邵阳学院毕业设计（论文）
毕业设计（论文）
课 题 名 称 基于单片机的银行排队系统的设计
学 生 姓 名 罗 航
学 号 1141301033
系、年级专业 信息工程系、11电子信息工程
指 导 教 师 王少杰
职 称 副教授
2015年 6月 1 日
邵阳学院毕业设计（论文）
摘要
随着中国的改革开放，在自由市场的交易中顾客的地位越来越高，不同的领域需要提供不同的服务，使消费者感觉到服务的安全和舒适已经成为商业竞争的重要手段。服务窗口是邮政、餐饮、交通等领域公司的社会印象的重要支柱。因此，排队管理系统的操作窗口是这个原因产生的，智能排队系统的使用，让客户变成排队等候业务取号排队，语音提示，有效的解决了餐饮等服务行业领域常见的顾客站立等待、服务混乱、人员冲突等问题，提高了服务的需求和增强了服务的水平。
此设计以STC89C52芯片为核心，该设计被划分成多个处理模块，主要有语音提示模块、取号模块、叫号模块、液晶显示模块等几个模块，当硬件系统和软件系统相组合将实现所需的功能问题。其工作流程是：排队人员按键取号，轮到本人时语音提示本人到哪个窗口办理业务，VIP 有专门的VIP 窗口，有VIP 排队时VIP 窗口VIP 排队优先，无VIP 时VIP 窗口正常排队。
本文对世界上各国的研究成果和理论进行了粗略的阐述。描述了银行排队系统的整体设计过程和原理。给出了详细的电路图。对系统的实物进行了调试并且给出了调试的结果。总结了本次完成的任务，通过实践发现了设计进程中出现了的问题，并对设计的未来规划作了研究。
关键词：排队系统 ；液晶显示 ；语音提示
I
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Abstract
As China's reform and opening up and in the free market trading customer status more and more high, different areas will need to provide different services, make consumers feel the safety and comfortable service has become an important means of commercial competition. Is the postal service window,
catering, traffic areas such as an important pillar of social impression of the company. Queuing management system, therefore, the operation of the window is for this reason, the use of intelligent queuing system, make customer business take the queue waiting in queue, voice prompt, effectively solve the food and beverage service industry fields such as common customers stand waiting, service problems such as chaos, staff conflict, improve the service demand and enhance service level.
So I'm going to design a bank queuing system based on single chip microcomputer. This design STC89C52 chip as the core, the design is divided into multiple processing module, voice module, take the main module, snarling module, liquid crystal display module and so on several modules, when combined hardware system and software system will achieve the desired function. Its working process is: line personnel take number keys, which I voice prompt when I turn to the window to handle business, VIP special VIP window, a VIP line at VIP VIP priority queue window, no VIP VIP window when the normal line.
In this paper, the research results and theory of all countries in the world are roughly described. Describes the bank queuing system of the whole design process and principle. The detailed circuit diagram is given. On the system of physical commissioning and debugging results are given. Summarizes the tasks to complete, through practice discovered the problems appeared in design process, and the design of the planning in the future.
Key words: queuing system; Liquid crystal display; Voice prompt
II
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目录
摘要 ..................................................................................................................... Ⅰ Abstract ............................................................................................................. Ⅱ
1绪论 ......................................................... 1
1.1 课题背景 . .................................................. 1
1.1.1 国内外现状 . .............................................. 1
1.1.2 发展趋势 . ...................................................................................... 2
1.2本文主要研究的内容和任务 ................................... 2
1.3 本章小结 . .................................................. 3
2 排队系统的整体设计方案分析 . ...................................................................... 4
2.1设计的总架构 ............................................... 4
2.2 设计的思路 . ................................................ 5
2.2.1 单片机的选择 . ............................................ 5
2.2.2 显示模块 . ................................................ 6
2.2.3 语音提示模块 . ............................................ 6
2.3 本章小结 . .................................................. 6
3系统的硬件电路设计 . ....................................................................................... 7
3.1系统的整体原理图 ........................................... 7
3.2 单片机的控制电路设计 ....................................... 7
3.2.1 STC89C52的功能说明 ...................................... 7
3.2.2 时钟电路设计 . ............................................ 9
3.2.3复位电路设计 ............................................ 10
3.3 LCD1602显示电路 .......................................... 10
3.4语音提示电路 .............................................. 12
3.5 本章小结 . ................................................. 12
4软件设计与仿真 .............................................................................................. 12
4.1 软件的开发环境 . ........................................... 13
4.1.1 开发环境keilC51介绍 .................................... 13
4.1.2 protues 仿真环境 ........................................ 14
4.2 系统软件设计 . ............................................. 14
4.2.1 单片机的主程序流程 ...................................... 14
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4.2.2 按键的检测 . ............................................. 14
