銀行排隊機系統(tǒng)設計

1、河北理工大學課程設計 題 目：銀行排隊機系統(tǒng) 姓 名： 學 院： 信息學院 班 級： 學 號： 同 組 人： 指導教師： 2011年 01月06日一、 需求分析排隊在日常生活中已經是一種很普遍的現(xiàn)象，隨著科技的發(fā)展，排隊系統(tǒng)應用而生。排隊叫號機是利用電腦的科學管理功能代替人為排隊系統(tǒng)，很好地解決了客戶在服務機構辦理業(yè)務時所遇到的各種排隊、擁擠和混亂現(xiàn)象，為客戶辦理業(yè)務帶來莫大的方便和愉悅。根據(jù)課程設計的要求，基本確定應用單片機來確定簡單的排隊叫號機功能。1、基于總體的考慮，首先對排隊機進行分析。排隊系統(tǒng)可以分為兩大部分。票務打印系統(tǒng)及窗口操作系統(tǒng)，為此首先需要設置一個總控制系統(tǒng)對它們進行控制。

2、2、票務打印系統(tǒng)（1）顯示發(fā)號機上的顯示屏使用液晶顯示，顯示對待辦業(yè)務的選擇；（2）輸入輸入過程即通過觸摸屏對業(yè)務進行選擇的過程；（3）輸出打印號票打印內容應該包括業(yè)務名稱、排隊號碼，打印機選用指針式打印機；3、窗口操作系統(tǒng)基本包括顯示屏、語言提示，叫號按鈕（1）顯示屏 使用點陣式LED顯示，顯示內容應該是下一個號碼以及辦理窗口；（2）語音提示語音播報時用語音的形式通過廣播或者音箱給人一提示信息。語音播報提示給人直觀、親切的感受特點，而且不需要用戶一直盯著提示屏或者排隊情況。選擇使用語音芯片，實現(xiàn)的功能應該是當操作員按下按鈕后，語音播放下一個辦理者的票號。（3）叫號按鈕設置叫號按鈕，以便于操作

3、員控制窗口模塊的顯示屏及語音提示。4、各個模塊的通信問題考慮通信距離為幾十米的范圍內，而且需要高有效的抗噪能力，選用目前廣為應用的RS485總線相連，互相通信，傳送數(shù)據(jù)。二、 概要設計（一） 根據(jù)排隊系統(tǒng)的實際情況，排隊系統(tǒng)的基本流程如下：休息區(qū)的顧客收到提示信息后前去相應窗口接受一對一服務需要辦理業(yè)務的顧客先到取號機根據(jù)自己需要選擇業(yè)務，并獲得打印出的排隊號票取到排隊號的顧客在休息區(qū)休息，注意大廳的提示信息窗口操作員按“下一位”當前窗口便顯示顧客排隊號同時開始語音播報：請XX到XX窗口服務顧客取票顧客休息等待顧客到窗口辦理業(yè)務營業(yè)員按鈕叫號排隊機排隊流程（二）系統(tǒng)設計方案如下：1、整個系統(tǒng)由

4、一臺主控器與多臺子控制器通過485總線相連，互相通信，傳送數(shù)據(jù)。主控制器接收子控制器的請求信息，對子控制器的請求作出應答。通信總控制器子控制器子控制器通信系統(tǒng)框架圖2、窗口操作子系統(tǒng)顯示屏子控制器窗口一窗口二窗口三鍵盤輸入模塊語音叫號顯示屏語音叫號顯示屏語音叫號窗口控制系統(tǒng)功能結構圖（1） 子控制器包括一個管理員鍵盤和多個窗口操作鍵盤，每個每個窗口操作鍵盤課通過硬件來設定、更改其所在窗口的窗口號。管理員鍵盤實現(xiàn)系統(tǒng)設置的功能，可以配置整個系統(tǒng)的密碼，系統(tǒng)時間，業(yè)務類型等一系列參數(shù)；窗口操作鍵盤可以向主控制器發(fā)出“下一位”來呼叫下一位顧客。同時，對于某些特殊情況要進行處理，例如某些緊急客戶排隊需

5、要優(yōu)先處理、顧客沒有聽到叫號的信息或者操作員暫時離開窗口，所以操作鍵盤需要能提供“優(yōu)先”、“重呼”、“暫?！钡刃畔⑻幚砉δ?。（2）整個系統(tǒng)中需要一個顯示牌來指示當前顧客應該到達某個串口辦理；同時每個窗口需要配置一臺相應的顯示牌，可以顯示當前窗口辦理的顧客號，以便提醒顧客前來辦理業(yè)務。（3）為了更直觀的提醒顧客，系統(tǒng)中還設置一個語音叫號控制單元，實時通過音箱播報顧客號和相應窗口號來提醒顧客辦理業(yè)務。3、票號打印子系統(tǒng)主控制器連接業(yè)務取號機的業(yè)務選擇鍵盤，用來接收顧客的按鍵信息與排隊請求信號。同時，還連接微型打印機，在接收到排隊請求信號后，依照當前的排隊情況，產生排隊號，并控制打印機的打印。打印機

