì)列未滿，那么在隊(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；假設(shè)隊(duì)列已滿，那么重復(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。(3) 可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)程序來(lái)統(tǒng)計(jì)此隊(duì)列中還有多少人在排隊(duì)等待中?？偟牧鞒淌菑臋C(jī)將最前顧客號(hào)碼發(fā)送到該主機(jī)，主機(jī)接收后可以窗口顯示并提示音呼叫、統(tǒng)計(jì)剩余人數(shù)、重置排隊(duì)等功能。主要的流程如下列圖 4.2 主機(jī)流程圖所示。 圖4.2 主機(jī)流程圖 4.2 主要子程序流程圖 4.2

29、.1 蜂鳴器子程序蜂鳴器子程序的主要功能是運(yùn)用延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)不同頻率的聲音輸出。程序中主要的結(jié)構(gòu)流程如下列圖4.3 蜂鳴器子程序所示。 4.2.2 LCD 顯示子程序LCD 顯示子程序的主要通過(guò)控制1602 液晶使其對(duì)排隊(duì)系統(tǒng)的各種提示信息進(jìn)行顯示。主要包括對(duì)1602 液晶寫指令、寫數(shù)據(jù)、清屏等局部。程序中主要的結(jié)構(gòu)流程如下列圖4.4LCD 顯示流程圖所示。 圖4.4 LCD 顯示流程圖 4.2.3 窗口消號(hào)處理子程序利用與門和循環(huán)左移的方式實(shí)現(xiàn)器消號(hào)的功能，其主要的流程結(jié)構(gòu)如下列圖 4.5 窗口消號(hào)處理子程序所示。 圖4.5 窗口消號(hào)處理子程序5 系統(tǒng)Proteus 仿真實(shí)現(xiàn) 5.1 系統(tǒng)的硬

30、件實(shí)現(xiàn)主要利用AT89C51 單片機(jī)芯片在Proteus 仿真平臺(tái)上繪制原理圖。其用到的元器件有：AND、AND-5、AT89C51、BUTTON、CAP、CRYSTAL、LM016L、RES、RESPACK-8、SOUNER。原理圖繪制如附錄C 總體設(shè)計(jì)圖所示。 5.2 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)原理圖繪制完成后是程序的加載和編譯。本設(shè)計(jì)在Keil uvision4 編譯器中來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的編譯。使用匯編語(yǔ)言或C 語(yǔ)言要使用編譯器，以便把寫好的程序編譯為機(jī)器碼，才能把HEX 可執(zhí)行文件寫入單片機(jī)內(nèi)。KEIL uVISION 是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51 架構(gòu)的芯

31、片，甚至ARM，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟VC+的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。(1) 程序編譯 啟動(dòng) KEIL，選擇Project->New Project，在彈出的對(duì)話框中輸入工程的名字，點(diǎn)擊保存；選擇ATMEL 公司的AT89C51 單片機(jī)。 點(diǎn)擊FILE，在翻開列表選項(xiàng)中選擇新建，在翻開的窗口內(nèi)，按照設(shè)計(jì)的要求，根據(jù)程序流程圖，編寫程序，點(diǎn)擊保存，保存文件類型為以.C 為后綴的文件。文件名為與所建工程名相同。在本設(shè)計(jì)中需要加載兩個(gè)程序主機(jī)子程序和從機(jī)子程序，輸入新建程序。 在Source Group 1 上點(diǎn)擊右鍵

32、，選擇“Add Files to Group Source Group 1 ，把所有的源文件加進(jìn)來(lái)。點(diǎn)擊Project->Build target 或者使用快捷鍵F7，編譯工程。當(dāng)“Build Output窗口中提示*.c - 0 Error(s), 0 Warning(s).時(shí)，那么程序編譯成功。此時(shí)要生成.HEX 文件，右擊 Target 1，選擇Options for targettarget 1或者按F7，選擇Outputz 中勾選Create .HEX File，完成即可。在本設(shè)計(jì)中需要加載兩個(gè).HEX 文件。(2) 程序加載在編輯環(huán)境中雙擊AT89C51，在彈出的對(duì)話框中將編