4.2.3 LCD1602显示 ............................................ 15
4.3 电路仿真 . ................................................. 16
4.3.1 取号时的系统仿真 ........................................ 16
4.3.2 叫号时的系统仿真 ........................................ 17
4.4本章小结 .................................................. 20
5系统的调试和总结 .......................................................................................... 21
5.1 系统硬件的实现 . ........................................... 21
5.3 系统集成和测试 . ........................................... 24
5.4 本章小节 . ................................................. 24 6总结和展望 ....................................................................................................................................... 25
6.1 论文主要完成的工作 ........................................ 25
6.2 问题和前景展望 . ........................................... 25 参考文献 .................................................................................................................................... 26 附录（元件清单） ................................................................................................................. 28
致谢 . ......................................................... 32
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1绪论
1.1 课题背景
随着中国的改革开放，在自由市场的交易中顾客的地位越来越高，不同的领域需要提供不同的服务，使消费者感觉到服务的安全和舒适已经成为商业竞争的重要手段。服务窗口是邮政、餐饮、交通等领域公司的社会印象的重要支柱。因此，排队管理系统的操作窗口是这个原因产生的，智能排队系统的使用，让客户变成排队等候业务取号排队，语音提示，有效的解决了餐饮等服务行业领域常见的顾客站立等待、服务混乱、人员冲突等问题，提高了服务的需求和增强了服务的水平。
随着客户量越来越多，站立等待的排队方式实在是力所不及，不能适应21世纪智能化的潮流观念。让人们站立排队等候也与顾客是最重要的理念相违背。随着智能化生活观念的普及，通过计算机实现的智能排队由此而生。顾客站立费时费力的的排队等候得到了有效的改善，现在智能化的排队系统已经在生活中广泛的应用。
排队系统和传统的排队没有本质上的区别, 只是让由平常的顾客站立排队变为取号排队、排队等候、语音提示, 让早来早排的理念得到了更好的实现，防止了插队现象的发生和由此而产生的人员冲突，不仅优化了服务和工作环境, 而且提高了服务效率和质量，防止了因排队而产生的人员冲突, 使社会公共秩序得到了改善、创造了和谐的社会环境。有效的解决了银行、邮政、餐饮等领域经常存在的站立等候、排队混乱的问题。
现今在世界的银行、餐饮等领域智能化的排队系统被广泛的接受和使用，国内的改革开放以来，这种科技带来的方便也越来越被接受和应用。
1.1.1 国内外现状
排队系统通过算法模拟了顾客排队过程，客户通过显示屏或者按键等进行取号，然后在等待区等候叫号，替代各种服务类窗口普遍的让客户站立等待的流程，完成了系统帮助顾客进行排队的流程，可用于各种窗口类服务行业。
排队系统观念在20世纪的六、七十年代提出，在欧美等西方发达国家最先开始流行，后来迅速得到普及和使用。以前的排队，顾客先得到一个预先准备好的号码，轮到该号时，服务员再通知顾客。经过多年的研究，排队理论得到了发展，经过多年的理论研究，在20世纪初得到了随机服务系统理论的最早成果，20世纪40年代年左右排队理论开始在管理和交通等领域被应用。
在中国，排队系统观念传过来的时间也不长，在1998年国内这方面的技术才起步，所以中国的排队技术产品的经营活动起步比较晚。在发展期，国内对排队系统的生产有 1
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了新的理解。服务行业也看到了这种技术的优势，顾客对这种效率高的排队方式也渐渐的习惯了。
1.1.2 发展趋势
如今根据不同的需求排队系统有许多的设计方案，常见的有：取号有按键式排队取号，触屏式和无线式排队取号。显示的有LCD 显示、LED 显示、PDP 显示等。
从排队系统的发展过程来研究，可以主要分为三个不同的时期，分别为单片机、PC 式、嵌入式三种核心结构，适用的领域也都不相同，嵌入式是当今最火热的技术。
基于单片机的银行排队系统的运行流程十分的简单，可以实现基本需求的功能，成本较低和安全是它最大的特点，但是相比与其他类型的系统也有不足的地方，如接口电路复杂和功能简单，这是智能化排队系统的早期产品，扩展功能十分有限，但是，对于本课题需要解决的实际问题已经足够。
因为21世纪科学技术的进步，当今流行的产品是PC 机的结构模式。这类形式的特点是比较容易与所应用的领域兼容，数据是可以共同分享的，最大的缺点是设计和制造的价格比其他的类型贵，还有一个缺点是系统的结构不太严格。
嵌入式系统具有功耗小，特异性强，可靠性强的优点。因为系统自身没有自动开发的功能，必须使用一套开发环境和工具才能进行开发，用户对它进行修改需要有很强的嵌入式知识背景。它的应用范围包括网络设备、个性化产品、智能设备等，所以嵌入式系统具有较好的开发和发展前景。
1.2本文主要研究的内容和任务
本文提出的若干问题主要是基于单片机的银行排队系统，本文对整个的设计过程进行了规划，确定了系统设计中所要设计的主要模块及其实现方案，对不同模块的硬件和软件的设计进行了详细的描述。
本文主要对下面的几个部分进行了阐述：
第一:大概阐述了排队语音提示系统的设计背景、设计目标和设计影响，国内外的主流和缺点，还对智能排队系统的未来发展趋势进行了简略的概括。
第二:对能够实现排队系统的不同方案进行比较研究从而选择最佳的方案。表明了整个设计的框架的指导方向，介绍它的工作原理及运行流程。
第三:系统介绍了基于单片机的智能排队提示系统实现的硬件设计方案。对选用的STC89C52型微处理器,LCD 显示模块，SYN6288语音提示模块进行详细的介绍。
第四:对于单片机排队系统的每个部分的软件系统进行了细致描述，主要介绍了 2
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SYN6288语音提示，LCD 的显示模块。
第五:对系统的硬件和软件的调试和实现给出了详细的说明，阐述了软硬件的调试方法，最后做了本设计的总结和展望。
1.3 本章小结
本章主要针对该课题的背景及意义进行描述，对国内外的主流的此类系统进行了研究，对本系统的发展的潮流做了预测，知道了完成本设计所需要完成的主要任务和核心内容，以便更快的完成该课题的任务。
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2 排队系统的整体设计方案分析
2.1设计的总架构
在毕业设计的构思期间，我在网上查询了国内外各种设计的方案并且进行了比较，对系统硬件和相软件的设计做了比较详细的研究和分析，确定了设计系统的一个最好的方案，在接下来我将介绍整个设计方案的内容以及这个方案的优势和劣势。。
排队系统要能够最先完成计算机化，然后再完成人性化功能的设计要求，达到实现普通老百姓的生活服务。
图 2.1排队提示系统图
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图 2.2 总的流程图
2.2 设计的思路
整个设计的系统图2.1所示，系统由几个不同的模块共同构成，以单片机作为本课题的主控制单元，将系统分为几个不同的模块，由它们共同协作完成排队提示工作。 2.2.1 单片机的选择
MCU 的中文译为微控制单元，又被叫单片微型计算机，俗称单片机，它把计算机构成的主要部件集成在一块芯片上, 从而构成了一块小却能够处理多种简单任务的微型计算机。它具有体积小、可靠性高、控制能力强等特点。
单片机从出现到今天发展迅速，种类很多，不同型号的单片机功能和引脚都不一样。 电子产品的水平是不同的，为了应对能源需求不断提高的要求，低功耗成为趋势。CMOS 工艺已成为当前微处理器的主流。微处理器经过不断的研究和发展，从最开始的4位、
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再到8位，如今最高的甚至可以到32位，64位，现在8位的单片机已经占据了大部分的低端市场。
STC单片机可以完全兼容8051系列单片机，具有运行稳定性强、功耗小和市面上价格比较便宜等特点。 2.2.2 显示模块
咱们在很多应用系统中经常会用到显示器，显示器有很多种分类，接下来将对这些显示器进行比较。
七段数码管（也称为七段LED 数码管）是由七个离散的发光二极管集成在一起排列成8字形成的，用于显示十进制数字。因为本设计的要求是要显示多个号码数字，使用LED 显示就会显得很繁琐，这与本设计的要求背道而驰。
点阵式的LCD 显示器的功耗很低，但具有很高的分辨率，并具有灵活的显示图形，文字，数字和其他的效果。所以在很多设计中使用非常的广泛。现在实现整个液晶显示的功能可以应用专门驱动I 2C ，购买的LCD 很多有提供现成的功能模块，根据资料就能够实现LCD 的显示，这样不仅仅简化了本课题的设计，而且还有效的减短了开发的时间。
2.2.3 语音提示模块
本次的语音模块采用的语音芯片是SYN288。宇音天下科技公司于2002年最早研发出中国首款语音合成芯片OSYNO6188。SYN6288语音合成芯片是这个公司最新推出的产品，继承了OSYNO6188语音芯片的优良特色，SYN6288智能化水平和语音合成效果均获得了大幅度的进步，是一款真正面向中高端行业应用市场的中英文语音合成芯片。
SYN6288语音合成芯片的出现，将会使得智能化的语音系统得到广泛的应用和研究，推动人工语音的发展。
2.3 本章小结
在本章中，基于单片机的排队语音系统分为了几大模块，而且对设计中的每个模块进行了细致的分析，阐述了该课题的大概框架和主要的模块设计。
