【《基于单片机的酒店无线呼叫系统设计》7600字（论文）】

基于单片机的酒店无线呼叫系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u243461绪论 6106921.1研究背景 6325941.2研究现状 7156061.3选题意义 7277252系统总体设计方案 8317292.1研究内容及方法 8124792.2系统的组成及工作原理 8235453系统的硬件选择与设计 1048704系统软件设计与程序框图 17309355系统应用调试 20256226实物焊接以及功能验证 24255496.1实物焊接 2453906.2实物功能验证 2511606结论 25摘要：为了解决目前社会酒店市场扩大，入住房客多样化，人性化的需求，现采用单片机设计无线酒店呼叫系统，在节省人力物力的同时，提高服务效率。本课题采用AT89C52单片机作为主控制器，其中主要包括，无线模块，按键模块，显示模块，报警模块，时钟模块。本设计可以加快酒店的服务效率，实现酒店的的现代化发展。该系统设置便捷功能按钮1，客人按动按钮信号到达前台，前台会收到清扫或点餐要求，便捷功能按钮2实现当前台按动按钮时，房间的客人会收到退房信号提醒。希望这个课题能够结合实际，来帮助酒店服务行业日益满足客户的各种需求，提高服务效率。关键词：单片机；传呼；报警1绪论1.1研究背景进入21世纪以来，随着科技的发展，人们的出行和生活方式日益丰富，假期出游、工作所需出差、外出考察等过程中无一不需要入住酒店。在这样的情形下，以酒店为主要类型的服务行业的发展形式也十分迅猛。据统计，2020年虽然受到疫情的极大冲击，中国内地酒店全年入住率水平仍然高达近50%。随着疫情情况逐渐稳定，疫情监管方式开始常态化，酒店经营行业迅速回暖，2020年7月份，华住酒店旗下的酒店平均入住率高达80%，有的热门城市酒店平均入住率更超过85%。然而，在人性化服务方面，即使是许多星级酒店做的也不尽如人意。客户反馈问题无法得到及时解决，客户所需无法及时传达到酒店前台，酒店服务无法精准迅速，客人安全无法得到保障，酒店通知无法第一时间到达入住客人酒店的人性化服务水平亟待提升。随着小康社会的全面建成，国家经济技术发展的第一动力已然变成了科技创新。酒店呼叫系统应运而生。但是面对如今的形势，现在市面上已有的有线方式的酒店呼叫系统应用效果并不乐观。传统的酒店呼叫大多采用的是有线传输，该种系统的一大弊端就是难已做到隐蔽美观。同时布线繁杂，布线费用高，系统易出故障，安装和系统维护十分不便，而且抗电干扰能力也不强。传统的酒店有线呼叫显然还有施工很繁琐、检修很困难、施工成本很高而且不容易移动等缺点。特别是那些由于业务繁忙而新增加的房间，因为工程复杂，根本没有办法及时安装呼叫系统使每个房间都能实现呼叫功能。此外，有线系统无法移动接收呼叫信息，对于客人安全受到威胁等紧急事件，如果不及时处理，就有可能会产生无法估计的后果。很多顾客因此而有很多的怨言，顾客的回头入住率受到极大影响，所以有线呼叫系统的局限性很大。在有线呼叫越来越无法满足人们需求的情况下，无线形式的酒店呼叫系统市场蓬勃的发展成为必然。1.2研究现状技术现状：随着科学技术的高速发展，本现代社会对于电子产品的研究到了一个全新的发展阶段，通过调研，市场的需求度慢慢的清晰了起来，从而带动和推进电子类科技产品应用范围越来越广泛，呼叫系统的应用已经涉及到生活的方方面面，对于酒店服务行业来说，提升呼叫系统的质量成为了一个迫在眉睫的问题。主体现状：到目前为止，我国酒店数量众多，经过现有数据的初步估计，中国内地酒店全年入住率水平高达近50%，一些热门城市的平均入住率超过85%。