排队叫号.docx
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排队叫号
学号:
0121009320512
课程设计
题目
排队叫号系统
学院
信学院系工程
专业
通信工程
班级
1005班
姓名
王富贵
指导教师
刘新华
2012
年
7
月
4
日
课程设计任务书
学生姓名:
王富贵专业班级:
通信1005班
指导教师:
刘新华工作单位:
信息工程学院
题目:
排队叫号器的设计
初始条件:
1.由AT89C52构成的单片机最小系统
2.按键矩阵
3.LCD显示屏
4.蜂鸣器
要求完成的主要任务:
1)单片机最小系统设计
随着集成电路的发展,数字集成芯片在我们的生活中运用的越来越广泛,所以我们打算本次也使用日常生活中比较通用的单片机来完成本次设计
本次的设计采用单片机进行设计,采用程控的方式,使所得的电路尽量简化,最小系统在单片机中所发挥的作用十分重要,也正是这次设计电路的核心电路,所有的外围输入信号以及输出信号都要经由最小系统进行处理,来达到简单快速的目的。
由于STC89C52中含有可反复擦写的Flash,随机存取数据存储器(RAM)及8位中央处理器和Flash存储单元,32个双向I/O口,并且能通过对单片机进行编程,对I/O口,寄存器,存储器,中断等控制外围功能模块,使其完成用户所需功能。
所以我们采用STC89C52构造最小系统
2)键盘矩阵
矩阵键盘是用来进行输入的,输入信号的获取来自取号者或者呼叫人员对操作的操作,按下或者松开,由输入单片机内部的程序进行相应的扫描并判断那个功能的执行按键被按下,进而是单片机进行相应的响应与输出操作
3)显示应答电路设计
本次设计为了显示比较直观,我们采用LCD作为显示应答电路。
时间安排:
1.第17周:
理论讲解地点:
新3—205
2.第18周:
理论设计及实验安装调试地点:
鉴主15楼通信实验室
3.第19周:
撰写报告及答辩地点:
鉴主16楼报告厅
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
目录
课程设计任务书I
目录II
课设概要III
AbstractIV
1.排队叫号系统的设计6
1.1设计原理6
1.2方案比较与选择6
1.3器件选择:
9
2.单片机最小系统的设计10
2.1设计原理10
3.按键矩阵的设计12
3.1设计内容及要求12
3.2设计原理12
4.显示呼叫电路的设计14
4.1显示呼叫电路(两部分)14
4.2蜂鸣器设计14
4.3本次现实点路设计我们使用LCD1602作为显示器件。
14
5.仿真及相关测试:
16
5.1响应程序下载到上位机中的情况:
16
5.2实物模拟:
18
5.3结束叫号20
收获体会21
元件清单22
参考文献23
附录:
24
课设概要
排队叫号器是用于医院,银行,电信营业厅等客户办理个人业务时需要排队等候的大型场所,用来使客户更加有序的办理个人的业务,同时使该部门能够更加快速合理的处理客户所需要的办理的各种业务的设备。
通常在每个场所的大厅内被部署。
目前,在这些部门都很常见,我们此次设计的排队叫号器较为简单的具备了其中的一些功能来满足日常需求,如客户的排队取号,显示器显示客户当前信息,服务窗口呼叫客户,显示端显示当前被呼叫客户的信息及当前的排队信息等,极大限度的满足了客户的要求,缓解了大型部门服务大厅十分混乱的情况,更加有利于提高工作效率,节约时间。
为企业和用户提供了一个更好的平台。
更能够体现出现代电子科技的快速发展,方便了我们生活中的每个方面。
Abstract
ThelineisusedforHospital,bank,telecombusinesshallandotherclienthandlingindividualbusinessneedtowaitinlineoflargeplace,usedtomakeourcustomersmoreorderlydealwithindividualbusiness,atthesametime,makethedepartmentcanmorequicklythereasonableprocessingcustomerneedforvariousbusinessandequipment.Ineveryplaceoftheusuallyinthehallaredeployed.Atpresent,inthesedepartmentsareverycommon,thedesignoflineupastation-to-stationweisrelativelysimplehavesomeofthesefunctionstomeetthedailyneeds,suchascustomersqueuingtogetnumber,displayshowstotheircurrentinformation,callcustomerservicewindow,theshowdisplaythecurrentcalledcustomerinformationandthecurrentlineupinformationandsoon,thegreatlimitmeetingcustomerrequirements,alleviatedthelargedepartmentservicehallisverychaoticsituation,moretoimproveworkefficiencyandsavetime.Fortheenterpriseandtheuserwithabetterplatform.Betterabletoreflectthemodernelectronictechnologyofrapiddevelopment,convenientinourlifeineach.