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3系统的硬件电路设计
3.1系统的整体原理图
图 3.1 整体原理图
3.2 单片机的控制电路设计
3.2.1 STC89C52的功能说明
STC89C52是STC 公司出产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具备 8K 在系统可编程Flash 存储器。其引脚图如下：
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图 3.2 STC89C52单片机引脚分布图
单片机引脚功能：
（1）电源引脚
VCC ：电源正（一般接+5V电源）。 VSS ：电源接地端。
（2）时钟引脚
XTAL1和XTAL2：外接晶振引脚。晶振信号直接加在XTAL1和XTAL2两端。 （3）端口引脚
P0.0-P0.7：P0口，8位双向口线。
P1.0-P1.7：P1口,P1口是拥有一个内部上拉电阻的8位准双向I/O接口。 P2.0-P2.7：P2口,8位双向口线，拥有内部上拉电阻。
P3.0-P3.7：P3口,P3接口是8位的带内部上拉电阻的准双向I/O接口，可以驱动4个TTL 门电流。P3接口也可作为STC89C52单片机的一些特殊功能接口，如下所示： P3.0 RXD(串行数据输入口) 。 P3.1 TXD（串行数据输出口）。 P3.2 /INT0（外部中断0）。
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P3.3 /INT1（外部中断1）。 P3.4 T0（定时器/计数器0外部输入） P3.5 T1（定时器/计数器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写脉冲）。 P3.7 /RD（外部数据存储器写脉冲）。
（4）复位引脚
RST ：当该引脚保持两个机器周期以上的高电平时，单片机便可恢复到初始状态。
（5）控制引脚
ALE/PROG、/PSEN、/EA/VPP构成了MCS-51的控制总线。 ALE/PROG：为地址锁存信号。
/PSEN：访问外部程序存储控制信号，低电平才有效。
/EA/VPP：程序存储器的内外部选通线，低电平才有效。当/EA=0时，不论是片内有无程序存储器，一概读取外部程序存储器程序。当/EA=1时，选通内部程序存储器中的程序，当片外程序存储器存放的指令读完后再读外部存储器指令。
（6）端口负载能力
单片机的端口均为双向准I/O端口，在系统中属于信号级，具有一定的负载实力。P0端口可带动8个LSTTL 负载，P1-P3端口输出可带动4个LSTTL 负载。 3.2.2 时钟电路设计
单片机时钟电路如下图3.3所示。一般电容取20-47pf ，晶体的振荡频率范围为0-12MHz 。单片机的时钟脉冲为单片机提供了一个基本时钟信号。本设计选择的晶振为11.0592M ，电容为33pf 。
图 3.3 时钟电路
单片机的时钟电路有内部时钟和外部时钟电路两种，咱们这里使用的是外部时钟。
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外接电容是用来对振荡器进行频率微调的，能够使振荡信号频率与晶振频率相一致，同时也可以起到稳定频率的作用，一般采用20PF 到30PF 的瓷片电容为最佳。
外部时钟方式常应用在多片单片机共同工作的状态下。 3.2.3复位电路设计
微处理器复位是使单片机和其他部件都恢复到原始的状态，只有通过单片机复位后开始初始工作后才可有序的执行程序而不会出差错。本课题设计的系统使用的是按键复位。
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直到系统电源稳定后，撤销复位信号。复位电路的基本要求是：上电时让单片机可靠复位，在断电时可以避免程序乱飞致使数据受到篡改。按键复位电路中，当按键没有按下时候，电路同上电复位电路。如果在机器运行过程当中，按下了复位键，会使得RST 引脚上的电位快速变成高电平，此高电平会延续到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。本课题使用的是手动的按键复位。其电路原理图如下：
图 3.4 按键复位电路
3.3 LCD1602显示电路
点阵字符型液晶显示器是用来显示字母、文字、数字等的显示器，因其具有重量轻、小体积、低功耗的特点，所以得到广泛的应用。液晶显示器LCD1602可以显示16*02即表示32个字符，具有的特点有：接+5V电压，对比度可调节；内含有复位电路；主要的技术参数如下:
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邵阳学院毕业设计（论文） 表 3.1 LCD1602主要技术参数表
图 3.5 LCD1602液晶显示电路图 表 3.2 LCD1602引脚功能表
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3.4语音提示电路
本设计的语音提示采用的是SYN6288芯片，而在仿真里没有此元器件，所以仿真改为了蜂鸣器，但是实物使用的是语音芯片，可以模仿真人声音，起到语音提示和引导客户的作用。蜂鸣器可分为电磁式和压电式两种，本课题选用的是压电式的蜂鸣器。由于protues 中找不到语音模块，所以使用最简单的蜂鸣器来当做语音提示电路。电路图如下：
图 3.6 蜂鸣器连接图
3.5 本章小结
总体的介绍了本设计的排队系统硬件的总体结构框图，并对液晶显示模块、SYN6288语音提示模块进行了较为详细的介绍，通过这一节的介绍，我们初步了解了本课题需要做的研究和要完成的工作内容。
4软件设计与仿真
一个排队系统要完整的实现它功能，不仅仅需要硬件的模块准确完美结合，更加需要有功能强、速度快、效率高的系统软件做支持。
本课题的软件设计采用了总分总的方式，先对要完成的功能的所需的软件进行整体的规划，勾画出总体的设计方案。再将总的软件划分为多个不同的功能模块，分配各部分要实现的具体任务，将这些模块化的函数在主函数中进行组合使用。这样完成设计的功能要求，具备可读性好，便于编制和扩充等长处。
本设计主要分为LCD 显示模块、取号模块、叫号模块、语音提示模块等等，各个模块之间需要协作和分工，大概要写按键驱动、液晶显示驱动、语音驱动等不同驱动，程序主要包含主控程序、用户排队处理程序、服务员操作控制程序等，使整个系统协调管
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理。
4.1 软件的开发环境
软件开发环境（IDE ）指的是为支持这两者维护和工程化开发而使用的一组软件，这当然必须要在基本硬件和宿主软件的基础上进行。
传统软件工程采用的是从时间角度对软件开发和维护的复杂问题进行拆分，把软件的开发到完成的流程分成几个不同阶段，每个阶段的开始和完成都有严格的执行标准，并且各自独立完成任务。对于两个相邻的阶段，前一阶段的结束就意味着之后阶段的开始，我们把它叫作为“瀑布模型”。随着计算机技术、软件技术和信息技术等的发展，软件的开发规模变得越来越复杂，功能变得越来越多和强，开始强调对系统中出现的对象进行分类，并建立不同类之间的结构层次关系。
4.1.1 开发环境keilC51介绍
Keil C51是美国Keil Software公司生产的具有51系列兼容单片机C 语言软件开发的系统。Keil C51生成的目标代码, 效率是非常的高，语句生成的汇编代码大都很紧凑，理解起来是很简单的。在开发大型项目时更加能够表现出高级语言的长处。 Keil 开发项目的周期和其他类似软件开发项目的周期差不多一样：
1. 创建汇编语言或C 语言的源程序文件
2. 执行编译源文件命令
3. 纠正源文件中出现的的错误
4. 通过汇编器和编译器中连接目标文件
5. 测试连接的应用程序
下图是Keil C语言的编译器及编译的全过程：
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图 4.1 Keil C语言的编译器及编译过程图
4.1.2 protues仿真环境
Proteus 仿真软件是英国Labcenter electronics公司出品的EDA 工具软件。它能够进行数字电路、模拟电路、模数混合电路的设计和仿真环境，而且还是目前世界上最完整、最先进的可使用多种处理器为控制器集成电路的设计和仿真环境。从protues 推出到今，经历20多年的使用、发展和改进，功能变得越来越强。
4.2 系统软件设计
完成本设计所需要的基本功能要求，再结合硬件可以将软件分LCD 的显示、语音提示、按键的驱动。
4.2.1 单片机的主程序流程
给系统上电后，系统开始进入工作状态，单片机最先进行的是初始化工作。先sbit 进行端口位的设置。然后对单片机的外部器件LCD1602显示器的初始化设置，按键检测工作，如检测到有按键按下，进入相应的按键程序，伴有语音提示的响应，处理完后回到按键检测状态。
4.2.2 按键的检测
无取号时按键按下清0，当有取号时，按键按下LCD 显示卡号。具体得流程图如下：其中A 单元存储的是连续的10个10进制数字，原存储的数字是4个连续单元存储的十六进制原始数字，而转换后的数字是10个连续单元的BCD 码号码（十进制）。
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图 4.2 按键检测图
4.2.3 LCD1602显示
LCD1602的显示过程如下：命令最先循环1*2次，执行换行命令，使LCD 输入地址切换到第二行，而后接下去的数据就可以显示到第二行 。执行过程中是定时器自动不断执行的，数据执行，执行的是循环读取A 单元和B 单元，并且将里面的BCD 码号码显示出来。
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图 4.3 液晶显示器显示图
4.3 电路仿真
4.3.1 取号时的系统仿真
取号的按键分为普通按键和VIP 按键。这种按键的设计主要还是依据银行的实际情况而定的。普通取号的客户能够到三个窗口中的任何一个去，而VIP 取号的客户只能到VIP 窗口。取号后LCD1602显示屏上会显示您取到的号码，叫号时会有语音提示，防止客户漏掉叫号，这也是为了实际的情况而设计的。从仿真的结果我们可以看到，取号的号码绝对不会重复，只有在复位时才会清零重新开始。
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图 4.4 取号时系统仿真图
4.3.2 叫号时的系统仿真
由于实际中有VIP 客户的存在，所以我专门设计了一个VIP 窗口，考虑到VIP 的客户比较少，如果VIP 窗口只给VIP 服务的话会很浪费窗口，所以在没有VIP 排队时，VIP 窗口是可以排普通用户的，这杜绝了窗口资源的浪费。在叫号时会有语音提示，由于protues 中没有SYN6288语音芯片，所以我改成了蜂鸣器，有语音提示这样就可以防止有客户遗漏叫号的，而且长按叫号健，可以再叫号，这样更加的避免了客户遗漏叫号的时机。从仿真中我们能够看到，叫号时不仅解决了VIP 和窗口浪费的矛盾，而且通过语音提示和再叫号尽可能的避免客户遗漏叫号时机。
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图 4.5叫号时系统仿真图