33、譯生成可執(zhí)行文件1.HEX 加載進(jìn)芯片中，設(shè)單片機(jī)的時(shí)鐘工作頻率為12MHZ。 5.3 系統(tǒng)集成與仿真當(dāng)點(diǎn)擊Proteus 軟件的全速運(yùn)行按鈕時(shí)，軟件提示沒(méi)有錯(cuò)誤，并得到如圖5.1 所示的仿真圖。我們可以再Proteus 中仿真人們?cè)谂抨?duì)時(shí)的幾種必要的過(guò)程：取號(hào)、叫號(hào)、蜂鳴、顯示、統(tǒng)計(jì)。 圖5.1 運(yùn)行時(shí)結(jié)果圖（1） 當(dāng)點(diǎn)擊全速運(yùn)行按鈕，將出現(xiàn)如下列圖5.2 所示仿真結(jié)果，表示的是判斷隊(duì)列為空時(shí)主從機(jī)運(yùn)行的結(jié)果，沒(méi)有人進(jìn)行排隊(duì)。圖5.2 運(yùn)行時(shí)結(jié)果圖（2） 當(dāng)有人進(jìn)行排隊(duì)時(shí)，按K0 鍵中的排隊(duì)輸入號(hào)碼，即是現(xiàn)實(shí)中排在隊(duì)伍中等待的模擬局部，在此過(guò)程中你的順序已經(jīng)在隊(duì)列中確定，此時(shí)你可以節(jié)省時(shí)間從

34、事另外的某些事情，最大排隊(duì)數(shù)是10。當(dāng)排隊(duì)數(shù)到達(dá)最大時(shí)，從機(jī)局部顯示的是“The queue isfull ，please waiting!，這隊(duì)列已經(jīng)滿了，請(qǐng)等一等而主機(jī)局部的號(hào)碼顯示為“* isleft。如圖5.3 所示。圖5.3 按K0 鍵2 次時(shí)的結(jié)果（3） 當(dāng)某窗口需要叫號(hào)時(shí)，可以按K1、K2、K3、K4 鍵代表不同的獨(dú)立窗口并有提示音，即相當(dāng)于模擬人排在隊(duì)伍中等待窗口內(nèi)的呼叫。由按鍵中斷方式實(shí)現(xiàn)LCD 數(shù)碼顯示功能，由延時(shí)程序控制蜂鳴器的提示音。到達(dá)雙重保險(xiǎn)效果：看顯示器的“No.排隊(duì)號(hào)碼come to No按鍵代表的窗口window,Please，請(qǐng)幾號(hào)到幾號(hào)窗口來(lái)，同時(shí)有“叮咚

35、加以提示客戶，這樣確保不會(huì)因不留意二錯(cuò)過(guò)時(shí)機(jī)。如圖5.4 所示。圖5.4 按K1 鍵2 次時(shí)的結(jié)果（4） 當(dāng)你在窗口前想要了解你所在的隊(duì)伍中還剩余多少人要辦理業(yè)務(wù)時(shí)，即在人們排隊(duì)時(shí)焦急等待的在計(jì)算何時(shí)輪到自己時(shí)的現(xiàn)象。可按waiting 鍵，運(yùn)用窗口消號(hào)處理和鍵盤中斷來(lái)處理此項(xiàng)功能。即為顯示還有多少人在排隊(duì)等待中，其LCD 數(shù)碼顯示為共辦理了幾人業(yè)務(wù)。 如圖5.5 所示為排隊(duì)6 人，1 號(hào)窗口已經(jīng)辦理了前2 人的業(yè)務(wù)，按waiting 鍵時(shí)，LCD 顯示的是“04 is left剩余4 人。圖5.5 按waiting 鍵的結(jié)果結(jié)論本設(shè)計(jì)論文系統(tǒng)描述了應(yīng)用ATMEL 公司的AT89C51 單片機(jī)

36、及其外圍電路實(shí)現(xiàn)排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)有了更深的認(rèn)識(shí)，從理論和實(shí)踐上都得到了很大的提高，所以這次任務(wù)的完成是我學(xué)到了很多東西。首先，豐富了自己的知識(shí)面，學(xué)到了以前沒(méi)能學(xué)通的東西，具體了解了怎樣去完成一個(gè)電路的設(shè)計(jì)：從流程圖、硬件電路圖、軟件設(shè)計(jì)到編譯仿真一整套東西。本文討論了排隊(duì)按鍵模塊，語(yǔ)音提示呼叫模塊，顯示模塊等主要功能模塊。期中重點(diǎn)和難點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)排隊(duì)的+1 程序、叫號(hào)按鍵-1程序與相應(yīng)的顯示和按鍵中斷設(shè)計(jì)。從根本要實(shí)現(xiàn)的方案制定，再到硬件電路的選擇，到制作原理電路，最后進(jìn)行程序調(diào)試的4 個(gè)階段的設(shè)計(jì)。從這次設(shè)計(jì)中，學(xué)到了單片機(jī)AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，