1.排队叫号系统的设计
1.1设计原理
排队叫号器又称为客户服务排队系统,常用于银行,医院,电信大厅,邮局等服务繁忙且需要客户进行稍事等待的场所,是为了能够是这些部门能够提供更加合理,公平优质的服务所产生的,现实生活中此系统外置LCD大厅显示系统,以及人声报号系统,在本次课程设计的过程中我们将采用LCD及蜂鸣器构成外围显示应答电路。
通过对排队叫号系统的研究和学习表明排队叫号器是在数字集成电路的基础上产生而来的,它可分解中心处理部分即单片机最小系统和取号叫号以及大厅显示应三部分,排队叫号器的功能与合理性,主要取决于其各部分联合协调工作的效果。
本次设计中由于本次设计需要显示汉字等内容,所以我们决定使用显示点阵更多的LCD显示屏。
为了是外围的显示应答电路更加合理与人性化。
对显示部分的基本要求是:
a.由键盘矩阵进行取号,叫号操作,用LCD显示客户当前位置,蜂鸣器进行叫号时的呼叫,更能提醒用户及时回应。
b.用LCD报告客户的排队信息及被呼叫信息。
1.2方案比较与选择
1.2.1用分立的数字集成芯片搭建的电路
只用相关的分立数字集成芯片搭建电路,电路复杂。
并且需要相对较多的分立集成芯片,如需含有锁存器,触发器,显示译码器等功能的集成芯片,在搭建的过程中需要仔细的了解每个集成芯片的用法,且电路冗余复杂,费时费力,而且无法做到节省资源。
1.2.2用单片机搭建的电路
单片机广泛的应用于各种电路之中,片内具有可反复擦写的Flash只读存储器以及随机存储数据的RAM,内部具有中央处理器和存储单元并且具有一些通用指令集,抗干扰性强,只需在搭建出由单片机构成的最小系统后只需在外围建立所需的模块电路并与其进行适当连接,采用编程的方法控制运行,简单且节省资源,能够在一个核心模块的电路情况下扩展出适合个人需求的应用电路,满足需求。
所以本次设计决定用AT89C52搭建电路。
方案1:
如图1所示,单片机构成的排队叫号系统:
图1由STC89C52扩展设计成的排队叫号系统
首先利用STC89C52搭建最小系统,然后进行相关的外围电路扩展,根据本次设计的理想功能要求,外围电路包括:
按键部分,LCD显示部分,数码管显示部分,蜂鸣器呼叫部分等。
通过外围扩展电路与核心最小系统模块的来接,使其协调工作,再通过编写程序达到理想的控制效果,使其最大成都的发挥作用与体现人性化的服务特点。
方案
如图2所示,采用分离数字芯片进行各个电路模块再进行连接。
如图所示
此图为原理框图,由于实际电路过于复杂而且对于我们本次设计帮助不大,所以实际电路图便不再给出。
原理框图如下图所示:
图2分立元件构成的电原理图
此电路由于均采用分立的数字元件(芯片)构成各自的模块电路,最后进行相互组合连接,使得电路的连接线路较为复杂,控制以及操作也相对较为复杂与困难,况且费时费力,浪费资源,没有做到节约,控制简单等要求.