图 4.6叫号时系统仿真图
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图 4.7叫号时系统仿真图
图 4.8叫号时系统仿真图
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4.4本章小结
本章对软件的开发环境keilc 及仿真工具protues 软件进行了简单的介绍，详细的使用还需要大量的应用。并对系统的取号和叫号做了仿真，着重介绍了排队系统所能实现的几个重要的软件流程和能够实现的功能。
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5系统的调试和总结
5.1 系统硬件的实现 系统硬件的调试一般是在软件调试之前完成的，对硬件系统的明显故障要先进行排除，修改之后才能和各模块的软件程序相结合起来调试，这样就一步排除了故障。假如硬件调试不能通过的话，自然软件设计就不能够正常运行和实现，所以硬件的调试是整个系统能够完好运行的基础。硬件的调试从开始的布线、PCB 板的制作、焊接直到所有的模块连接组装完成之后开始进行调试。
最开始要做的是逻辑故障的检测，排除逻辑故障指的是在设计过程中线路错误的连接，使得功能不能够按照要求实现，或者是PCB 板的制造过程中工艺性错误而产生的原因。焊接过程中经常因为没按照标准焊接流程而出现电路的开路和短路，这需要认真比较以前所确定的原理图，发现不符合的地方并修改直至完全相同。排除电源故障。在电路工作期间会有因为元器件的损坏而影响系统不能正常工作，一般出现这种情况的原因有：元器件没用之前就已损坏了和因为在焊接或组装过程中的错误导致器件损坏。所以在焊接前应该认真检查元器件的型号、规格与设计要求。
本设计的硬件完成分割为两个部分，一部分为渐进的实现系统的各个不同的模块，包括LCD 显示屏、语音提示、各个按键等。
由于本设计的重点语音提示无法在论文中贴出图片，所以就没有测试的结果。为此我拍了一段视频以供查考。本设计使用的语言模块为SYN6288，是现在非常流行的语音模块，能够精确的模拟人声。
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图 5.1实物图
图5.2实物测试取号时的显示图
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图5.3实物测试叫号时的显示图
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5.2 系统软件的实现
系统软件的实现首先要做的是以各功能模块为单位，分别对每个功能模块进行调试，一般可以先在仿真工具上进行模拟，观察其是否可以实现基本要求的功能，要是能够运行成功的话，再将调试完的各个功能模块的这些程序配合到一块进行总的组合起来调试。大部分protues 仿真都能运行成功，程序下载到硬件系统上一般也能完美的运行，当然，这必须建立在硬件系统已通过硬件调试并成功的基础上。硬件调试在之前的设计中已经描述过了。
系统中经常会存在静态的故障或者比较固定的、常见的故障，这些故障在每一次的运行过程中都会重复的出现，这种情况下一般可以使用断点运行或单步运行的方法来对整个软件程序进行修改和调试。有些程序的错误可以根据提示查看和判断错误出现的地方，若出现错误，可以在提示出现错误的程序位置的前面设置一个断点，然后进行全速运行。当全速断点运行时没有发现错误，可以进行单步跟踪发现错误并修改至故障排除。按照这样的方法把整个系统错误排查干净，直到最后程序能够完美连续顺畅的全速运行。
5.3 系统集成和测试
在系统的硬件构造和软件构造建立起来以后。将各个模块的软件都调试完好再结合起来对整个系统进行调试。在最后的功能测试中，系统实现了本设计需要达到的功能要求，并且运行速度快，实时性强，稳定性好。达到了设计所需要的基本功能要求，这就算达到了预期设计的目的。
5.4 本章小节
本章主要是介绍了系统硬件实现和软件实现的方法，硬件和软件必须完美的结合在一起才能够完好的运行。最后必须将整个系统集成和调试，才能够算完成了预期的任务。
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6总结和展望
本设计使用8051系列单片机作为主控制器，结合软件系统实现了智能排队系统的基本功能，完成了对本课题的设计和实现的工作。但是要真正与目前市场上的各种排队系统相比较，还是有很大的差距。这说明，一个产品即便是做出来，要真正的投入到市场中，还需要更加复杂的功能实现，实时性更加的强，运行效率更加的高。所以，此时只能够算作一个初步的试验，真正的完成，还需要更多的努力。
6.1 论文主要完成的工作
经过一段时间的思考、设计、实践，最终完成了以下几方面的任务：
研究了国内外主流排队系统的结构和核心内容。并对未来排队系统的发展趋势做出了自己的展望和理解。
2. 分析了完成该设计要求需要完成的任务和基本功能。认真比较了多种设计可行方案并确定其中一个最适合自己的方案。
3. 在系统硬件设计中查找资料，对硬件系统所需的元器件进行了深入的了解进而选择了合适的芯片。设计了排队系统的主要模块，包括语音提示、LCD 显示模块、按键模块等。
4. 软件采用汇编语言，完成硬件各模块的驱动。
5. 对系统的硬件和软件集成进行了整体调试，实践显示系统运行稳定安全。
6.2 问题和前景展望
由于时间不足加上没有足够的项目经验，采用的系统调试方法过于简单。窗口的种类不够多样化不能满足不同的场所，希望在以后的学习中将进一步改善。
（1）在窗口类型服务问题上，本文设计了两种类型的窗口服务，在实际生活中有多类型，多种排队的现象，与实际真正的要求还差距很大，不能够灵活装备各类服务类型显得很不方便。
（2）由于只设计了叫号人工语音提示，没有设计取号时的语音提示，这还不够完善，如果取号也有提示那会更好的防止客户遗漏叫号。
本系统最佳用于中小型服务窗口，经济实用，并取得了一定的社会效应。由于时间的不足，本课题排队系统的设计只完成了基本功能。本设计还存在很多的缺点，需要花费更多的时间去研究，希望自己能够去改善，使得系统的功能能够更加多和更加的强。在成本不会增加太多的前提下，使客户享受到更多实用功能。
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邵阳学院毕业设计（论文）
参考文献
[1]张振荣.MCS-51单片机及实用教程[M].北京：人民邮电出版社，2010 [2]张克农 宁改娣. 数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2009 [3]黄同成 黄俊民 董建寅. 数据结构[M].北京：中国电力出版社，2007 [4]张金. 现代电子系统设计[M].北京：电子工业出版社，2010
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附录（元件清单）
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致谢
本课题的研究工作是在王少杰老师的精心指导下实现的。从论文的选题，开题，任务书，到最后的定稿，老师都给予很多耐心和细致的引导和教诲。王老师渊博的知识、发散性的思维方式、丰富的实践项目经验和朋友式的关心使我真的受益匪浅，这次的设计是我以后走上社会加入工作的一个实践阶段，对我以后的人生有重要的作用，在此，非常感谢老师的帮助
多谢老师和同学们在我遇到困难和问题时能够热心的给予帮助和建设性的意见支持。
在这次的设计中我遇到了很多的困难，幸好家人一直在鼓励我，给我信心，才使我能够顺利完成这次的任务。
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毕业设计（论文）
课 题 名 称 基于单片机的银行排队系统的设计
学 生 姓 名 罗 航
学 号 1141301033
系、年级专业 信息工程系、11电子信息工程
指 导 教 师 王少杰
职 称 副教授
2015年 6月 1 日
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摘要
随着中国的改革开放，在自由市场的交易中顾客的地位越来越高，不同的领域需要提供不同的服务，使消费者感觉到服务的安全和舒适已经成为商业竞争的重要手段。服务窗口是邮政、餐饮、交通等领域公司的社会印象的重要支柱。因此，排队管理系统的操作窗口是这个原因产生的，智能排队系统的使用，让客户变成排队等候业务取号排队，语音提示，有效的解决了餐饮等服务行业领域常见的顾客站立等待、服务混乱、人员冲突等问题，提高了服务的需求和增强了服务的水平。
此设计以STC89C52芯片为核心，该设计被划分成多个处理模块，主要有语音提示模块、取号模块、叫号模块、液晶显示模块等几个模块，当硬件系统和软件系统相组合将实现所需的功能问题。其工作流程是：排队人员按键取号，轮到本人时语音提示本人到哪个窗口办理业务，VIP 有专门的VIP 窗口，有VIP 排队时VIP 窗口VIP 排队优先，无VIP 时VIP 窗口正常排队。
本文对世界上各国的研究成果和理论进行了粗略的阐述。描述了银行排队系统的整体设计过程和原理。给出了详细的电路图。对系统的实物进行了调试并且给出了调试的结果。总结了本次完成的任务，通过实践发现了设计进程中出现了的问题，并对设计的未来规划作了研究。
关键词：排队系统 ；液晶显示 ；语音提示
I
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Abstract
As China's reform and opening up and in the free market trading customer status more and more high, different areas will need to provide different services, make consumers feel the safety and comfortable service has become an important means of commercial competition. Is the postal service window,
catering, traffic areas such as an important pillar of social impression of the company. Queuing management system, therefore, the operation of the window is for this reason, the use of intelligent queuing system, make customer business take the queue waiting in queue, voice prompt, effectively solve the food and beverage service industry fields such as common customers stand waiting, service problems such as chaos, staff conflict, improve the service demand and enhance service level.