37、了解了時(shí)鐘電路和控制電路的工作原理，還有數(shù)碼管的工作原理，穩(wěn)固了C 語(yǔ)言的使用能力，提高了自己動(dòng)手的能力，學(xué)到了很多經(jīng)驗(yàn)，并且提高了自己分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，得到了理論聯(lián)系實(shí)際的時(shí)機(jī)，做出了成果。使自己在硬件設(shè)計(jì)方面樹立了信心，為以后從事這方面的工作打好了根底，這也是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了許多書本上無(wú)法學(xué)到的知識(shí),也使我深刻體會(huì)到單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛。不僅讓我對(duì)學(xué)過(guò)的單片機(jī)知識(shí)有了很多的穩(wěn)固，同時(shí)也對(duì)單片機(jī)這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。本設(shè)計(jì)涉及到?單片機(jī)原理及應(yīng)用?、?模擬電子技術(shù)?等學(xué)科。讓我對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更深的理解。我相信此次設(shè)計(jì)的制作過(guò)程將在我以后的工作

38、和生活中影響良多。參 考 文 獻(xiàn)1 康萬(wàn)新.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)及案例剖析應(yīng)用電子技術(shù)方向M.北京:清華大學(xué)出版社,2007.2 楊連國(guó).醫(yī)院智能排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.南京:東南大學(xué),2006.3 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2004.4 郭天祥.新概念51 單片機(jī)C 語(yǔ)言教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2021.5 閻石.數(shù)字電子技術(shù)M.北京:高等教育出版社,1998.6 滕麗麗.基于單片機(jī)的銀行排隊(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.信息科技,2021,11(2):246-247.7 史毓達(dá),曲豪.嵌入式排隊(duì)系統(tǒng)叫號(hào)器終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.湖北第二師苑學(xué)院學(xué)報(bào),2021,26(8):94-9

39、5.8 彭偉.單片機(jī)C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100 例:基于8051+Proteus 仿真M.北京:電子工業(yè)出版社,2021.9 鄭鋒,王巧芝,陳繪兵等.51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)典型模塊開發(fā)大全M.北京:中國(guó)鐵道出版社,2021.10 張靖武,周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS 設(shè)計(jì)與仿真M.北京:電子工業(yè)出版社,2007.附錄A 主機(jī)程序清單# include <stdio.h> # include <stdlib.h> typedef char DataType; # inc

40、lude "CallSystem.h" int main(void)  int i=0,countx=0,j=0; int a; char username2020;     LQueue lqueue;     DataType rturn; QueueInitiate(&lqueue);    &

41、#160;QueueNotEmpty(lqueue);     while(1)            system("cls");          menu();         printf("請(qǐng)選擇相應(yīng)功能：");

42、0;        scanf("%d",&a);          fflush(stdin);          switch(a)                &#

43、160; case 1: /*排隊(duì)叫號(hào)*/                           printf("請(qǐng)輸入您的賬號(hào):");              scanf(&qu

44、ot;%s",usernamei);              i+;              countx+;       if(0=QueueAppend(&lqueue,i)      

45、0;                printf("內(nèi)存缺乏，警告！n");        return;                       

46、;        printf("您的序號(hào)是%03d   您前面有%d個(gè)人n",i,countx-1);               fflush(stdin);  printf("n操作完成,是否繼續(xù)N退出，任意鍵繼續(xù)n"); scanf("%c",&rturn); &

47、#160;             if(rturn='N')                 return;                 

48、          break;                   case 2: /*業(yè)務(wù)處理*/               int temp=0; &#

49、160;             if(0=countx)                               printf("無(wú)人排隊(duì)，警告！n"); 

50、;               return;                              QueueDelete(&lqueue,&temp);&#

51、160;        printf("請(qǐng)%03d號(hào)用戶來(lái)前臺(tái)辦理業(yè)務(wù)n",temp);               countx-;                 fflush(stdin); &

52、#160;  printf("n操作完成,是否繼續(xù)N退出，任意鍵繼續(xù)n");                scanf("%c",&rturn);               if(rturn='N')   

53、;              return;                   break; case 3: /*隊(duì)列信息瀏覽*/          

54、0;         LQNode * p;                int temp;     p=lqueue.front;       printf("還有%d個(gè)人的業(yè)務(wù)未處理:n",countx)

55、;              while(p!=NULL)                                 temp=p->data;&#

56、160;                             printf("%03d:",temp);                p=p-&

57、gt;next;                printf("%sn",usernamej);                j+;            &

58、#160;        fflush(stdin);   printf("n操作完成,是否繼續(xù)N退出，任意鍵繼續(xù)n");                 scanf("%c",&rturn);          

59、;       if(rturn='N')   return;                           break; case 4:  /*退出*/   

60、0;                       Destroy(lqueue);                 return;       

61、60;          break;              default:  break;                    封裝的頭文件： typedef&

62、#160;struct qnode         int data;  struct qnode * next; LQNode; typedef struct      LQNode * front;      LQNode * rear; LQueue;void menu()  p