从已知的全世界的范围来看，酒店现在使用的多为电话传输和有线呼叫。即使少部分酒店使用无线呼叫，也存在着功能不全面等问题。市场现状：本设计发现目前酒店呼叫市场潜力很大，在现在市场上的相关产品是不够全面和完善的，更多的都是比较普通的有线呼叫，只能传达打扫、送餐等基本功能。有线形式的呼叫系统显然无法满足生活生产的需要，所以，对于无线呼叫的创新研究越来越重要。1.3选题意义为了解决目前市场上存在的这些相关的产品不够完善、受众的范围不广、功能不完善，使用不方便等这些持续存在的问题，希望本设计设计的这一款便携式的无线酒店呼叫系统可以解决现存的一些问题，提高酒店服务效率。提高入住客人的入住体验，能够在很大程度上提升酒店的软实力，真正结合实际问题提高客户的入住体验。2系统总体设计方案2.1研究内容及方法生活水平的不断提高，大部分酒店都采用了呼叫设备，可这些设备基本都是有线设备无法移动，因而客户在离开房间后突发紧急情况时无法发出呼叫信号，而本文实现了基于单片机的无线酒店呼叫系统的设计。该系统以AT89C52单片机为主控制单元，具体过程为，首先由无线发射模块发射房间传出的呼叫信号，然后由无线接收模块接收由发射模块传来的呼叫信号，然后经由AT89C52处理接收到的呼叫信号，继而显示呼叫房间号，通过一系列转换，实现了客户与酒店人员之间的无线沟通。

本文使用的单片机AT89C52主控制单元在功能上具有优先选择的酒店呼叫系统，该系统采用独立按键模块输入酒店的房间号，然后利用单片机编程来处理数据，当有多间房间同时发出呼叫信号时，对应房间的指示灯同时亮，但是在数码管上只会显示优先级别最高的房间号，并同时伴有报警提示，为了解决现如今酒店的有线呼叫系统正存在的布线较为复杂、设备易出故障、检修不便、尤其不能在现有房间的基础上可以及时增加新房间呼叫系统等问题，据此提出了无线酒店呼叫系统的设计。采用AT89C52

系列单片机作为主控芯片，无线模块nRF24L01+作为无线收发的核心芯片，并配以相应的LCD显示屏和声光报警器，设计出了无线酒店呼叫系统。无线酒店的呼叫系统的优势在于，它具有显示房间号的功能，操作较为简单，省去布线繁杂的问题，这对许多对于隐私性要求很高的顾客，必然会是一种很满意的消费体验。因此酒店无线呼叫系统的普及将会成为主流，无线呼叫系统也将代替传统的呼叫设备，具有光明的发展前景。对于本课题的研究，我在初始设计题目的时候，就参考了很多相关的专业书籍，在学校的图书馆里查阅资料，并且结合了网络上搜集的材料，最终在自己的努力下完成了对单片机的芯片选型，敲定了需要用到的超声波检测传感系统的性能参数，对控制线路的硬件进行配置，完成整个系统的设计。主要研究方法有：文献研究法：在研究初期，通过阅读大量文献，对社会背景、智能产品的国内外发展现状和趋势进行深入的了解和分析，确定研究对象和方向，同时，了解相关概念及理论，为后期的设计研究制定合理的方案。

案例分析法：指对国内外较优秀的酒店呼叫系统进行分析研究,并对其中的智能呼叫进行重点研究，分析其发展方向与不足之处，为之后的智能呼叫设计提供参考。