So I'm going to design a bank queuing system based on single chip microcomputer. This design STC89C52 chip as the core, the design is divided into multiple processing module, voice module, take the main module, snarling module, liquid crystal display module and so on several modules, when combined hardware system and software system will achieve the desired function. Its working process is: line personnel take number keys, which I voice prompt when I turn to the window to handle business, VIP special VIP window, a VIP line at VIP VIP priority queue window, no VIP VIP window when the normal line.
In this paper, the research results and theory of all countries in the world are roughly described. Describes the bank queuing system of the whole design process and principle. The detailed circuit diagram is given. On the system of physical commissioning and debugging results are given. Summarizes the tasks to complete, through practice discovered the problems appeared in design process, and the design of the planning in the future.
Key words: queuing system; Liquid crystal display; Voice prompt
II
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目录
摘要 ..................................................................................................................... Ⅰ Abstract ............................................................................................................. Ⅱ
1绪论 ......................................................... 1
1.1 课题背景 . .................................................. 1
1.1.1 国内外现状 . .............................................. 1
1.1.2 发展趋势 . ...................................................................................... 2
1.2本文主要研究的内容和任务 ................................... 2
1.3 本章小结 . .................................................. 3
2 排队系统的整体设计方案分析 . ...................................................................... 4
2.1设计的总架构 ............................................... 4
2.2 设计的思路 . ................................................ 5
2.2.1 单片机的选择 . ............................................ 5
2.2.2 显示模块 . ................................................ 6
2.2.3 语音提示模块 . ............................................ 6
2.3 本章小结 . .................................................. 6
3系统的硬件电路设计 . ....................................................................................... 7
3.1系统的整体原理图 ........................................... 7
3.2 单片机的控制电路设计 ....................................... 7
3.2.1 STC89C52的功能说明 ...................................... 7
3.2.2 时钟电路设计 . ............................................ 9
3.2.3复位电路设计 ............................................ 10
3.3 LCD1602显示电路 .......................................... 10
3.4语音提示电路 .............................................. 12
3.5 本章小结 . ................................................. 12
4软件设计与仿真 .............................................................................................. 12
4.1 软件的开发环境 . ........................................... 13
4.1.1 开发环境keilC51介绍 .................................... 13
4.1.2 protues 仿真环境 ........................................ 14
4.2 系统软件设计 . ............................................. 14
4.2.1 单片机的主程序流程 ...................................... 14
邵阳学院毕业设计（论文）
4.2.2 按键的检测 . ............................................. 14
4.2.3 LCD1602显示 ............................................ 15
4.3 电路仿真 . ................................................. 16
4.3.1 取号时的系统仿真 ........................................ 16
4.3.2 叫号时的系统仿真 ........................................ 17
4.4本章小结 .................................................. 20
5系统的调试和总结 .......................................................................................... 21
5.1 系统硬件的实现 . ........................................... 21
5.3 系统集成和测试 . ........................................... 24
5.4 本章小节 . ................................................. 24 6总结和展望 ....................................................................................................................................... 25