方案比较结论:
通过以上两种方案的比较我们发现通过使用STC89C52,即单片机进行设计的排队叫号系统更为简单实用,且电路连接起来电路比较简单,有益于再次外加扩展,检错等,并且使电路的集成化相比于由只具有单功能的集成芯片所组成的较复杂的电路集成模块具有更显著的优势,尤其是能用单片机进行程序控制,相比方案2的古板的机械控制更加简单灵活,可控性更好,所以我们采取方案1进行电路设计。
1.3器件选择:
本次我们选择使用的芯片为AT89C52:
见图3,4
图3实物图
图4管脚图
相关参数:
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,,32个双向I/O口,能通过对单片机进行编程,对I/O口,寄存器,存储器,中断等控制外围功能模块,使其完成用户所需功能,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
1)低功耗空闲和掉电模式,软件设置睡眠和唤醒功能;
2)兼容MCS51指令系统
3)3个16位可编程定时/计数器中断
4)2个外部中断源,共8个中断源
5)时钟频率0-24MHz
6)2个串行中断,可编程UART串行通道
2.单片机最小系统的设计
2.1设计原理
此次设计的单片机最小系统用于将输入的控制信息转换单片机的输出信号,用作控制与其相连的外围模块电路,为了使输出显示能够反映输入控制信号的应答,必须使单片机所构成的最小系统线能够正确,稳定的运行起来。
最小系统如图4所示:
单片机的驱动除了需要电源外,还需要晶振为系统提供稳定的时钟信号,并将相应的地址所存,片选信号与外部的所需电平相连接,使其能处于正常稳定的工作状态当我们将单片机的最小系统组建完成后便可以开始进行外围电路的设计,单片机最小系统便是我们此次进行设计的核心,因为小系统内部包括STC89C52及相关的少量分立分立元件,使其能够正常的工作后,才能再进行下一步,即相关功能电路的设计。
见图5:
图5单片机小系统
相关电路的设计:
如图6,7所示
图6MAX232电压转换电路
图7PL2303串口通信电路
3.按键矩阵的设计
3.1设计内容及要求
按键矩阵式此次设计的外围模块电路之一,用于对其单片机输入控制信号,如派对客户取号,服务人员呼叫下一位排队人员电路清零等功能,而稳定的直流电压源能为电路提供更好的外部体现。
大多数情况下,按键在被按下后可能出现的扰动,所以在程序的设计过程中要加入延时子程序用来去抖,分别用按键进行相应功能的输入控制。
3.2设计原理
单片机通过对案件矩阵的扫描判断矩阵中的哪一个按键被按下,产生一次脉冲对单片机产生作用并使单片机通过软件的检测和程序的响应控制输出来使其控制LCD及蜂鸣器的反应。
3.2.1键盘原理图
如图8所示:
图8键盘矩阵
这四个按键S0,S1,S2,S3分别和单片机的P3.2,P3.3,P3.4,P3.6四个I/O口相连接,
当有其中的按键被按下时,说明有一方输入了相关信息,在这里,我们定义S0-3口的功能分别为:
取号键,窗口1呼叫键,窗口2呼叫键,停止取号键。
当其中一个按键被触发时,单片机通过检测电平的变化,对输出端口进行控制,最终将输出信号转化在LCD或者蜂鸣器上,使按键的动作被形象化,给人以更加直观的感觉。
4.显示呼叫电路的设计
4.1显示呼叫电路(两部分)
1.蜂鸣器呼叫电路;(通过蜂鸣器发声,对客户提醒)
2.LCD显示电路;(将当前信息反馈到用户面前,显示直观)
4.2蜂鸣器设计
蜂鸣器在电路中起到提醒客户到服务窗口办理业务的提示音,能够使客户更快速的到既定窗口办理业务:
蜂鸣器由窗口呼叫按键控制,当单片机检测到护肩按键被按下时,触发蜂鸣器反应---发出响声,达到提醒目的.见图9:
图9蜂鸣器电路
4.3本次现实点路设计我们使用LCD1602作为显示器件。
4.3.1芯片相关资料:
LCD1602实物图及管脚图
4.3.2各管脚功能:
1602采用标准的16脚接口,其中:
第1脚:
VSS为电源地
第2脚:
VDD接5V电源正极
第3脚:
V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚:
RW为读写信号线,高电平
(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。
第6脚:
E(或EN)端为使能(enable)端。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据端。
第15~16脚:
空脚或背灯电源。
15脚背光正极,16脚背光负极。
4.3.3LCD显示电路:
连接原理:
按照LCD的16个管脚的连接要求,进行连接:
1脚接地,2脚接电源,3脚接可调电源,用来调节LCD的对比度
4脚接P1.0,5脚接P1.1,6脚接P1.2,7到14脚接P0口,15脚接
电源,16脚接地。
电路连接图,见图10:
此LCD通过接口与单片机的相应管脚进行连接,这样做,目的是为了使LCD
显示器方便被取下,安装,增加了设备的便捷性.
