银行排队机系统设计

1、文档编码 : CE1L4D2S8O2 HG9V8E6E1G9 ZF2S10I4G10I8河北理工高校 课程设计题 目： 银行排队机系统姓名：信息学院学院：班级：学号：同 组 人：指导老师：2022 年 01 月 06 日第 1 页 共 17 页一、 需求分析 排队在日常生活中已经是一种很普遍的现象,随着科技的进展,排队系统应用而生；排 队叫号机是利用电脑的科学治理功能代替人为排队系统,很好地解决了客户在服务机构办 理业务时所遇到的各种排队、拥挤和纷乱现象,为客户办理业务带来莫大的便利和愉悦；依据课程设计的要求,基本确定应用单片机来确定简洁的排队叫号机功能；1、基于总体的考虑,第一对排队机进行分

2、析；排队系统可以分为两大部分；票务打印 系统及窗口操作系统,为此第一需要设置一个总把握系统对它们进行把握；2、票务打印系统（ 1）显示 发号机上的显示屏使用液晶显示,显示对待办业务的选择；（ 2）输入 输入过程即通过触摸屏对业务进行选择的过程；（ 3）输出打印 号票打印内容应当包括业务名称、排队号码,打印机选用指针式打印机；3、窗口操作系统基本包括显示屏、语言提示,叫号按钮（ 1）显示屏 使用点阵式 LED显示,显示内容应当是下一个号码以及办理窗口；（ 2）语音提示 语音播报时用语音的形式通过广播或者音箱给人一提示信息；语音播报提示给人直观、亲切的感受特点,而且不需要用户始终盯着提示屏或者排队

3、情形；选择使用语音芯片,实 现的功能应当是当操作员按下按钮后,语音播放下一个办理者的票号；（ 3）叫号按钮 设置叫号按钮,以便于操作员把握窗口模块的显示屏及语音提示；4、各个模块的通信问题 考虑通信距离为几十米的范畴内,而且需要高有效的抗噪才能,选用目前广为应 用的 RS 485 总线相连,相互通信,传送数据；二、 概要设计（一） 依据排队系统的实际情形,排队系统的基本流程如下：第 2 页 共 17 页顾客取票顾客休息等待营业员按钮叫顾客到窗口办理需 要 办 理 业取 到 排 队 号窗 口 操 作 员休 息 区 的 顾按“ 下一位”务 的 顾 客 先到 取 号 机 根的 顾 客 在 休当 前

4、窗 口 便客 收 到 提 示据 自 己 需 要息区休息, 注显 示 顾 客 排信 息 后 前 去选择业务, 并意 大 厅 的 提队 号 同 时 开相 应 窗 口 接获 得 打 印 出示信息始语音播报：受 一 对 一 服的排队号票请 XX 到 XX务窗口服务（二）系统设计方案如下：排队机排队流程1、整个系统由一台主控器与多台子把握器通过485 总线相连,相互通信,传送数据；主把握器接收子把握器的请求信息,对子把握器的请求作出应答；通信子把握器总把握器通信子把握器系统框架图2、窗口操作子系统窗口一 语音叫号键 盘输 入子窗口二显示屏模块控语音叫号制器 显示屏窗口三 语音叫号显示屏窗口把握系统功能结

5、构图第 3 页 共 17 页（1） 子把握器包括一个治理员键盘和多个窗口操作键盘,每个每个窗口操作键盘课通过硬件来设定、更换其所在窗口的窗口号；治理员键盘实现系统设置的功能,可以配置整个系统的密码,系统时间,业务类型等一系列参数； 窗口操作键盘可以向主把握器发出“ 下一位”来呼叫下一位顾客；同时,对于某些特殊情形要进行处理, 例如某些紧急客户排队需要优先处理、顾客没有听到叫号的信息或者操作员暂时离开窗口,供“ 优先” 、“ 重呼” 、“ 暂停” 等信息处理功能 ；所以操作键盘需要能提（2）整个系统中需要一个显示牌来指示当前顾客应当到达某个串口办理；同时每个窗口需要配置一台相应的显示牌,可以显示

