基于51单片机的排队机叫号系统设计(编辑修改稿)

基于51单片机的排队机叫号系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

22 窗口叫号系统 MCU电路 窗口 LED 显示屏电路 市面上已有 的相关的产品的显示屏多采用 3 英寸点阵显示屏或 3 英寸数码管显示屏，各有利弊，点阵式显示屏可以显示汉字、字幕、数字，比较随意灵活，但是亮度不是很高，对于亮度要求很高的场合不太适合；数码管显示屏，只能显示数字或字幕，不能显示汉字，但是数码管亮度高，颜色饱满红润，看上去比较舒服。 总之各有利弊。 本设计中采用了数码管显示屏，应为其电路简单，易于操控，更加的节约成本。 采用了 英寸共阴极高亮红色 4 位 8 段数码管。 采用动态扫描的方式显示客户的号码。 数码管的驱动电路采用了 74HC573 来增加电流，驱动数码管的段。 对于位选 直接用单片机的 IO 来驱动，达到稳定显示的目的下，几乎用了最简单的方法来驱动电路。 数码管基本参数如图 223 所示，数码管驱动电路如图 224 所示。 青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 10 图 223 数码管基本参数 图 224 窗口 LED显示驱动电路 青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 11 主控电路硬件电路设计 主控 MCU 在整个的系统中充当着最重要的角色，他在整个系统中起到了系统宏观调节的作用，首先主控电路要通过曲线通信接收来自取号机的数据，将客户的取号存入系统之中，同时主控电路还要实时接收来自服务窗口的数据，本系统中设有 3 个服务窗口，分别对应 3 种不同的业务。 对 于来自窗口的请求数据，主控芯片接收后立即处理，判断之后将对应的客户号码发送到服务窗口和大厅的显示屏及语音系统。 强大的通信及数据处理就要求主控 MCU 要有强大的处理能力，才能时刻保持整个系统的运行畅通，不会出现数据丢失或发生错误等现象。 所以本系统中主控电路采用的是STC 公司出款的 STC12C5A60S2 1T 单片机。 STC12C5A60S2 1T 单片机，是 STC 出款的单时钟 /机器周期（ 1T）的单片机，是高速/低功耗 /高抗干扰的新型 8051单片机，兼容传统全部的 8051的指令代码，但提高了 810倍的速度。 内部拥有 MAX810 专用的复位电路， 2 路 PWM。 程序存储空间 60K；片上集成1280 字节 RAM；且具有双串口可同时通信。 STC12C5A60S2 系列单片机的内部结构如图 212 所示，包含中央处理器 (CPU)、程序存储器 (Flash)、数据存储器 (SRAM)、定时计数器、 UART 串口、 I/O 接口、高速 AD 转换、 SPI 接口、 PCA、看门狗及片内 R/C 震荡器和外部晶振体振荡电路等模块。 内部结构图如图 231 所示。 系统时钟源采用外部晶振 ，极大地提高了系统的数据处理速度，使得系统的处理速度 更加快速，能够快速收发无线通信，并能够快速处理数据信息。 是系统变得更加敏捷迅速。 强大的硬件支持，是系统的整个运行流畅完美。 青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 12 图 231 STC12C5A60S2 单片机内部结构图 STC12C5A60S2 外围电路如图 232 所示： 图 232 STC12C5A60S2 外围电路 语音及大厅显示硬件电路设计 语音模块采用的是 ISD 公司的 ISD4004 芯片。 ISD4004 语音芯片由美国 ISD 公司推出，芯片内部高度的集成化，振荡器、滤波器、除噪音、防大功率等均集于一体，仅仅需要几个 外围电路就可以构成一个很强大的语音青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 13 录制播放的系统。 通信方式采用 SPI 串行接口输入。 采样频率可分为 、 、 4KHZ，与所能录制的时间成反比，与音质成正比。 芯片存储器内的数据更是可以保存 100 年在短点的情况下，而且可以录制 10 次左右而不损坏。 市场上很多的电子产品均在采用此款芯片。 显示部分采用的是 LCD 12864 液晶显示，因为距离客户距离很进，这样可以更加直观形象的将信息传递给每一个客户。 LCD12864 液晶可以显示汉字、字母、数字符号等，这样就可以利用液晶同时显示 4个客户的信息，分别占据一行， 这儿样客户就可以提前看到自己被呼叫的相关信息。 语音部分电路设计 语音电路部分包括话筒输入部分、放音部分，还有语音芯片。 语音输入部分采用的是咪头话筒，该话筒体积小便于调试安装，内部电路如图 241所示： 图 241咪头话筒内部电路 咪头话筒技术参数资料如下图 242 所示： 图 242 咪头话筒技术参数 ISD4004 系列语音芯片 ISD40040 ISD4004 ISD40041 ISD400416 共 4青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 14 款不同的芯片，每种芯片的具体参数如下图 243 所示： 图 243 ISD4004系列芯片参数 本设计中采用的是 ISD400408 芯片， 8 分钟即可满足设计的需求， ISD400408 芯片可以分为 2400 段存储空间，即最多可以录制 2400 段录音，也可以连续的录音，读取每一段的其实地址即可放音。 驱动电路见下图 244 所示电路： 图 244 ISD4004 驱动电路 电路中对于 ISD4004 语音输入的 MIC 接口电路做了去耦滤波的处理，使得输入的声音信号更加清新平稳，尽量减噪音的影响。 放音电路采用了 LM386 芯片放大声音信号，使得输出的电压信号可以驱动较大点的喇 叭，省的声音更大更清晰，效果更好。 LCD 显示部分电路设计 此部分的电路设计与取号机部分的显示电路相同，具体电路及内容请参考 章节的内容。 此处不作重复声明。 MCU 电路设计 此部分的 MCU 为主控电路的 MCU 所控制，详情见主控电路 MCU 的具体参数说明及其青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 15 电路。 无线通信部分硬件电路设计 此节的无线通信部分为取号机、窗口、主控电路部分共同所有。 本文设计的无线通信系统采用的是 NRF24L01 无线通信模块。 极低的电流消耗：如果工作在正常模式下，发射的功率会为 6dBm 的 时候，电流会为 9mA，接收的时候有。 工作在掉电模式与待机模式的时候会更低。 