6.1 论文主要完成的工作 ........................................ 25
6.2 问题和前景展望 . ........................................... 25 参考文献 .................................................................................................................................... 26 附录（元件清单） ................................................................................................................. 28
致谢 . ......................................................... 32
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1绪论
1.1 课题背景
随着中国的改革开放，在自由市场的交易中顾客的地位越来越高，不同的领域需要提供不同的服务，使消费者感觉到服务的安全和舒适已经成为商业竞争的重要手段。服务窗口是邮政、餐饮、交通等领域公司的社会印象的重要支柱。因此，排队管理系统的操作窗口是这个原因产生的，智能排队系统的使用，让客户变成排队等候业务取号排队，语音提示，有效的解决了餐饮等服务行业领域常见的顾客站立等待、服务混乱、人员冲突等问题，提高了服务的需求和增强了服务的水平。
随着客户量越来越多，站立等待的排队方式实在是力所不及，不能适应21世纪智能化的潮流观念。让人们站立排队等候也与顾客是最重要的理念相违背。随着智能化生活观念的普及，通过计算机实现的智能排队由此而生。顾客站立费时费力的的排队等候得到了有效的改善，现在智能化的排队系统已经在生活中广泛的应用。
排队系统和传统的排队没有本质上的区别, 只是让由平常的顾客站立排队变为取号排队、排队等候、语音提示, 让早来早排的理念得到了更好的实现，防止了插队现象的发生和由此而产生的人员冲突，不仅优化了服务和工作环境, 而且提高了服务效率和质量，防止了因排队而产生的人员冲突, 使社会公共秩序得到了改善、创造了和谐的社会环境。有效的解决了银行、邮政、餐饮等领域经常存在的站立等候、排队混乱的问题。
现今在世界的银行、餐饮等领域智能化的排队系统被广泛的接受和使用，国内的改革开放以来，这种科技带来的方便也越来越被接受和应用。
1.1.1 国内外现状
排队系统通过算法模拟了顾客排队过程，客户通过显示屏或者按键等进行取号，然后在等待区等候叫号，替代各种服务类窗口普遍的让客户站立等待的流程，完成了系统帮助顾客进行排队的流程，可用于各种窗口类服务行业。
排队系统观念在20世纪的六、七十年代提出，在欧美等西方发达国家最先开始流行，后来迅速得到普及和使用。以前的排队，顾客先得到一个预先准备好的号码，轮到该号时，服务员再通知顾客。经过多年的研究，排队理论得到了发展，经过多年的理论研究，在20世纪初得到了随机服务系统理论的最早成果，20世纪40年代年左右排队理论开始在管理和交通等领域被应用。
在中国，排队系统观念传过来的时间也不长，在1998年国内这方面的技术才起步，所以中国的排队技术产品的经营活动起步比较晚。在发展期，国内对排队系统的生产有 1
邵阳学院毕业设计（论文）
了新的理解。服务行业也看到了这种技术的优势，顾客对这种效率高的排队方式也渐渐的习惯了。
1.1.2 发展趋势
如今根据不同的需求排队系统有许多的设计方案，常见的有：取号有按键式排队取号，触屏式和无线式排队取号。显示的有LCD 显示、LED 显示、PDP 显示等。
从排队系统的发展过程来研究，可以主要分为三个不同的时期，分别为单片机、PC 式、嵌入式三种核心结构，适用的领域也都不相同，嵌入式是当今最火热的技术。
基于单片机的银行排队系统的运行流程十分的简单，可以实现基本需求的功能，成本较低和安全是它最大的特点，但是相比与其他类型的系统也有不足的地方，如接口电路复杂和功能简单，这是智能化排队系统的早期产品，扩展功能十分有限，但是，对于本课题需要解决的实际问题已经足够。
因为21世纪科学技术的进步，当今流行的产品是PC 机的结构模式。这类形式的特点是比较容易与所应用的领域兼容，数据是可以共同分享的，最大的缺点是设计和制造的价格比其他的类型贵，还有一个缺点是系统的结构不太严格。
嵌入式系统具有功耗小，特异性强，可靠性强的优点。因为系统自身没有自动开发的功能，必须使用一套开发环境和工具才能进行开发，用户对它进行修改需要有很强的嵌入式知识背景。它的应用范围包括网络设备、个性化产品、智能设备等，所以嵌入式系统具有较好的开发和发展前景。
1.2本文主要研究的内容和任务
本文提出的若干问题主要是基于单片机的银行排队系统，本文对整个的设计过程进行了规划，确定了系统设计中所要设计的主要模块及其实现方案，对不同模块的硬件和软件的设计进行了详细的描述。
本文主要对下面的几个部分进行了阐述：
第一:大概阐述了排队语音提示系统的设计背景、设计目标和设计影响，国内外的主流和缺点，还对智能排队系统的未来发展趋势进行了简略的概括。
第二:对能够实现排队系统的不同方案进行比较研究从而选择最佳的方案。表明了整个设计的框架的指导方向，介绍它的工作原理及运行流程。
第三:系统介绍了基于单片机的智能排队提示系统实现的硬件设计方案。对选用的STC89C52型微处理器,LCD 显示模块，SYN6288语音提示模块进行详细的介绍。
第四:对于单片机排队系统的每个部分的软件系统进行了细致描述，主要介绍了 2
邵阳学院毕业设计（论文）
SYN6288语音提示，LCD 的显示模块。
第五:对系统的硬件和软件的调试和实现给出了详细的说明，阐述了软硬件的调试方法，最后做了本设计的总结和展望。
1.3 本章小结
本章主要针对该课题的背景及意义进行描述，对国内外的主流的此类系统进行了研究，对本系统的发展的潮流做了预测，知道了完成本设计所需要完成的主要任务和核心内容，以便更快的完成该课题的任务。
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邵阳学院毕业设计（论文）
2 排队系统的整体设计方案分析
2.1设计的总架构
在毕业设计的构思期间，我在网上查询了国内外各种设计的方案并且进行了比较，对系统硬件和相软件的设计做了比较详细的研究和分析，确定了设计系统的一个最好的方案，在接下来我将介绍整个设计方案的内容以及这个方案的优势和劣势。。
排队系统要能够最先完成计算机化，然后再完成人性化功能的设计要求，达到实现普通老百姓的生活服务。
图 2.1排队提示系统图
4
邵阳学院毕业设计（论文）
图 2.2 总的流程图
2.2 设计的思路
整个设计的系统图2.1所示，系统由几个不同的模块共同构成，以单片机作为本课题的主控制单元，将系统分为几个不同的模块，由它们共同协作完成排队提示工作。 2.2.1 单片机的选择
MCU 的中文译为微控制单元，又被叫单片微型计算机，俗称单片机，它把计算机构成的主要部件集成在一块芯片上, 从而构成了一块小却能够处理多种简单任务的微型计算机。它具有体积小、可靠性高、控制能力强等特点。
单片机从出现到今天发展迅速，种类很多，不同型号的单片机功能和引脚都不一样。 电子产品的水平是不同的，为了应对能源需求不断提高的要求，低功耗成为趋势。CMOS 工艺已成为当前微处理器的主流。微处理器经过不断的研究和发展，从最开始的4位、
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邵阳学院毕业设计（论文）
再到8位，如今最高的甚至可以到32位，64位，现在8位的单片机已经占据了大部分的低端市场。
STC单片机可以完全兼容8051系列单片机，具有运行稳定性强、功耗小和市面上价格比较便宜等特点。 2.2.2 显示模块
咱们在很多应用系统中经常会用到显示器，显示器有很多种分类，接下来将对这些显示器进行比较。
七段数码管（也称为七段LED 数码管）是由七个离散的发光二极管集成在一起排列成8字形成的，用于显示十进制数字。因为本设计的要求是要显示多个号码数字，使用LED 显示就会显得很繁琐，这与本设计的要求背道而驰。
点阵式的LCD 显示器的功耗很低，但具有很高的分辨率，并具有灵活的显示图形，文字，数字和其他的效果。所以在很多设计中使用非常的广泛。现在实现整个液晶显示的功能可以应用专门驱动I 2C ，购买的LCD 很多有提供现成的功能模块，根据资料就能够实现LCD 的显示，这样不仅仅简化了本课题的设计，而且还有效的减短了开发的时间。
2.2.3 语音提示模块
本次的语音模块采用的语音芯片是SYN288。宇音天下科技公司于2002年最早研发出中国首款语音合成芯片OSYNO6188。SYN6288语音合成芯片是这个公司最新推出的产品，继承了OSYNO6188语音芯片的优良特色，SYN6288智能化水平和语音合成效果均获得了大幅度的进步，是一款真正面向中高端行业应用市场的中英文语音合成芯片。
SYN6288语音合成芯片的出现，将会使得智能化的语音系统得到广泛的应用和研究，推动人工语音的发展。
2.3 本章小结