图10LCD1602接口电路
当LCD显示器按上面的方法与单片机正确连接时,便能达到正确现实的效果;
5.仿真及相关测试:
5.1响应程序下载到上位机中的情况:
5.1.1下载程序
当程序被连接到上位机准备下载到单片机时,.hex文件所显示的内容。
如图11所示:
图11
5.1.2准备下载:
当程序准备下载到单片机时,如图12所示:
图12
5.1.3正常下载
当程序顺利下载到单片机后:
如图13所示:
图13
5.2实物模拟:
5.2.1开始工作:
当单片机下载完正确程序后,开机显示如图14所示:
屏幕上出现“欢迎”字样,表示已进入了正常工作状态。
图14
5.2.2取号
当客户来前来取号开始工作状态如图15所示:
显示内容包括当前客户状态,以及等候人数。
图15
5.2.3呼叫
当服务窗口呼叫客户前来办理业务时,LCD屏显示如图16所示信息:
即客户到相应的窗口办理业务,及当前等待人数;
图16
上图实现的是呼叫第二位客户是应显示的信息。
当又有客户前来取号时的显示如图17所示:
图17
5.3结束叫号
当服务窗口将所等待的客户全部呼叫完毕时,LCD上会显示当前无人等候的信息,
如图18所示:
图18
收获体会
通过本次设计,我明白了只有将书本上的知识做到详细的了解加上融会贯通才能够通过本来的原理运用到实际,设计出符合一定要求的电子电路,即使是电路中的每一个小元件,都要考虑到其对整体电路的影响,甚至有时对电路细微部分的改动都可能得到意想不到的结果,所以设计电路不仅需要掌握比较全面的知识,还需要考虑到每个细节,考虑全局。
不仅要被高要求,还要自主高要求。
任何事情都不是一蹴而就的,只有走好每一步,才能够对自己知识的不足之处有更加深入地了解,在学习的过程中去弥补自己的不足,想要学好一个方面的专业知识仅仅依靠一本教科书是不够的,我们需要在任何时候都留心积累。
而深入的通过本次更加了解了差分放大电路在测量电路等重要场合中的广泛应用,任何一个基础的电路在灵活运用与组合之后便能发挥出人们想要的一些功能。
在本次设计过程中,我还学习了一些芯片的相关知识,由于现在电子电路的集成化越来越高,所以我们也应该学会使用集成元件。
通过本次的学习,我还学习使用了Quartus和Protus,AD,KEIL等软件的使用,这些软件为我们提供了一个简单容易操作平台,是我们在真正搭建电路前建立相应的仿真,其能帮助我们提前发现自己所设计电路的错误。
有利于我们正确的设计电路。
可是理论,即使是仿真,那些只是理想状态下的情况,所以在实际情况下我们还是会在测试时出现这样或那样的错误,这就需要我们去耐心的寻找我们的错误和不足,在实践中积累更多的动手经验,更需要我们的耐心。
在此出了增强对我们个人知识的丰富外还加强了同学之间的交流,相互协作的能力,遇到不懂的知识还可以利用网络查找相关的资料。
总的来说,在这忙碌的大约两周的时间里,我学到了很多东西,通过课设练习,更加深入的掌握了许多专业知识,同时在一定程度上提高了我的动手能力,和相关的专业技能。
在遇到的困难过程中,学会了自主通过理论知识结合实际解决相关问题。
同时我也明白了,只有付出才会有收获。
只有在不断的磨练自己的过程中,才能使自己的能力得到提升。
才能体会到,任何事情要想做好都是不容易的,只有踏踏实实才能够有所得。
元件清单
元件名
元件参数
元件数量
按键
5
蜂鸣器
1
普通电容
0.1uF
6
30pF
4
电解电容
10uF
1
晶振
12MHz
2
电阻
10k
1
4.7k
2
27O
2
1k
2
5.1k
1
可变电阻
10k
1
串口
11口
1
header
4针
1
2针
1
排阻
9*10k
1
STC89C52