6、電路顯示屏觸摸屏輸入復位電路主控制器票號打印系統(tǒng)框圖三、詳細設計（一）硬件設計1、主控制器設計基于成本控制和功能不需要很復雜的考慮，主控器選用單片機來實現(xiàn)。主控器即為RS485網絡中的主機，起著網絡服務器的作用，把RS485網絡上的多個CPU控制節(jié)點通過總線連接起來，構成一個完整的通信網絡系統(tǒng)，作為該排隊系統(tǒng)的主要控制單元，它的設計需要達到以下幾個要求：（1） 能夠順利的與其他CPU控制器通過RS485總線相連，組成可以相互通信、多CPU協(xié)同控制的網絡；（2） 具有基本的人機交互界面，可以接受顧客排隊請求的信息輸入；（3） 具有較大的數(shù)據(jù)存儲單元，以存儲顧客排隊信息，生成排隊號等；（4） 能驅

7、動打印機，由打印機打印出有相關信息的排隊票號；（5） 具有系統(tǒng)時鐘，記錄當前系統(tǒng)時間，需要萬年歷功能；（6） 能與PC機通信，傳遞取號、叫號等信息。打印機控制模塊RAMCPU系統(tǒng)時鐘控制模塊 串口0 串口1語音芯片 PC語音模塊i打印485總線主控制板模塊設計圖從主控器的設計要求可以看出，由于與各個子控制器采用RS485網絡，使用的是RS485協(xié)議；而與PC機通信采用的是RS232協(xié)議，所以主控制器可以使用兩套串口分別來連接RS485網絡以及和PC機通信：擴展一個較大容量的帶電池RAM可以在掉電情況下不丟失數(shù)據(jù)；配置一塊帶萬年歷功能的時鐘芯片，可以記錄完整系統(tǒng)時間。 在設計中，主控器的核心單元

8、CPU采用winbond公司的一個帶雙串口與MCS-51單片機相兼容的全新核心的微處理器W77E58，處理能力強，具有兩個全雙工串口免去擴展和兼容的麻煩，而且片內程序存儲器大，就該系統(tǒng)的程序來說已經足夠，不用擴展片外程序存儲器，節(jié)省了I/O口；排隊信息數(shù)據(jù)存儲方面，由于要在掉電的情況下保持大量的數(shù)據(jù)，所以選用了一塊32K容量、帶電池數(shù)據(jù)存儲器擴展；萬年歷時鐘芯片選擇了功能強大，方便易用的DS12C887，十分方便控制，斷電情況下也能準確運行。2、子控制器設計 子控制器在系統(tǒng)的應用中實際是一個與客戶交互的終端。人機界面選用鍵盤和顯示屏來實現(xiàn)，本系統(tǒng)采用的方案是常用16鍵鍵盤和LCD段式液晶模塊組

9、成人機界面，加入通信模塊，與主控制器通過RS485網絡交互，將用戶的輸入信息傳遞給主機，經過主機的處理后，再將結果反饋到子控制器需要滿足以下幾個要求：LED液晶顯示模塊CPU 485網絡模塊地址設置模塊鍵盤輸入模塊子控制器模塊示意圖RS485總線（1） 子控制器應該能夠順利的與其他CPU控制器通過RS485總線相連，組成可以相互通信，多CPU協(xié)同控制的網絡；（2） 子控制器是一個鍵盤式客戶交互終端，應盡量做到操作簡便，符合人們使用習慣，同時提示信息簡潔而充分；（3） 由于子控制器在同一個網絡中會有多個同時接入，所以要具有設置功能以區(qū)分不同CPU控制器；（4） 子控制器實際上是鍵盤，最終需要裝入

10、鍵盤外殼，所以應盡量做到小巧美觀，設計的電路應該能適應鍵盤外殼的尺寸。在設計中，CPU采用AT89S51；LED液晶模塊采用北京青云科技公司的LCM061A段式液晶模塊；鍵盤采用典型的4×4矩陣鍵盤，盡管有簡單易用的鍵盤顯示芯片8279可以起到鍵盤掃描和LED斷碼現(xiàn)實的功能，但是由于鍵盤尺寸的限制，必須盡量少用芯片以節(jié)省空間，所以這里用AT89S51的P2口作為鍵盤接口電路，用程序來掃描鍵盤輸入。3、窗口操作子系統(tǒng)（1）、鍵盤顯示模塊本系統(tǒng)顯示模塊采用段式LCD液晶顯示模塊LCM061A，它是一種6位多功能通用型8段式液晶顯示，將液晶顯示屏和核心電路集成一體，使用串行式控制，它只有1