在本章中，基于单片机的排队语音系统分为了几大模块，而且对设计中的每个模块进行了细致的分析，阐述了该课题的大概框架和主要的模块设计。
6
邵阳学院毕业设计（论文）
3系统的硬件电路设计
3.1系统的整体原理图
图 3.1 整体原理图
3.2 单片机的控制电路设计
3.2.1 STC89C52的功能说明
STC89C52是STC 公司出产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具备 8K 在系统可编程Flash 存储器。其引脚图如下：
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邵阳学院毕业设计（论文）
图 3.2 STC89C52单片机引脚分布图
单片机引脚功能：
（1）电源引脚
VCC ：电源正（一般接+5V电源）。 VSS ：电源接地端。
（2）时钟引脚
XTAL1和XTAL2：外接晶振引脚。晶振信号直接加在XTAL1和XTAL2两端。 （3）端口引脚
P0.0-P0.7：P0口，8位双向口线。
P1.0-P1.7：P1口,P1口是拥有一个内部上拉电阻的8位准双向I/O接口。 P2.0-P2.7：P2口,8位双向口线，拥有内部上拉电阻。
P3.0-P3.7：P3口,P3接口是8位的带内部上拉电阻的准双向I/O接口，可以驱动4个TTL 门电流。P3接口也可作为STC89C52单片机的一些特殊功能接口，如下所示： P3.0 RXD(串行数据输入口) 。 P3.1 TXD（串行数据输出口）。 P3.2 /INT0（外部中断0）。
8
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P3.3 /INT1（外部中断1）。 P3.4 T0（定时器/计数器0外部输入） P3.5 T1（定时器/计数器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写脉冲）。 P3.7 /RD（外部数据存储器写脉冲）。
（4）复位引脚
RST ：当该引脚保持两个机器周期以上的高电平时，单片机便可恢复到初始状态。
（5）控制引脚
ALE/PROG、/PSEN、/EA/VPP构成了MCS-51的控制总线。 ALE/PROG：为地址锁存信号。
/PSEN：访问外部程序存储控制信号，低电平才有效。
/EA/VPP：程序存储器的内外部选通线，低电平才有效。当/EA=0时，不论是片内有无程序存储器，一概读取外部程序存储器程序。当/EA=1时，选通内部程序存储器中的程序，当片外程序存储器存放的指令读完后再读外部存储器指令。
（6）端口负载能力
单片机的端口均为双向准I/O端口，在系统中属于信号级，具有一定的负载实力。P0端口可带动8个LSTTL 负载，P1-P3端口输出可带动4个LSTTL 负载。 3.2.2 时钟电路设计
单片机时钟电路如下图3.3所示。一般电容取20-47pf ，晶体的振荡频率范围为0-12MHz 。单片机的时钟脉冲为单片机提供了一个基本时钟信号。本设计选择的晶振为11.0592M ，电容为33pf 。
图 3.3 时钟电路
单片机的时钟电路有内部时钟和外部时钟电路两种，咱们这里使用的是外部时钟。
9
邵阳学院毕业设计（论文）
外接电容是用来对振荡器进行频率微调的，能够使振荡信号频率与晶振频率相一致，同时也可以起到稳定频率的作用，一般采用20PF 到30PF 的瓷片电容为最佳。
外部时钟方式常应用在多片单片机共同工作的状态下。 3.2.3复位电路设计
微处理器复位是使单片机和其他部件都恢复到原始的状态，只有通过单片机复位后开始初始工作后才可有序的执行程序而不会出差错。本课题设计的系统使用的是按键复位。
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直到系统电源稳定后，撤销复位信号。复位电路的基本要求是：上电时让单片机可靠复位，在断电时可以避免程序乱飞致使数据受到篡改。按键复位电路中，当按键没有按下时候，电路同上电复位电路。如果在机器运行过程当中，按下了复位键，会使得RST 引脚上的电位快速变成高电平，此高电平会延续到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。本课题使用的是手动的按键复位。其电路原理图如下：
图 3.4 按键复位电路
3.3 LCD1602显示电路
点阵字符型液晶显示器是用来显示字母、文字、数字等的显示器，因其具有重量轻、小体积、低功耗的特点，所以得到广泛的应用。液晶显示器LCD1602可以显示16*02即表示32个字符，具有的特点有：接+5V电压，对比度可调节；内含有复位电路；主要的技术参数如下:
10
邵阳学院毕业设计（论文） 表 3.1 LCD1602主要技术参数表
图 3.5 LCD1602液晶显示电路图 表 3.2 LCD1602引脚功能表
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邵阳学院毕业设计（论文）
3.4语音提示电路
本设计的语音提示采用的是SYN6288芯片，而在仿真里没有此元器件，所以仿真改为了蜂鸣器，但是实物使用的是语音芯片，可以模仿真人声音，起到语音提示和引导客户的作用。蜂鸣器可分为电磁式和压电式两种，本课题选用的是压电式的蜂鸣器。由于protues 中找不到语音模块，所以使用最简单的蜂鸣器来当做语音提示电路。电路图如下：
图 3.6 蜂鸣器连接图
3.5 本章小结
总体的介绍了本设计的排队系统硬件的总体结构框图，并对液晶显示模块、SYN6288语音提示模块进行了较为详细的介绍，通过这一节的介绍，我们初步了解了本课题需要做的研究和要完成的工作内容。
4软件设计与仿真
一个排队系统要完整的实现它功能，不仅仅需要硬件的模块准确完美结合，更加需要有功能强、速度快、效率高的系统软件做支持。
本课题的软件设计采用了总分总的方式，先对要完成的功能的所需的软件进行整体的规划，勾画出总体的设计方案。再将总的软件划分为多个不同的功能模块，分配各部分要实现的具体任务，将这些模块化的函数在主函数中进行组合使用。这样完成设计的功能要求，具备可读性好，便于编制和扩充等长处。
本设计主要分为LCD 显示模块、取号模块、叫号模块、语音提示模块等等，各个模块之间需要协作和分工，大概要写按键驱动、液晶显示驱动、语音驱动等不同驱动，程序主要包含主控程序、用户排队处理程序、服务员操作控制程序等，使整个系统协调管
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邵阳学院毕业设计（论文）
理。
4.1 软件的开发环境
软件开发环境（IDE ）指的是为支持这两者维护和工程化开发而使用的一组软件，这当然必须要在基本硬件和宿主软件的基础上进行。
传统软件工程采用的是从时间角度对软件开发和维护的复杂问题进行拆分，把软件的开发到完成的流程分成几个不同阶段，每个阶段的开始和完成都有严格的执行标准，并且各自独立完成任务。对于两个相邻的阶段，前一阶段的结束就意味着之后阶段的开始，我们把它叫作为“瀑布模型”。随着计算机技术、软件技术和信息技术等的发展，软件的开发规模变得越来越复杂，功能变得越来越多和强，开始强调对系统中出现的对象进行分类，并建立不同类之间的结构层次关系。
4.1.1 开发环境keilC51介绍
Keil C51是美国Keil Software公司生产的具有51系列兼容单片机C 语言软件开发的系统。Keil C51生成的目标代码, 效率是非常的高，语句生成的汇编代码大都很紧凑，理解起来是很简单的。在开发大型项目时更加能够表现出高级语言的长处。 Keil 开发项目的周期和其他类似软件开发项目的周期差不多一样：
1. 创建汇编语言或C 语言的源程序文件
2. 执行编译源文件命令
3. 纠正源文件中出现的的错误
4. 通过汇编器和编译器中连接目标文件
5. 测试连接的应用程序
下图是Keil C语言的编译器及编译的全过程：
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邵阳学院毕业设计（论文）
图 4.1 Keil C语言的编译器及编译过程图
4.1.2 protues仿真环境
Proteus 仿真软件是英国Labcenter electronics公司出品的EDA 工具软件。它能够进行数字电路、模拟电路、模数混合电路的设计和仿真环境，而且还是目前世界上最完整、最先进的可使用多种处理器为控制器集成电路的设计和仿真环境。从protues 推出到今，经历20多年的使用、发展和改进，功能变得越来越强。
4.2 系统软件设计
完成本设计所需要的基本功能要求，再结合硬件可以将软件分LCD 的显示、语音提示、按键的驱动。
4.2.1 单片机的主程序流程
给系统上电后，系统开始进入工作状态，单片机最先进行的是初始化工作。先sbit 进行端口位的设置。然后对单片机的外部器件LCD1602显示器的初始化设置，按键检测工作，如检测到有按键按下，进入相应的按键程序，伴有语音提示的响应，处理完后回到按键检测状态。
4.2.2 按键的检测
无取号时按键按下清0，当有取号时，按键按下LCD 显示卡号。具体得流程图如下：其中A 单元存储的是连续的10个10进制数字，原存储的数字是4个连续单元存储的十六进制原始数字，而转换后的数字是10个连续单元的BCD 码号码（十进制）。
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邵阳学院毕业设计（论文）