实物测试:将实验上升到实物，本次设计中用到了无线发射模块、显示模块、报警模块、按键模块、指示灯模块、电源模块等，将这些模块组合到核心控制器——单片机上，进行环境模拟，进行系统调试，观察现象，做好分析总结，实现预先把握结果。2.2系统的组成及工作原理本课题涉及到的模块有单片机系统、电源模块、无线发射模块、时钟模块、按键模块、指示灯模块、报警模块和显示模块几个部分。工作流程为当有顾客需要帮助时，顾客将会按下无线呼叫器的呼叫按钮，此时，呼叫器会将收到的无线信号由发射模块发到呼叫信号的信息处理中心，信息处理中心对接收到的信号进行处理，之后将经过处理的信号发送至前台，前台的显示屏上将会显示需要服务的顾客所在的房间号，显示屏亮的同时，在前台服务区的主板上设置的蜂鸣器报警将会进行报警，显示屏上会显示服务种类，提醒前台的的服务人员对客户的需求进行处理。该呼叫系统同时设有一键报警按钮可使客人快捷方便报警，从而保证顾客能够及时得到救治。酒店服务人员可及时地接收顾客的呼叫信息，以使客户的需求能够得到及时有效的处理，较大程度的满足入住客户的需求，提到服务效率，减少酒店与客户的纠纷。电路总框图如下：电源模块单片机主电源模块单片机主控单元显示模块无线发射模块报警模块无线发射模块报警模块按键模块时钟模块按键模块时钟模块指示灯模块指示灯模块图2.1电路总框图电路框图的基本模块功能应用如下：电源模块应用：为电路提供能源。确保电路开始并稳定的进行工作。无线发射模块应用：与无线接收模块对应，当客房或前台按下按钮，信号会从相应位置进行发射，接收模块相应接收到发射模块所发射的信息。按键模块：为实现电路所包含的功能所设计，前台和客房可根据需求按下相应按键发射出信息和对接收到的信息进行处理。显示模块应用：采用数码管或者显示屏作为显示模块，可以显示当前接收到的信息，作为服务的功能提示和检测。报警模块应用：报警模块采用蜂鸣器报警，当接收到发射的信号时，蜂鸣器就会发出报警，提示客房或前台进行相应的行动。时钟模块：显示当前时间。指示灯模块：与蜂鸣器报警同时工作，当接收到发射信号蜂鸣器开始报警的同时，指示灯进行闪烁，使信息读取更加方便快捷。3系统的硬件选择与设计3.1单片机最小系统简述单片机最小系统在一般情况下也会被称为最小应用系统，在使用过程中可以通过使用最少的元件结合成可以正常工作的单片机系统。3.1.1单片机选择目前，51系列单片机是市面上应用最广泛的单片机系列，设计时，将AT89C51单片机和AT89C52单片机进行对比，发现AT89C52单片机更为合适。首先，AT89C52比AT89C51的内部flash容量增加了一倍，其次AT89C51有128字节的内部RAM，而AT89C52有256节。最后，AT89C51单片机只有T0、T1两个16位定时器，而AT89C52额外新增了T2这一16位定时器。图3.1为AT89C52的引脚图。综合来看，AT89C52单片机比AT89C51单片机性能更优，更适合于该呼叫系统的设计，故而选择AT89C52单片机作为该设计的主控制单元。图3.1单片机AT89C523.1.2晶振模块晶振电路的作用是在整个单片机系统中是保证系统的工作可以正常进行。如图3.2所示，在晶振电路中是有一个振荡器的存在，正是在振荡器正常工作的基础和前提下，本设计的系统才可以正常运行。如果振荡器在工作的时候出现了不起振的情况，系统将不能进行正常工作。假如振荡器在运行的时候出现了不规律振荡的现象，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差。比如在通信中，如果电路振荡器不规律运行了将无法通信。图3.2晶振电路3.1.3复位电路复位电路的作用是在系统中保持电路可以正常稳定的工作，在设计系统中不可或缺。复位电路设计如图3.3。其具体作用是在电路进行发射与接收信号等一系列指令后，使系统恢复到初始状态。其操作原理与计算器的清零按钮极为相似，计算器在经过一系列的计算以后，按下清零按钮，计算器回到初始状态，进行下一次工作。如下电路图所示，当复位电路开始工作时，复位电路控制CPU处于复位状态，而不是刚进行复位操作之后就恢复到工作状态。这样可以保证CPU处于一个类似休眠的状态，使下一次工作精度更佳，不易出错，也可以提高电磁兼容性能。图3.3复位电路

