单片机课程设计报告 排队叫号系统设计

第1章概述1.1课题背景近年来，随着我国社会经济的持续快速发展，资金流动加快，服务行业的不断增加，加上我国政府正在努力构建和谐社会、服务性政府，大量的用户越来越频繁的光顾经融系统、电信、医疗、政府办事部门，时代的发展给这些服务型机构提出了新的服务理念，也给这些行业和部门带来了巨大压力。如何解决长久以来枯燥无序的排队问题，如何加强窗口单位的服务质量，如何加强对客户及工作人员的管理，如何克服诸如顾客挑选自己熟悉的工作人员而引起的各种弊端，创造一个轻松而个性化的窗口环境，已成为公共服务部门急需解决的问题，它直接影响着企业公共形象及业务量，涉及企业根本利益。另外，传统柜台服务存在不安全隐患，偷盗密码已经不再是个别案例，多窗口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”的个性化服务已成趋势。因此排队叫号系统应运而生，排队叫号系统是针对银行、工商、税务、通讯、政府机构等部门的大厅工作流程设计的，是利用电脑的科学管理客户排队的系统，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、―拥挤和混乱现象，为客户办理业务带来莫大的方便和愉悦。该系统基于51单片机的排队叫号系统，由取号机、客户服务窗口、大厅显示叫号和主机部分组成，有LCD大屏幕，可以显示客户被呼叫的信息，让客户知道什么时候被叫到去办理业务，另外还有语音提示客户，简单方便的实现了排队机叫号系统。它主要由主控制器、键盘、数码管显示电路、蜂鸣器电路等部分构成。系统利用单片机进行控制，通过串行通信方式传输处理数据;通过按键取号，在数码管上显示排队的号码以及当前正在等待的人数;通过按键叫号，在数码管上显示叫到的号码，由扬声器发出声音提示客户。1.2课题现状在我国，排队产品概念的引进时间也不长，特别是加入WTO之后，大批国人走出国门，将很多优秀的服务方法、理念带回国内。派对技术也随之被引进国内，兵在我们得到普及和应用。随着计算机技术与通信技术、电子技术等的飞速发展，只能排队系统的功能仍和结构也日益完善和丰富。目前，市场上的只能排队系统除了已实现的最基本的功能，如自动根据客户选择的服务类型打印票号、通过计算机自动分流排队、呼叫和保留。第2章总体设计方案2.1设计要求1.主机按键叫号，数码管显示号码，语音播报或蜂鸣器提醒2.从机通过串行通信完成取号3.从机显示队列排在前面的顾客数4.其他创新内容2.2方案论证系统采用如图1所示的电路，通过AT89C51单片机直接扩展的独立键盘，完成排队取号流程（本系统直接利用系统的中断О按键控制)，单片机控制LCDLM032L显示排队等待情况，控制蜂鸣器发声完成叫号功能。图1整体方块框图因为采用矩阵键盘完成排队取号流程，但客户较多的时候要实现排队取号的功能，就要占去过多的IO端口，操作起来也比较复杂，而方案二的独立键盘操作控制简单，占用主机资源少，所以选择方案二，采用独立键盘控制排队取号，通过串行通信的方式，模拟排队取号管理系统的流程显得更加方便、科学。2.3系统组成与工作原理本系统选用我们常用单片机芯片AT89C51和1602液晶，运用C语言程序设计编写较简单的延时和循环来实现。以AT89C51单片机为核心，由主从机的按键控制1602液晶显示和蜂鸣器提示音。系统采用如图3.1所示的主要硬件电路，运用串行通信原理通过按键给计数器脉冲,达到计数+1和销号—1的功能,并通过1602液晶显示，完成取号、叫号功能，同时叫号按键外接有源蜂鸣器实现提示客户的作用。硬件设计3.1系统总电路图图2系统总电路图系统电路由单片机部分，显示电路，时钟振荡电路，复位电路，叫号电路和按键电路组成。3.2单片机处理部分设计设计的思想是简单实用，中心处理部分采用AT89C51单片机。AT89C51单片机完全可以满足本系统的设计要求，相对于其他具有相当功能的器件来说，具有价格便宜，对环境要求不高，工作稳定等优点。、图3AT89C51引脚图3.3显示电路部分显示电路部分如下图所示，采用的是液晶显示屏LM032L模块，LM032L字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线。它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。AT89C51的P0.0至PO.7的8个端口用来控制数码管的显示。图4显示电路部分3.4时钟震荡电路AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，震荡电路如图5所示。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个震荡周期，所以一个机器周期共有12个震荡周期，如果外接石英晶振的震荡频率为12MHz，故而一个机器周期为1us。图5时钟震荡电路外接石英晶体及电容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，但电容容量的大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性。外接石英晶体，电容使用30pF。3.5蜂鸣电路实现蜂鸣的接口电路比较简单，其发音原件通常采用压电蜂鸣器，当在蜂鸣器两引脚加上+3V—+15V只留工作电压时，就能产生3KHz左右的蜂鸣器震荡音响。压电式蜂鸣器结构简单、耗电少、更适合于单片机系统的应用。压电式蜂鸣器，需要10mA的驱动电流，可在P3.0口接上一只三极管和电阻组成的驱动电路来驱动，如图6所示。图6蜂鸣电路在图中，P3.0接三极管的极端输入端，当P3.0输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器通电而发音，当P3.0输出低电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发音。3.6按键电路按键电路实现的功能是取号和叫号，客户通过按键实现取号，工作人员通过按键实现叫号，使客户前来相应的窗口办理业务，按键电路如图7所示。图7按键电路第4章软件设计4.1软件总体设计本程序可实现设计的基本要求，设备上电后，显示器屏幕亮，无信息显示。当客户按键后，每按一下，队伍加1，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，在显示器上显示“几号客户到几号窗口”，同时进行声音提示。LM032L通过D0~D7的8位数据端传输数据和指令，其模块内的控制器有11条控制指令。当液晶显示屏的接口电路与单片机系统IO按照并行数据传输方式连接完成以后，即可以对AT89C51单片机进行编程。在液晶屏完成显示之前首先要对液晶进行初始化。程序流程图如图9所示。图9总程序流程图4.2各功能模块的软件设计4.2.1LCD1602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;}4.2.2LCD1602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;}4.2.3LCD1602显示屏清空显示{LCD_write_com(0x01);delay(1000);}4.2.4LCD1602显示屏初始化函数voidLCD_init(void){LCD_write_com(0x38);delay(100);LCD_write_com(0x08);LCD_write_com(0x01);LCD_write_com(0x06);delay(100);LCD_write_com(0x0C);}4.2.5简单的蜂鸣器提示音voidsound(){uinta;for(a=0;a<500;a++){delay(61);sounder=~sounder;}}4.2.6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);}4.2.7叫号机voidQueueNumProcess(){if(RankFlag==1){if(LengthFlag<20){num_count++;rank_number[LengthFlag]=num_count;}LengthFlag++;}}4.2.8窗口消号处理函数voidClearNumProcess(){uinti;if(ClearNumFlag==1){num=rank_number[0];for(i=0;i<19;i++){rank_number[i]=rank_number[i+1];}LengthFlag--;}}