11、1根引腳，與單片機連接十分方便。引腳如表1所示： 引腳符號說明1VDD電源正極，+5V2VLCDLCD屏工作電壓調整，可調整視角對比度7/CS模塊片選8/RD數(shù)據(jù)讀取線9/WR數(shù)據(jù)寫入線10DATA數(shù)據(jù)傳輸線，輸入輸出雙向11VSS電源負極，接地 LCM061A LCD顯示模塊采用串行控制方式，全部的功能都通過編程對/CS、/RD、/WR、DATA幾個引腳的控制完成，而其中所有的控制指令和數(shù)據(jù)都通過DATA數(shù)據(jù)傳輸讀寫。 LCM061A采用串行式的控制方法，鍵盤顯示接口電路如下圖鍵盤顯示接口電路LCM061A的VLCD端經過一個50K的可調電阻接5V電源正極，可以通過調節(jié)這個電阻的阻值來調節(jié)L

12、CD的顯示對比度。P1.0P1.3分別與/CS、/RD、/WR、/DATA相連，P2口連接4×4的矩陣鍵盤，其電路如下圖所示：鍵盤接口電路（2）語音播報模塊語音播報時用語音的形式通過廣播或者音箱給人一提示信息。語音播報提示給人直觀、親切的感受特點，而且不需要用戶一直盯著提示屏或者排隊情況。本系統(tǒng)選用以下芯片。ISD2560語音芯片 ISD2560是一種永久記憶型的語音錄放集成芯片，具有抗斷電，音質好，使用方便等優(yōu)點。它的最大特點在于片內E2PROM容量為480K，所以錄放時間長，最長可達60秒，而且錄音的采樣值直接存放在E2PROM中，省去了A/D和D/A轉換器。有10個地址輸入端，

13、尋址能力可達1024位，最多能分600段。設有OVF(溢出)端，便于多個器件級聯(lián)。內部還有前置放大器、內部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器等。ISD2560的引腳排列如圖所示，各引腳的功能如表所示： 語音播報模塊硬件電路設計AT89s51的P2接口連接ISD2560DE A0A7、P1.1腳接A8地址線、A9接地，始終使用地址模式，可以尋址000h1Efh。P1.2接CE、P1.3接P/R，可以用這兩個引腳來控制ISD2560播放錄音的開始與停止。P1.4連接EOM端，用來檢測每一段語音的結束。XCLD接地，表示不使用外部時鐘。作為一個單獨的CPU控制

14、板，除了一個CPU以外，還需要一個RS-485通信模塊用來與其他CPU通信，圖中連接了MAX487芯片與RS-485總線相連。語音模塊接口電路在按鈕模式下，ISD2560可以通過在A0A7上接不同高低電平的組合來設定錄/放地址，CE、PD、PR和地之間介入按鈕，通過按鈕來控制語音錄放的開始和停止。（3）窗口操作系統(tǒng)總電路圖窗口操作系統(tǒng)總電路圖4、 票務打印子系統(tǒng) （1）系統(tǒng)時鐘模塊系統(tǒng)時鐘是整個排隊序列的重要指針，不僅要把排隊時間信息顯示在每張排隊號上，而且要記錄不同時間發(fā)生的時間，以時間有關的功能。DSI2C887芯片具有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較

15、高精度的時時鈡場合其管腳排列如圖所示MOT：計算機總線選擇端；DSI2C887管腳圖SQW：方波輸出，速率和是否輸出有專用寄存器A，B的預制參數(shù)決定；AD0-AD7：地址數(shù)據(jù)（雙向）總線，由AS的下降沿鎖存8位地址；R/W：讀/寫數(shù)據(jù)； AS：地址鎖存信號端；DS：數(shù)據(jù)信號端； CS：選通信號端，低電平有效；IRQ：申請中斷，由專用寄存器決定； RESET：復位器；DS12C887內部存儲器的功能CPU通過讀DS122C887的內部時鐘寄存器得到當前的時間和日歷，也可通過選擇二進制碼或BCD碼初始化芯片的11個時鐘寄存器。其113Byte非易失性靜態(tài)RAM可供用戶使用，對于沒有RAM的單片機應

16、用系統(tǒng)，可在主機掉電時保存一些重要的數(shù)據(jù)。 接口電路如圖中所示，片選地址CS=80XXH。DS12C887的IRQ接W77E58的INT1，用來處理每天凌晨時的中短信息系統(tǒng)時鐘接口電路（2）票號打印模塊 本系統(tǒng)選用上海博施BS熱敏打印機，提供了打印驅動電路和標準25針打印接口。下圖為排隊票號打印模塊的電路。單片機的P1.0口提供數(shù)據(jù)選通信號，它與打印機STB端連接，將打印數(shù)據(jù)送打印機的選通控制。單片機的P1.1口接打印機的BUSY端，以BUSY信號作為打印機“忙”或“閑”狀態(tài)查詢信號。擴展的8255的PA口與打印機的八位數(shù)據(jù)線相連，傳送打印數(shù)據(jù)。單片機的P1.7口與8225的CS端相連，P0.