图 4.2 按键检测图
4.2.3 LCD1602显示
LCD1602的显示过程如下：命令最先循环1*2次，执行换行命令，使LCD 输入地址切换到第二行，而后接下去的数据就可以显示到第二行 。执行过程中是定时器自动不断执行的，数据执行，执行的是循环读取A 单元和B 单元，并且将里面的BCD 码号码显示出来。
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图 4.3 液晶显示器显示图
4.3 电路仿真
4.3.1 取号时的系统仿真
取号的按键分为普通按键和VIP 按键。这种按键的设计主要还是依据银行的实际情况而定的。普通取号的客户能够到三个窗口中的任何一个去，而VIP 取号的客户只能到VIP 窗口。取号后LCD1602显示屏上会显示您取到的号码，叫号时会有语音提示，防止客户漏掉叫号，这也是为了实际的情况而设计的。从仿真的结果我们可以看到，取号的号码绝对不会重复，只有在复位时才会清零重新开始。
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图 4.4 取号时系统仿真图
4.3.2 叫号时的系统仿真
由于实际中有VIP 客户的存在，所以我专门设计了一个VIP 窗口，考虑到VIP 的客户比较少，如果VIP 窗口只给VIP 服务的话会很浪费窗口，所以在没有VIP 排队时，VIP 窗口是可以排普通用户的，这杜绝了窗口资源的浪费。在叫号时会有语音提示，由于protues 中没有SYN6288语音芯片，所以我改成了蜂鸣器，有语音提示这样就可以防止有客户遗漏叫号的，而且长按叫号健，可以再叫号，这样更加的避免了客户遗漏叫号的时机。从仿真中我们能够看到，叫号时不仅解决了VIP 和窗口浪费的矛盾，而且通过语音提示和再叫号尽可能的避免客户遗漏叫号时机。
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邵阳学院毕业设计（论文）
图 4.5叫号时系统仿真图
图 4.6叫号时系统仿真图
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邵阳学院毕业设计（论文）
图 4.7叫号时系统仿真图
图 4.8叫号时系统仿真图
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邵阳学院毕业设计（论文）
4.4本章小结
本章对软件的开发环境keilc 及仿真工具protues 软件进行了简单的介绍，详细的使用还需要大量的应用。并对系统的取号和叫号做了仿真，着重介绍了排队系统所能实现的几个重要的软件流程和能够实现的功能。
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5系统的调试和总结
5.1 系统硬件的实现 系统硬件的调试一般是在软件调试之前完成的，对硬件系统的明显故障要先进行排除，修改之后才能和各模块的软件程序相结合起来调试，这样就一步排除了故障。假如硬件调试不能通过的话，自然软件设计就不能够正常运行和实现，所以硬件的调试是整个系统能够完好运行的基础。硬件的调试从开始的布线、PCB 板的制作、焊接直到所有的模块连接组装完成之后开始进行调试。
最开始要做的是逻辑故障的检测，排除逻辑故障指的是在设计过程中线路错误的连接，使得功能不能够按照要求实现，或者是PCB 板的制造过程中工艺性错误而产生的原因。焊接过程中经常因为没按照标准焊接流程而出现电路的开路和短路，这需要认真比较以前所确定的原理图，发现不符合的地方并修改直至完全相同。排除电源故障。在电路工作期间会有因为元器件的损坏而影响系统不能正常工作，一般出现这种情况的原因有：元器件没用之前就已损坏了和因为在焊接或组装过程中的错误导致器件损坏。所以在焊接前应该认真检查元器件的型号、规格与设计要求。
本设计的硬件完成分割为两个部分，一部分为渐进的实现系统的各个不同的模块，包括LCD 显示屏、语音提示、各个按键等。
由于本设计的重点语音提示无法在论文中贴出图片，所以就没有测试的结果。为此我拍了一段视频以供查考。本设计使用的语言模块为SYN6288，是现在非常流行的语音模块，能够精确的模拟人声。
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图 5.1实物图
图5.2实物测试取号时的显示图
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图5.3实物测试叫号时的显示图
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5.2 系统软件的实现
系统软件的实现首先要做的是以各功能模块为单位，分别对每个功能模块进行调试，一般可以先在仿真工具上进行模拟，观察其是否可以实现基本要求的功能，要是能够运行成功的话，再将调试完的各个功能模块的这些程序配合到一块进行总的组合起来调试。大部分protues 仿真都能运行成功，程序下载到硬件系统上一般也能完美的运行，当然，这必须建立在硬件系统已通过硬件调试并成功的基础上。硬件调试在之前的设计中已经描述过了。
系统中经常会存在静态的故障或者比较固定的、常见的故障，这些故障在每一次的运行过程中都会重复的出现，这种情况下一般可以使用断点运行或单步运行的方法来对整个软件程序进行修改和调试。有些程序的错误可以根据提示查看和判断错误出现的地方，若出现错误，可以在提示出现错误的程序位置的前面设置一个断点，然后进行全速运行。当全速断点运行时没有发现错误，可以进行单步跟踪发现错误并修改至故障排除。按照这样的方法把整个系统错误排查干净，直到最后程序能够完美连续顺畅的全速运行。
5.3 系统集成和测试
在系统的硬件构造和软件构造建立起来以后。将各个模块的软件都调试完好再结合起来对整个系统进行调试。在最后的功能测试中，系统实现了本设计需要达到的功能要求，并且运行速度快，实时性强，稳定性好。达到了设计所需要的基本功能要求，这就算达到了预期设计的目的。
5.4 本章小节
本章主要是介绍了系统硬件实现和软件实现的方法，硬件和软件必须完美的结合在一起才能够完好的运行。最后必须将整个系统集成和调试，才能够算完成了预期的任务。
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6总结和展望
本设计使用8051系列单片机作为主控制器，结合软件系统实现了智能排队系统的基本功能，完成了对本课题的设计和实现的工作。但是要真正与目前市场上的各种排队系统相比较，还是有很大的差距。这说明，一个产品即便是做出来，要真正的投入到市场中，还需要更加复杂的功能实现，实时性更加的强，运行效率更加的高。所以，此时只能够算作一个初步的试验，真正的完成，还需要更多的努力。
6.1 论文主要完成的工作
经过一段时间的思考、设计、实践，最终完成了以下几方面的任务：
研究了国内外主流排队系统的结构和核心内容。并对未来排队系统的发展趋势做出了自己的展望和理解。
2. 分析了完成该设计要求需要完成的任务和基本功能。认真比较了多种设计可行方案并确定其中一个最适合自己的方案。
3. 在系统硬件设计中查找资料，对硬件系统所需的元器件进行了深入的了解进而选择了合适的芯片。设计了排队系统的主要模块，包括语音提示、LCD 显示模块、按键模块等。
4. 软件采用汇编语言，完成硬件各模块的驱动。
5. 对系统的硬件和软件集成进行了整体调试，实践显示系统运行稳定安全。
6.2 问题和前景展望
由于时间不足加上没有足够的项目经验，采用的系统调试方法过于简单。窗口的种类不够多样化不能满足不同的场所，希望在以后的学习中将进一步改善。
（1）在窗口类型服务问题上，本文设计了两种类型的窗口服务，在实际生活中有多类型，多种排队的现象，与实际真正的要求还差距很大，不能够灵活装备各类服务类型显得很不方便。
（2）由于只设计了叫号人工语音提示，没有设计取号时的语音提示，这还不够完善，如果取号也有提示那会更好的防止客户遗漏叫号。
本系统最佳用于中小型服务窗口，经济实用，并取得了一定的社会效应。由于时间的不足，本课题排队系统的设计只完成了基本功能。本设计还存在很多的缺点，需要花费更多的时间去研究，希望自己能够去改善，使得系统的功能能够更加多和更加的强。在成本不会增加太多的前提下，使客户享受到更多实用功能。
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参考文献
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附录（元件清单）
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致谢
本课题的研究工作是在王少杰老师的精心指导下实现的。从论文的选题，开题，任务书，到最后的定稿，老师都给予很多耐心和细致的引导和教诲。王老师渊博的知识、发散性的思维方式、丰富的实践项目经验和朋友式的关心使我真的受益匪浅，这次的设计是我以后走上社会加入工作的一个实践阶段，对我以后的人生有重要的作用，在此，非常感谢老师的帮助
多谢老师和同学们在我遇到困难和问题时能够热心的给予帮助和建设性的意见支持。
在这次的设计中我遇到了很多的困难，幸好家人一直在鼓励我，给我信心，才使我能够顺利完成这次的任务。
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