第5章系统调试5.1系统通电调试系统通电仿真结果如图9所示：图9系统通电调试5.2系统运行调试在Proteus上画出电路图，用C语言编写的程序，在Keil中生成hex文件，装入单片机中，这样可在prteus中运行和仿真，实现排队叫号。图10服务叫号图图11服务窗口图

总结本次课程设计所做的是基于单片机的排队叫号机系统。主要是为了解决大量客户的拥挤排队的问题，并同时使事业单位改善服务品质、提升营业形象。排队系统完全模拟了人群排队全过程，通过取号进队、排队等待、叫号服务等功能，代替了人们站队的辛苦，把顾客排队等待的烦恼变成一段难得的休闲时光，使客户拥有了一个自由的空间和一份美好的心情。在整个设计过程中，我充分发挥了人的主观能动性，自主学习，学到了许多课堂上没学到的知识。程序编写中，由于思路不清晰，开始时遇到了很多的问题，经过静下心来思考查资料，和同学讨论，向老师请教，理清了思路，再加上先前做计算机控制技术课程设计积累的经验，完成对程序的编写。进一步提高了对单片机的认识，进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术，提高软件设计、调试能力;通过这次设计熟悉以单片机核心的应用系统开发的全过程，掌握硬件电路设计的基本方法和技术。最终较好的完成了设计，达到了预期的目的，完了最初的设想。经过了一个星期课设，我学到了不少课堂上未曾接触过的知识。同时又把把以前没有学好的程序专业知识进行了补充和加强，加深了我对于单片机和数字电路的认识和理解，巩固了自己所学的专业知识，相信在以后的学习和工作中碰到这些基础的元器件我会更加得心应手。

参考文献康万新.毕业设计指导及案例剖析—应用电子技术方向[M].北京:清华大学出版社，2017.杨连国.医院智能排队叫号系统的设计与实现[D].南京:东南大学,2016.胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社，2019.郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版社，2019.阎石.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社，2020.滕丽丽.基于单片机的银行排队系统的设计[J].信息科技,2016,11(2）:246—247.史毓达,曲豪.嵌入式排队系统叫号器终端设计与实现[J].湖北第二师苑学院学报,2019，26

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94-95.彭伟.单片机C语言程序设计实训100

例:基于8051+Proteus仿真