3.2显示电路及报警电路3.2.1液晶显示电路显示电路在本设计中是通过LCD液晶显示屏来显示当前接收到的信号以及时间显示。如图3.4，为LCD1602液晶显示屏的实物图。LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。接收到的信号以及时间就显示在该数码管上面。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。图3.5为LCD1602显示电路的设计。总共有16个引脚：VSS接地、VDD接电源、VO调节液晶对比度、RSRWE控制引脚、DO~D7是八位数据输出引脚、AK接电源点亮背光。图3.4LCD1602液晶显示屏图3.5LCD1602显示电路3.2.2蜂鸣器报警电路如图3.6，为蜂鸣器驱动电路的设计。蜂鸣器装载在这里就是起到一个报警提示的作用，蜂鸣器的使用是非常广泛的而且应用比较简单，技术也非常成熟。蜂鸣器的种类也比较多，本设计在本设计上采用的是电磁式蜂鸣器，内部的电磁线圈在工作时作用于蜂鸣片，从而发出声音。图3.6蜂鸣器驱动电路3.3按键设置电路按键设置电路的作用是设计相应电路功能的按钮，使使用者按下按钮，就能传出想实现的相应功能的信号，本设计的按键设置电路采用了独立式键盘接法。独立式键盘的作用是通过单片机I\O读取口的电平高低来判断是否有按钮按下，如3.7按键电路图所示所示，通常情况下将常开按键的一端接地，另一端接一个I/O口。程序开始工作时，为了保护电路正常运行将此I/O口置于高电平，平时无键按下时，I/O口保护高电平；当有键按下时，此I/O口与地短路迫使I/O口为低电平。指令完成，按键释放后，单片机内部的上拉电阻使I/O口仍然保持高电平。只有4个按键，分别是“设置”、“加”、“减”、“确定”，采用了独立键盘的方式，分别连到了单片机的P15脚、P16脚和P17脚。图3.7按键电路图3.4时钟电路在显示屏上显示当前时间。采用DS1302时钟模块。可以对包括年，月，日，周，时，分，秒的各种精度的时间进行计算。工作电压为2.0V-5.5V。DS1302模块采用三线接口，与CPU进行同步通信，拥有31字节的数据存储RAM，采用串行I/O方式通信。如图3.8为DS1602引脚图，X1、X2为晶振管脚，GND接地，I/O为数据输入/输出引脚，SCLK为串行时钟。Vcc1、Vcc2为电源供电引脚。接入电路后，如图3.9所示，采用了三线接口与CPU进行同步通信。图3.8DS1302引脚图图3.9DS1302电路图3.5无线模块3.5.1无线模块的介绍无线模块nRF24L01+作为无线收发的一种广泛应用的芯片，是一款新型的单片射频收发器件，如图3.10所示。该模块一般在2.4GHZ-2.5GHZISM频段内工作。该芯片内置有频率合成器，晶体振荡器，功率放大器，调制器等系统功能模块。发射时，工作电流为9mA；接收时，工作电流为12.3mA。图3.11为该模块的引脚图，引脚功能如下：CE：发射和接收；CSN,SCK,MOSI,MISO:SPI引脚端，通过该引脚与微处理器配置；IRQ:中断标志位；VDD;电源输入；VSS：电源；XC1,XC2：晶体振荡器；VDD_PA：为功率放大器供电；ANTI,ANT2:天线接口；IREF：参考电流输入。图3.10nRF24L01实物图图3.11nRF24L01引脚图3.5.2无线模块的设计nRF24L01所有的寄存器都是通过SPI口进行配置的，SPI接口的最大数据传输率为10Mbps。