6、当前窗口办理的顾客号,以便提示顾客前来办理业务；（3）为了更直观的提示顾客, 系统中仍设置一个语音叫号把握单元,实时通过音箱播报顾客号和相应窗口号来提示顾客办理业务；3、票号打印子系统主把握器连接业务取号机的业务选择键盘,用来接收顾客的按键信息与排队请求信号；同时,仍连接微型打印机,在接收到排队请求信号后,依照当前的排队 情形,产生排队号,并把握打印机的打印；触摸屏输入 打印机电路 主控 制器 显示屏复位电路票号打印系统框图 三、详细设计（一）硬件设计1、主把握器设计基于成本把握和功能不需要很复杂的考虑,主控器选用单片机来实现；主控器即为 RS第 4 页 共 17 页485 网络中的主机,起着

7、网络服务器的作用,把 RS485 网络上的多个 CPU 把握节点通过总线连接起来, 构成一个完整的通信网络系统,作为该排队系统的主要把握单元,它的设计需要达到以下几个要求：（ 1）能够顺当的与其他CPU 把握器通过RS485 总线相连,组成可以相互通信、多CPU 协同把握的网络；（ 2）具有基本的人机交互界面,可以接受顾客排队请求的信息输入；（ 3）具有较大的数据储备单元,以储备顾客排队信息,生成排队号等；（ 4）能驱动打印机,由打印机打印出有相关信息的排队票号；（ 5）具有系统时钟,记录当前系统时间,需要万年历功能；（ 6）能与 PC 机通信,传递取号、叫号等信息；485 总线打印RAM 串

8、口 0 打印机把握模块CPU 串口 1 PC i 系统时钟把握语音芯片语音模块模块主把握板模块设计图从主控器的设计要求可以看出,由于与各个子把握器接受RS485 网络,使用的是RS485 协议；而与 PC 机通信接受的是RS232 协议,所以主把握器可以使用两套串口分别来连接 RS 485 网络以及和PC 机通信： 扩展一个较大容量的带电池RAM 可以在掉电情形下不丢失数据；配置一块带万年历功能的时钟芯片,可以记录完整系统时间；在设计中,主控器的核心单元CPU 接受 winbond 公司的一个带双串口与MCS-51 单片机相兼容的全新核心的微处理器W77E58 ,处理才能强, 具有两个全双工串

9、口免去扩展和兼容的麻烦, 而且片内程序储备器大,就该系统的程序来说已经足够,不用扩展片外程第 5 页 共 17 页序储备器,节省了 I/O 口；排队信息数据储备方面,由于要在掉电的情形下保持大量的数据,所以选用了一块 32K 容量、带电池数据储备器扩展；万年历时钟芯片选择了功能强大,便利易用的 DS12C887,特别便利把握,断电情形下也能精确运行；2、子把握器设计子把握器在系统的应用中实际是一个与客户交互的终端；人机界面选用键盘和显示屏来实现,本系统接受的方案是常用 16 键键盘和 LCD 段式液晶模块组成人机界面,加入通信模块,与主把握器通过 RS485 网络交互,将用户的输入信息传递给主

10、机,经过主机的处理后,再将结果反馈到子把握器需要中意以下几个要求：（1）子把握器应当能够顺当的与其他CPU 把握器通过RS485 总线相连,组成可以相互通信,多CPU 协同把握的网络；LED液 晶 显示模块RSCPU 键盘485输入总 线模块485网地 址 设置模块络模块子把握器模块示意图（2）子把握器是一个键盘式客户交互终端,应尽量做到操作简便,符合人们使用习惯,同时提示信息简洁而充分；（3）由于子把握器在同一个网络中会有多个同时接入,所以要具有设置功能以区分不同CPU 把握器；（4）子把握器实际上是键盘,最终需要装入键盘外壳,所以应尽量做到小巧美观,设计的电路应当能适应键盘外壳的尺寸；在设

11、计中, CPU 接受 AT89S51；LED 液晶模块接受北京青云科技公司的 LCM061A 段式液晶模块； 键盘接受典型的 4 4 矩阵键盘, 尽管有简洁易用的键盘显示芯片 8279 可以起第 6 页 共 17 页到键盘扫描和 LED 断码现实的功能,但是由于键盘尺寸的限制,必需尽量少用芯片以节省空间,所以这里用 AT89S51 的 P2 口作为键盘接口电路,用程序来扫描键盘输入；3、窗口操作子系统（1）、键盘显示模块本系统显示模块接受段式 LCD 液晶显示模块 LCM061A ,它是一种 6 位多功能通用型 8段式液晶显示,将液晶显示屏和核心电路集成一体,使用串行式把握,它只有 11 根引

