银行自动叫号系统 数电课设报告.docx

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银行自动叫号系统数电课设报告

课程设计任务书

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

工作单位：

信息工程学院

题目:

银行自动叫号系统的设计仿真与制作

初始条件：

ATMEGA16L，LCD1602，0.1uF电容，10K电位器，ISP下载线，微动开关

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

叫号系统的工作流程为：

抽号→排队→叫号

1．顾客按下抽号按键后，系统根据排队人数自动为顾客排号，LCD上显示：

“YourNo.isxx!

”。

系统最多一次可以排20个号码，当排完20个人时，再有人按叫号按键时，LCD上显示：

“Thequeueisfull,pleasewait”。

2．有4个窗口供顾客办理业务，当客服人员按下对应窗口的叫号按键时，LCD上显示：

“No.xxcometoNo.xwindow,please!

”。

当其他窗口叫号时，系统自动将号码后移一位。

要是排队的人为0，按下叫号按键后，LCD上显示：

“Sorry,thequeueisempty!

”。

3．上电清零，可由外部电池盒供电，也可由USB口接电源供电

时间安排：

布置任务：

2011.6.10新15楼；理论设计、安装调试及撰写设计报告：

最后一周；答辩：

2011.7.8鉴主15楼

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

银行自动叫号系统设计

摘要

本文设计了一套银行排队叫号系统。

该系统是以排队抽号顺序为核心，客户利用客户端抽号，工作人员利用叫号端叫号；通过显示器及时显示当前所叫号数，客户及时了解排队信息，通过合理的程序结构来执行排队抽号。

以提高排队等待效率，解决排队秩序混乱，前拥后挤等现象，实现排队自动化，规范化。

通过该系统的使用，客户不必为排队浪费大量精力，便于管理排队秩序，同时适应信息时代管理数字化的要求，提高服务水平与质量。

单片机技术是一门不可或缺的技术，对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切的联系。

近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。

单片机由CPU、一定容量的RAM和ROM构成，定时、计数和多种接口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。

而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次课程设计通过对它的学习、应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。

本设计利用ATMEGA16单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的银行叫号系统。

用一个按键抽号，4个按键叫号。

应用Proteus的ISIS软件和ICCV7forAVR软件来实现该叫号系统的设计与仿真。

该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。

І

Abstract

ThispaperhasdesignedalineQueuenumbersystem.Thesystemisbasedontheorderofthecorelinepumping,pumpingcustomersusingtheclientnumber,client'sstaffcalledthenumbercallednumber;throughthedisplayshowsthecurrenttimethecallnumbers,customerslineuptokeepabreastofinformation,throughreasonableprogramstructuretoimplementthepumpinglinenumber.Toimprovetheefficiencyofwaitingtoaddressthequeuedisorder,extrusionandotherphenomenaaftertheformerowner,toachievelineautomationandstandardization.Throughtheuseofthesystem,customersdonothavetolineupwastingalotofenergy,easytomanagequeuingorder,whileadaptingtothedigitalinformationagemanagementrequirements,improveservicelevelsandquality.

Single-chiptechnologyisatechnologyessentialforourfutureworkandlifeandlearningareverycloselylinked.Inrecentyears,electronictechnologyandcomputerwiththerapiddevelopmentofcomputers,increasingthegradeofthemicrocontroller,itsapplicationsareconstantlyexpandinginindustrialcontrol,andadvancedscience,intelligentinstrumentsandmeters,householdappliances,automotive,officeautomationequipment,informationterminalsandcommunicationproductshasbeenwidelyusedinmodernelectronicsystems,themostimportantcorecomponentofintelligence.

ChipbytheCPU,someRAMandROMform,timing,countingandmultipleinterfacesinoneofthemicrocontroller.Itssmallsize,lowcost,powerful,widelyusedinsmartindustriesandindustrialautomation.The51seriesisthemosttypicalofthemicrocontrollerandthemostrepresentativeone.Thecurriculumdesignthroughitsstudy,theapplicationtoachievethestudy,design,developmentsoftwareandhardwarecapabilities.

ThisdesignusesATMEGA16microcontrollerdesignwithcharacterLCDdisplaywithasimplebankcallingsystem.Pumpingnumberwithakey,fourbuttonscalled.ApplicationofProteus'sISISsoftwareandICCV7forAVRsoftwaretoimplementthecallingsystemdesignandsimulation.Themethodofsimulationresultsistrue,accurate,savinghardwareresources.