该模块在2.4GHZ频段内工作。CSN为低后SPI接口等待执行指令，每一条指令的执行CSN都必须经过一次由高到低的变化。nRF24L01的中断引脚IRQ为低电平触发，当MCU给中断源写“1”时，中断引脚会被禁止。可屏蔽中断会被IRQ进行中断屏蔽。将可屏蔽中断位设置为高，中断响应会被禁止。在默认状态下，所有的中断源都是被禁止的。该模块由晶振电路，偏置电阻，去耦电容共同集合而成。图3.12nRF24L01无线模块3.6电源模块该无线呼叫系统使用USB供电方式为电路提供能源，确保电路开始并稳定的进行工作。图3.11电源电路4系统软件设计与程序框图4.1主程序流程图系统接入电源开始工作时，会点亮电源灯，当有按键触发时。警示灯点亮，蜂鸣器开始报警，前台人员接收到信号后，关闭蜂鸣器，处理液晶显示屏上显示的优先级最高的房间号，处理完毕，关闭该房间的按钮，熄灭指示灯，返回前台后，观察数码管上是否还有数字显示，如果有，则打开蜂鸣器，继续进行处理。图4.1系统主流程图4.2无线收发模块程序流程图无线收发模块由nRF24L01完成，当该模块进入工作状态后，首先会对串行通信口进行初始化，随后，nRF24L01进行模式配置，启动信号的接收，当接收到数据更新时，nRF24L01将会读取新接收到的数据，并将读取到的数据装入串口缓冲器，等待发送。发送之后，系统会判断发送是否结束，如果没有结束，将会继续进行发送。图4.2无线收发模块流程图5系统应用调试5.1keil软件调试此无线呼叫系统的控制程序使用KeiluVision4软件来编写导入的，该软件可以进行程序的编写、编译及修改，并且能够通过数据线连接单片机和PC端来实时监控程序的运行情况。我是使用了C语言进行程序编写，本次设计所实现内容较多较为复杂，而且距离我在课堂上学习C语言课程时，已经很久一段时间没有碰过这门课程，已经遗忘了大部分内容，所以时常感觉到无从下手，因此我也抱着一颗学习的心，每天都会求助专业知识较强的同学或者指导老师，并在网站上学习查阅资料复习温故编程知识。在为期数星期的努力下，认真分析程序检测出现的错误，询问同学老师修改每一处错误，终于编写完成了程序设计部分，为接下来的实物验证奠定了基础。使用C语言进行编译，在此过程中不断学习与修改程序，终于实现了成功运行并成功的生成了hex的文件。接下来我使用并行编程器写入芯片。主程序界面如图5.1所示：图5.1主程序界面单片机和无线模块的通讯接口程序如图5.2所示：图5.2通讯接口程序时钟电路程序如图5.3所示：图5.3时钟电路程序数码管显示程序如图5.4所示：图5.4数码管显示程序5.2protues仿真调试此次设计的仿真使用的是protues软件。借助学校图书馆以及优秀同学的学习资源，为了顺利完成仿真内容，我在很多不同的网站上查找学习资料，将点餐、退房和清扫按钮在protues上面直接仿真。protues软件界面如图5.5所示：图5.5protues软件界面如图5.6，将keil生成的hex程序添加到仿真中。图5.6将hex文件导入仿真此处是实现点餐的仿真要求，如图5.7，当本设计运行仿真的时候，可以清楚地看到液晶显示屏显示的是当前时间与点餐要求。图5.7点餐功能的实现图5.8是实现退房的仿真要求，当本设计运行仿真的时候，可以清楚地看到数码管的显示的是当前时间与退房要求。图5.8退房要求的仿真6实物焊接以及功能验证6.1实物焊接根据本次论文设计所需购买不同的元器件，主要元器件有单片机AT89C52、超声波测距模块、蓝牙芯片、语音芯片、四位一体共阳数码管、显示屏、蜂鸣器、三极管、晶振、导线、开关、电容、电阻、按键、万用板等。此外，电烙铁和焊