12、脚,与单片机连接特别便利；引脚如表 1 所示：引脚 符号 说明1 VDD 电源正极, +5V 2 VLCD LCD 屏工作电压调整,可调整视角对比度7 /CS 模块片选8 /RD 数据读取线9 /WR 数据写入线10 DATA 数据传输线,输入输出双向11 VSS 电源负极,接地LCM061A LCD 显示模块接受串行把握方式,全部的功能都通过编程对 /CS、/RD 、/WR 、DATA 几个引脚的把握完成,而其中全部的把握指令和数据都通过 LCM061A 接受串行式的把握方法,键盘显示接口电路如下图键盘显示接口电路DATA 数据传输读写；LCM061A的 VLCD 端经过一个50K 的可调电

13、阻接5V 电源正极, 可以通过调剂这个电阻的阻值来调剂LCD 的显示对比度；P1.0P1.3 分别与 /CS、 /RD、/WR 、/DATA 相连, P2 口第 7 页 共 17 页连接 4 4 的矩阵键盘,其电路如下图所示：键盘接口电路（2）语音播报模块语音播报时用语音的形式通过广播或者音箱给人一提示信息；语音播报提示给人直观、亲切的感受特点,而且不需要用户始终盯着提示屏或者排队情形；本系统选用以下芯片；ISD2560 语音芯片ISD2560 是一种永久记忆型的语音录放集成芯片,具有抗断电,音质好,使用便利等优点；它的最大特点在于片内E2PROM 容量为 480K,所以录放时间长,最长可达

14、60 秒,而且录音的采样值直接存放在 E2PROM 中,省去了 A/D 和D/A 转换器；有 10 个地址输入端,寻址才能可达 1024 位,最多能分 600 段；设有 OVF 溢出 端,便于多个器件级联；内部仍有前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益把握、规律把握、模拟收发器、解码器等；ISD2560 的引脚排列如以下图,各引脚的功能如表所示：第 8 页 共 17 页语音播报模块硬件电路设计AT89s51 的 P2 接口连接 ISD2560DE A0A7 、P1.1 脚接 A8 地址线、 A9 接地,始终使用地址模式,可以寻址 000h1Efh； P1.2 接、 P1.3

15、接,可以用这两个引脚来把握ISD2560 播放 录音的开头与停止；P1.4 连接 端,用来检测每一段语音的终止；XCLD接地,表示不使用外部时钟；作为一个单独的CPU 把握板,除了一个CPU 以外,仍需要一个RS-485 通信模块用来与其他 CPU 通信,图中连接了MAX487 芯片与 RS-485 总线相连；语音模块接口电路 在按钮模式下, ISD2560 可以通过在 A0A7 上接不同高低电平的组合来设定录 /放地址,、PD、和地之间介入按钮,通过按钮来把握语音录放的开头和停止；第 9 页 共 17 页（3）窗口操作系统总电路图窗口操作系统总电路图4、 票务打印子系统（1）系统时钟模块系统

16、时钟是整个排队序列的重要指针,不仅要把排队时间信息显示在每张排队号上,而且要记录不同时间发生的时间,以时间有关的功能；DSI2C887 芯片具有微功耗,外围接口简洁,精度高,工作稳固牢靠等优点,可广泛用于各种需要较高精度的时时鈡场合其管脚排列如以下图MOT ：运算机总线选择端；SQW：方波输出, 速率和是否输出有专用寄存器 A,B的预制参数准备；DSI2C887 管脚图AD0-AD7 ：地址数据（双向）总线,由 AS 的下降沿锁存 8 位地址；R/W：读 /写数据；AS：地址锁存信号端；第 10 页 共 17 页DS：数据信号端；CS：选通信号端,低电平有效；IRQ ：申请中断,由专用寄存器准

17、备；RESET：复位器；DS12C887 内部储备器的功能CPU 通过读 DS122C887 的内部时钟寄存器得到当前的时间和日历,也可通过选择二进制码或 BCD 码初始化芯片的 11 个时钟寄存器；其 113Byte 非易失性静态 RAM 可供用户使用,对于没有 RAM 的单片机应用系统,可在主机掉电时储存一些重要的数据； 接口电路如图中所示,片选地址 CS=80XXH ；DS12C887 的 IRQ 接 W77E58 的 INT1 ,用来处理每天凌晨时的中短信息系统时钟接口电路（2）票号打印模块本系统选用上海博施BS 热敏打印机,供应了打印驱动电路和标准25 针打印接口；下图为排队票号打印