1
MAX232
1
PL2303HX
1
LCD1602
1
参考文献
1.《数字电子技术基础》,吴友宇主编,清华大学出版社
2.《电子技术基础》(数字部分),康华光主编,高等教育出版社
3.《电子线路设计·实验·测试》第三版,谢自美主编,华中科技大学出版社
4.《新概念51单片机C语言教程,入门,提高》郭天祥著电子工业出版社
5.《电子技术基础课程设计》孙梅生等编著,高等教育出版社
6.《数字电子技术基础》(第三版)童诗白华成英主编高等教育出版社
附录:
一.总电路:
二.程序:
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//以下定义要用到的字符串数组
ucharcodet0[]="Welcome";
ucharcodet1[]="wait";//wp意为正在等待的人数
ucharcodet2[]="YourNo.is";
ucharcodet3[]="No.cometo";
ucharcodet33[]="No.window!
";
ucharcodet4[]="Queueisfull,";
ucharcodet44[]="comelater.";
ucharcodet5[]="Nobodyis";
ucharcodet55[]="waiting!
";
ucharcodet6[]="Nowthetotalwp";
ucharcodet66[]="numberis";
ucharnum,waiting,count;//num为所领号码,waiting为正在等待的人数
sbitlcden=P1^2;//液晶使能端
sbitlcdrw=P1^1;//"读"或"写"选择端,要置低
sbitlcdrs=P1^0;//写命令或数据选择端:
置0写命令,置1写数据
sbits0=P3^2;//领号键
sbits1=P3^3;//窗口1的叫号键
sbits2=P3^4;//窗口2的叫号键
sbits3=P3^6;//停止领号键
sbitadd=P3^5;//统计客流量
sbitbee=P1^4;//蜂鸣器端口
//函数声明
voiddelay(uint);//延时
voiddi();//蜂鸣
voidwrite_com(uchar);//向液晶写入命令
voidwrite_data(uchar);//向液晶写入数据
voidgo(uchar,uchar);//移动光标
voidshownum(uchar);//显示数字
voidshowstr(uchar*);//显示字符串
voidclear();//清空动态显示
voidinit();//初始化
voidkeyscan();//键盘扫描
//函数定义
voiddelay(uintn)
{
uinti,j;
for(i=n;i>0;i--)//不够精确地延时1ms
for(j=110;j>0;j--);
}
voiddi()
{
bee=0;
delay(100);
bee=1;
}
voidwrite_com(ucharcom)
{
lcdrs=0;//选择写命令
lcdrw=0;//"读写"选择写
P0=com;//液晶输入端接单片机P0口
lcden=1;//产生上升沿
delay(3);
lcden=0;
}
voidwrite_data(uchardat)
{
lcdrs=1;//选择写数据
lcdrw=0;
P0=dat;
lcden=1;
delay(3);
lcden=0;
}
voidgo(ucharx,uchary)
{
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