17、0、P0.1經過74LS373鎖存后分別與8255的A0、A1相連。因此單片機向打印機傳送的口地址為7000H。打印機模塊電路（3）地址設置模塊本系統(tǒng)網絡中，各CPU控制器均有各自的地址以相互區(qū)別。在子機中增加一個地址設置模塊，通過從硬件上手動設置不同的地址來區(qū)別，其電路如下圖所示：地址設置電路（4）LED顯示功能設計 排隊系統(tǒng)中，除了語音系統(tǒng)外，還有更直觀的大LED數(shù)碼管顯示屏提示，即不同業(yè)務窗口上方會顯示排隊隊列中輪到并可以服務的客戶排隊號。兩種提示方式相輔相成，盡可能的滿足不同客戶的需要和習慣。方案選擇 由于LED顯示屏與窗口配套的，一個窗口對應一個LED顯示屏，所以在本RS-485網絡

18、系統(tǒng)中，LED顯示屏也是多個的，因此，本系統(tǒng)也將每個顯示屏設計為獨立的CPU控制器，作為RS-485網絡上的一個子控制器來看待。這樣不僅減輕了CPU的處理負擔，而且還能為排隊系統(tǒng)這個需要適應使用空間的網絡設備提供了更為靈活的安裝方式。電路設計 LED顯示是目前比較常見的一種應用，其原理和技術已經相當成熟，本系統(tǒng)LED顯示功能模塊采用的就是以AT89S51作為控制COU，用8255擴展足夠的I/O口，2003反向驅動，由于本排隊系統(tǒng)只需要顯示排隊號和窗口號，所以只需接七段碼譯碼器4543譯出顯示0-9各個數(shù)字的七段碼十分方便如圖所示所不同的地方就只有兩點，一是本LED顯示屏是網絡上的一臺子控制器

19、，需要加入RS-485通信接口，而且需要處理網絡上傳來的顯示信息；二是需要配備一個地址選擇功能，以設定不同的地址，與網絡上其他子控制器相互區(qū)別。將8255的PC口接一個8位的撥碼開關，安裝網絡時，手動設置撥碼開關的開與關，由8255的PC口讀入高低電平的組合，作為這個子控制器的地址。LED顯示板電路（5）RS-485通信模塊 RS-485通信模塊是整個派對系統(tǒng)中各CPU控制器相互通信的關鍵，每個CPU控制器上都應該設置這樣的通信模塊，接收主機傳來的消息或者發(fā)送子機處理好的消息。 各個CPU控制器上的通信模塊電路是一樣的，而且通信程序都遵守統(tǒng)一的通信協(xié)議。 RO、DI分別接單片機的串口RXD、T

20、XD，RE、DE是接收發(fā)送是能端，RE低電平時接收、DE高電平時發(fā)送。用P1.0來控制485的發(fā)送和接收。A、B接入RS-485總線，要注意所有的485芯片A接A、B接B,不能反接。語音模塊接口電路（二） 各模塊軟件設計1、 系統(tǒng)總體軟件運行流程圖系統(tǒng)總體軟件運行流程圖2、鍵盤顯示模塊 鍵盤設計過程流程圖本設計所采用的菜單是多步顯示內容主要有如下幾個：（1） 菜單提示符：根據(jù)菜單的特性，我們用“11”、“12”、等來表示不同的菜單如圖3-5中的a所示。（2） 輸入提示符：可以把要輸入的內容統(tǒng)一采用四個數(shù)字的形式輸入，采用4個8字中間的短橫來表示，例如圖3-5中的b所示，此時“PS”代表“password”即提示用戶輸入密碼。（3） 錯誤提示符：當用戶輸入數(shù)字不合理時，LCD上需要顯示錯誤提示這里可以顯示“Error”，如圖3-5中的c所示雖然8段字符能顯示的字符十分有限但是仍能夠用不同的段組合來表示大多數(shù)字母，只是有的是大寫。根據(jù)段的地址可以定義一個段碼表，以便編程時直接調用，如：3系統(tǒng)時鐘模塊（1）DS122C887內部RAM和各專用寄存器地址分布如表3-2所示：（2） 軟件設計 DS12C887狀態(tài)寄存器的參數(shù)設置如下;狀態(tài)寄存器，它表示采用的時鐘頻率為32