基本参考数据如图 245 所示： 图 245 NRF24L01基本参数 NRF24L01 模块拥有 6 个独立的通道，在接收状态下， NRF24L01 能够收到 6 个通道的信号，见图 246 所示，每一个信号通道必须使用互不相同的地址，可以公用相同的数据频道，相当于 6 个发送的模块对应一个接收的模块可以实现。 只有通道 0 拥有可以设置为 40 位自身地址通道。 1~5 信号通道仅仅拥有 8 位自身和 32 位公用地址，但所有的数据通道都可以通过软件 设置为增强型。 NRF24L01 在收到某个通道的数据后会记录地址，紧接着会以此地址为应答地址发送应答信号。 发送数据端，信号通道 0 会被用作接收应答信号，所以，接受不发生错误，通道 0 要与发送端的地址相同，这样才能保证正常的运行。 青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 16 图 246 NRF24L01接收发送对应关系 NRF24L01 的外围驱动电路如下图 247 所示： 图 247 NRF24L01电路 NRF24L01 芯片的工作电压为 ， IO 可以直接输入 5V 电压，所以 IO 口可以直接与单片机的 IO 口相连，对于工作电压，本 文设计中使用的是通用的 工作电压，青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 17 采用的是 稳压芯片，具体的稳压转换电路如下图 248 所示： 图 248 AMS1117稳压电路 最后整个系统的 5V 电源均由 5V 开关电源提供，电流为 2A，方便使用和移动。 青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 18 第三章 排队机叫号系统的软件设计 软件部分的代码编写本设计中采用了 C 语言，简单明了，而且移植很方便，采用的编程软件为 keil4，一共分为 4 个大的部分：取号机部分代码、窗口叫号部分代码、主控+语音液晶显示部分代码、无线通信部分代码。 取号机软件设计 取号机代码的编写可以分为三个部分：打印机驱动部分、液晶显示驱动部分、无线通信部分，无线通信部分详情见附录 1。 设计流程图 本文在设计之前，对此部分做了流程图规划，具体内容如下图 311： 图 311 取号机软件设及流程 M150II 打印机部分 打印 57 点阵字符的时序图如图 312所示，首先由脉冲宽度为定时信号 Tn— Tn+1的打印脉冲 Pn 激励打印针 A 工作，然后由脉冲宽度为定时信号 Tn+1— Tn+2 的打印脉冲Pn+1 激励打印针 B 工作，同样的打印针 C 被打印脉冲 Pn+2 激励工作，打印针 D 被打印脉冲 Pn+3 激励工作，接着打印针 A 再次被打印脉冲 Pn+4 所激励。 按照这样的规律，打印针 A、 B、 C、 D 依次被连续的打印脉冲所激励，直到完成打印任务。 青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 19 图 312 打印机时序图 驱动程序及注释如下： include define uchar unsigned char define uint unsigned int define ASCSTART 0X20 define HEAD 4 define LET_PER_HEAD 4 define VOL_PER_LET 6 define LINE 9 uchar print _at_ 0x7fff。 uchar LetBuf[HEAD][LET_PER_HEAD]。 uchar PrtBuf[HEAD][LET_PER_HEAD]。 /* 源文件 / 文字 : !\$%amp。 \39。 ()*+,./0123456789:。 =? @ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\\] ^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}u 宽 高（像素） : 5708 字模格式 /大小 : 单色点阵液晶字模，纵向取模，字节倒序 /570 字节 数据转换日期 : 02813 9:44:55 青岛农业大学海都学院 工程系 电气本科毕业设计 20 */ uchar code ASCTable[][VOL_PER_LET] = { 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x06,0x5F,0x06,0x00, 0x00,0x07,0x03,0x00,0x07,0x03, 0x00,0x24,0x7E,0x24,0x7E,0x24, 0x00,0x24,0x2B,0x6A,0x12,0x00, 0x00,0x63,0x13,0x08,0x64,0x63, 0x00,0x36,0x49,0x56,0x20,0x50, 0x00,0x00,0x07,0x03,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x3E,0x41,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x41,0x3E,0x00,0x00, 0x00,0x08,0x3E,0x1C,0x3E,0x08, 0x00,0x08,0x08,0x3E,0x08,0x08, 0x00,0x00,0xE0,0x60,0x00,0x00, 0x00,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08, 0x00,0x00,0x60,0x60,0x00,0x00, 0x00,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02, 0x00,0x3E,0x51,0x49,0x45,0x3E, 0x00,0x00,0x42,0x7F,0x40,0x00, 0x00,0x62,0x51,0x49,0x49,0x46, 0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36, 0x00,0x18,0x14,0x12,0x7F,0x10, 0x00,0x2F,0x49,0x49,0x49,0x31, 0x00,0x3C,0x4A,0x49,0x49,0x30, 0x00,0x01,0x71,0x09,0x05,0x03, 0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36, 0x00,0x06,0x49,0x49,0x29,0x1E, 0x00,0x。