Ⅱ

目录

摘要

Abstract

1.银行自动叫号系统总方案1

1.1方案一1

1.2方案二1

1.3方案三2

1.4系统方案对比论证2

2.单元电路的设计与元器件的选择2

2.1显示模块的选择论述2

2.2单片机的选择论述4

3总电路图及仿真6

3.1总电路图6

3.2分电路图7

3.2.1按键模块7

3.2.2单片机模块7

3.2.3液晶模块8

3.3仿真实现8

4安装调试出现的问题及解决10

5收获、体会及建议11

6附录12

6.1单片机程序C语言代码12

6.2元器件清单19

6.3实物图19

7参考文献20

1.银行自动叫号系统总方案

1.1方案一：

采用如图1所示的原理框图，通过按键给计数器脉冲，并通过译码器驱动数码管显示，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。

图1方案一系统方框图

1.2方案二：

采用如图2所示的原理框图，以ATMEGA16单片机为核心，利用微动开关抽号及叫号，经单片机处理后，输出到LCD1602上显示，完成排队取号流程。

图2方案二系统方框图

1

1.3方案三：

采用如图3所示原理框图，用微动开关进行抽号叫号，然后经由基本门电路进行处理，最后输出显示在数码管上。

基本门电路

数码管显示

叫号按键

抽号按键

图3方案三系统方框图

1.4系统方案对比论证

方案三最为麻烦，所需门电路很多。

方案一也有点麻烦，而且易受干扰。

方案二焊接连线最方便，所用元器件最少，程序调试也较容易。

综上所诉，选用方案二进行设计制作。

2.单元电路的设计与元器件的选择

2.1显示模块的选择论述

方案一：

数码管显示

2

图4DS18B20实物图

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管。

共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。

共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

优点：

亮度高，显示大。

驱动部份的软件简单。

缺点：

与液晶相比，耗电及体积大，占用引脚较多，显示内容较少。

方案二：

1602液晶作为显示

图51602液晶实物图

工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。

（16列2行）

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：

阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。

液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。

综上所述：

方案一，八段数码管显示的有用数据量较少，并且占用的单片机的引脚较

3

多；方案二，LCD1602对工作的环境温度、湿度有较高的要求，可以显示的数据量多，可以直观的表示数据。

本次课程设计的工作温度为零到室温以上15度，可以估计为0度到50度范围内，符合LCD1602的工作要求，经综合比较本次课设采用LCD1602作为屏幕显示。

2.2单片机的选择论述

方案一：

51单片机

图651系列单片机引脚图

51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。

该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。

主要功能：

8位CPU·4kbytes程序存储器（ROM）（52为8K）；256bytes的数据存储器（RAM）（52有384bytes的RAM）；32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令；21个专用寄存器；2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）；一个全双工串行通信口；外部数据存储器寻址空间为64kB；外部程序存储器寻址空间为64kB；逻辑操作

4

位寻址功能·双列直插40PinDIP封装；单一+5V电源供电；

CPU：

由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；

RAM：

用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：

用以存放程序、一些原始数据和表格；

I/O口：

四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；T/C：

两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；

五个中断源的中断控制系统；

一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；

片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。

最高振荡频率为12M。

方案二：

AVR单片机

图7ATMEGA16单片机实物图

1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术,共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。

AVR单片机与51单片机相比具有一系列的优点：

1：

在相同的系统时钟下AVR运行速度最快；

2：

片内部的Flash、EEPROM、SRAM容量较大；

3：

所有型号的Flash、EEPROM都可以反复烧写、全部支持在线编程烧写（ISP）；

4：

多种频率的内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，零外围电路也可以工作；

5

5：

每个IO口都可以以推换驱动的方式输出高、低电平，驱动能力强；

6：

内部资源丰富，一般都集成AD、DA模数器；PWM；SPI、USART、TWI、I2C通信口；丰富的中断源等。

目前支持AVR单片机编译器的语言主要有汇编语言、C语言、BASIC语言等。

其中C编译器主要有CodeVisionAVR、AVRGCC、IAR、ICCAVR等，C语言编译器由于它具有功能强大、运用灵活、代码小、运行速度快等先天性的优点，使得它在专业程序设计上具有不可代替的地位。