18、模块的电路；单片机的P1.0 口供应数据选通信号,它与打印机STB 端连接,将打印数据送打印机的选通把握；单片机的P1.1 口接打印机的BUSY 端,以 BUSY 信号作为打印机“ 忙” 或“ 闲” 状态查询信号；扩展的8255 的 PA 口与打印机的八位数据线相连,传送打印数据；单片机的P1.7 口第 11 页 共 17 页与 8225 的 CS 端相连, P0.0、P0.1 经过 74LS373 锁存后分别与8255 的 A0、 A1 相连；因此单片机向打印机传送的口地址为7000H；（3）地址设置模块打印机模块电路本系统网络中,各 CPU 把握器均有各自的地址以相互区分；在子机中增加一个

19、地址设置模块,通过从硬件上手动设置不同的地址来区分,其电路如下图所示：地址设置电路（4）LED 显示功能设计排队系统中,除了语音系统外,仍有更直观的大LED 数码管显示屏提示,即不同业务窗口上方会显示排队队列中轮到并可以服务的客户排队号；两种提示方式相辅相成,尽可能第 12 页 共 17 页的中意不同客户的需要和习惯；方案选择由于 LED 显示屏与窗口配套的,一个窗口对应一个 LED 显示屏, 所以在本 RS-485 网络系统中, LED 显示屏也是多个的,因此,本系统也将每个显示屏设计为独立的 CPU 把握器,作为 RS-485 网络上的一个子把握器来看待；这样不仅减轻了 CPU 的处理负担

20、, 而且仍能为排队系统这个需要适应使用空间的网络设备供应了更为灵敏的安装方式；电路设计LED 显示是目前比较常见的一种应用,其原理和技术已经相当成熟,本系统 LED 显示功能模块接受的就是以 AT89S51 作为把握 COU ,用 8255 扩展足够的 I/O 口, 2022 反向驱动,由于本排队系统只需要显示排队号和窗口号,所以只需接七段码译码器 4543 译出显示 0-9 各个数字的七段码特别便利如以下图所不同的地方就只有两点,一是本LED显示屏是网络上的一台子把握器,需要加入RS-485 通信接口,而且需要处理网络上传来的显示信息；二是需要配备一个地址选择功能,以设定不同的地址,与网络上

21、其他子把握器相互区分；将 8255 的 PC 口接一个 8 位的拨码开关,安装网络时,手动设置拨码开关的开与关,由 作为这个子把握器的地址；LED 显示板电路（5）RS-485 通信模块8255 的 PC 口读入高低电平的组合,RS-485 通信模块是整个派对系统中各CPU 把握器相互通信的关键,每个 CPU 把握器上都应当设置这样的通信模块,接收主机传来的消息或者发送子机处理好的消息；各个 CPU 把握器上的通信模块电路是一样的,而且通信程序都遵守统一的通信协议；RO、DI 分别接单片机的串口RXD 、TXD ,、DE 是接收发送是能端,低电平第 13 页 共 17 页时接收、 DE 高电平

22、常发送；用 P1.0 来把握 485 的发送和接收；A、 B 接入 RS-485 总线,要留意全部的 485 芯片 A 接 A、 B 接 B,不能反接；语音模块接口电路（二） 各模块软件设计1、 系统总体软件运行流程图系统总体软件运行流程图第 14 页 共 17 页2、 键盘显示模块键盘设计过程流程图本设计所接受的菜单是多步显示内容主要有如下几个：（1）菜单提示符：依据菜单的特性,我们用“11” 、“ 12”、等来表示不同的菜单如图 3-5 中的 a 所示；（2）输入提示符：可以把要输入的内容统一接受四个数字的形式输入,接受4 个 8字中间的短横来表示,例如图3-5 中的 b 所示,此时“PS” 代表“password”即提示用户输入密码；（3）错误提示符： 当用户输入数字不合理时,LCD 上需要显示错误提示这里可以显示“Error ” ,如图 3-5 中的 c 所示虽然 8 段字符能显示的字符特别有限但是仍能够用不同的段组合来表示大多数字母,第 15 页 共 17 页只是有的是大写；依据段的地址可以定义一个段码表,以便编程时直接调用,如：3 系统时钟模块（1）DS122C887 内部 RAM 和各专用寄存器地址分布如表 3-2 所示：（2） 软件设计DS12C887 状 态寄 存器 的 参 数设 置 如下 ; 状 态寄