综上所述：

AVR单片机相较51单片机而言，性能更优越，外围电路简单，因此本次设计选用方案二所述的AVR单片机（ATMEGA16）。

3总电路图及仿真

3.1总电路图

总电路仿真图如图8所示。

液晶的D0-D7口接单片机的ADC口，按键1代表抽号按键，按键2、3、4、5分别代表窗口1、2、3、4对应的按键。

程序烧写入单片机中，相应的按键按下后，经由单片机分析处理，再显示在液晶上。

图8总电路图

6

3.2分电路图

3.2.1按键模块

按键模块的电路连接如图9所示。

图9按键模块电路连接

3.2.2单片机模块

单片机模块的连接如图10所示。

由于AVR单片机内部自带上电复位电路和内部晶振，所以实际焊接时不用焊上电复位电路，晶振选择内部1MHZ的RC振荡。

液晶与单片机的ADC口相连接，所以实际焊接时AVCC要接电源。

图10单片机模块

7

3.2.3液晶模块

液晶模块的连接如图11所示。

实际焊接时，3脚还要接一个电位器。

图11液晶模块电路

3.3仿真实现

上电清零，按下任意窗口对应的按键，液晶上的显示如图12。

图12

按下抽号按键，按到第5下时，液晶上的显示如图13。

8

图13

此时再按下一号窗口对应的按键，液晶上的显示如下图所示。

图14

排完20人，再按抽号按键时，液晶上的显示如下所示。

图15

由以上仿真结果可知，仿真设计完全满足设计要求。

9

4安装调试出现的问题及解决

问题及相应解决一：

用彩虹线连接液晶的D0-D7口与单片机的ADC口，线头金属外露，导致多处短路。

后来用导线重新焊接得以解决。

问题及相应解决二：

用progsip1.66给单片机烧写程序时，由于刚开始未下载驱动，程序下不进去，后来下载驱动后得以解决。

10

5收获、体会及建议

通过查阅相关书籍、网上资料和一些仿真实例，做成了现在的排队叫号系统。

此系统采用LCD1602显示，做起来比较简单，其中设立了4个处理窗口，根据需要还可以自行增加，具有较好的扩展功能。

本设计虽不及现今比较成熟的产品，不过对需求不是很高的人还是可以的。

从此次设计中，我学到了很多，对没有掌握的知识都有了一定的了解。

通过本次课程设计，我更加深刻认识到学单片机就是要多实践，灵活运用自己所学知识到自己的作品当中。

在程序设计过程中遇到的很多问题，阻碍设计的过程，通过总结，深深体会到程序设计的时候模块化处理的重要性，可以先画好程序流程图，然后各个模块各个击破。

同时遇到问题时可以同学之间相互讨论、回到书本在学习，更有助于加深对所学知识的理解。

虽然设计过程中遇到了很多困难，但是在解决这些问题的过程无疑是对自身专业素质的提高。

当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。

此次的设计不仅增强了自己在专业设计方面的信息，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，为以后的学习方向明确了重点。

另外在这次设计中我遇到了不少的问题，针对不同的问题我采取不同的解决方法，最终一一解决了。

在我们遇到不懂得问题时，利用课本上、参考书上的知识，以及网上的资料最终解决问题。

和同学之间相互讨论，询问老师。

最后感谢学校安排的这次课设，让我学到了很多！

感谢老师的指导，让我受益匪浅！

11

6附录

6.1单片机程序C语言代码

/**********************************************************************

*硬件材料：

用M16单片机、4个独立按键（代表四个窗口营业员消号控制端）、

1个独立按键叫号（顾客使用）*

*目的：

使人们免于排队浪费时间和体力，能在排队的时间里处理个人事务*

*用途：

银行的排队，医院的挂号等等*

*功能：

实现自动排队并完成叫号，设置一个排号按键，以及四个柜台用消号

按键。

当按下叫号键时，1.若队列不满，LCD显示"YourNo.is01!

"的字样。

2.若队列已排满，LCD显示"Thequeueisfull,pleasewait"的字样。

当按下消号键时，1.若队列无人，LCD显示"Sorry,thequeueisempty

!

"的字样。

2.若队列有人，LCD显示如"No.01cometoNo.1

window,please!

"的字样。

*

*时钟频率：

内部1M*

*编译环境：

ICC-AVR6.31*

*仿真：

1.DOFLYmini80E（51转AVR）2.Proteus7.5*

*编程：

yy*

*显示：

用LCD1602显示如"No.01cometoNo.1window,please!

"的字样*

*结果：

实验通过*

*要求：

通过控制4个独立按键实现窗口控制消号，一个键实现叫号。

最大累计

允许20人排队，当排队人数超过此人数是系统显示停止排队*

***********************************************************************/

#include

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

ucharprompt1[]="YourNo.is00!

";//1062第一行显示的字符

ucharprompt2[]="No.00cometoNo";//1062第一行显示的字符

ucharprompt3[]=".0window,please!

";//1062第二行显示的字符

ucharprompt4[]="Thequeueis";//1062第一行显示的字符

ucharprompt5[]="full,pleasewait";//1062第二行显示的字符

ucharprompt6[]="Sorry,thequeue";//1062第一行显示的字符

ucharprompt7[]="isempty!

";//1062第二行显示的字符

staticuintnum_count=0;//排队叫的号码

uintrank_number[20]={0};//排队叫号存储的数组

uintnum=0;//窗口消的号码

intRankFlag=0;//叫号的标志

intClearNumFlag=0;//消号的标志

staticuintLengthFlag=0;//队列长度叫一次号时+1，消一次号时-1

/*****************************************

LCD1602端口RS、RW、EN的定义

*****************************************/

#defineRS_CLRPORTC&=~BIT（PC4）

12

#defineRS_SETPORTC|=BIT（PC4）

#defineRW_CLRPORTC&=~BIT（PC5）

#defineRW_SETPORTC|=BIT（PC5）

#defineEN_CLRPORTC&=~BIT（PC6）

#defineEN_SETPORTC|=BIT（PC6）

/*延时函数*/

voiddelay_us（unsignedintn）

{

if（n==0）

{

return;

}

while（--n）;

}

/*延时函数*/

voiddelay_ms（unsignedchari）

{

unsignedchara,b;

for（a=1;a

for（b=1;b;b++）;

}

/*****************************************

LCD1602*显示屏命令写入函数*

*****************************************/

voidLCD_write_com（ucharcom）

{

RS_CLR;

RW_CLR;

EN_SET;

PORTA=com;

delay_ms（5）;

EN_CLR;

}

/