單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計_排隊叫號機

1、湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱: 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計設(shè)計題目： 排隊叫號機 系 別： 通信與控制工程系 專 業(yè)： 自動化 班 級： 08級自動化一班 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 起止日期: 2021年12月20日 2021年12月31日指導(dǎo)教師: 教研室主任： 指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日成績評定項 目權(quán)重成績唐立志李蕾1、設(shè)計過程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面2、課程設(shè)計質(zhì)量與辯論3、設(shè)計報告書寫及圖紙標(biāo)準(zhǔn)程度總 成 績 教研室審核意見：教研室主任簽字： 年 月 日教學(xué)系審核意見： 主任簽字： 年 月 日摘 要隨著市場經(jīng)濟的開展，客戶在市場交易中的地位越來越重要，所以現(xiàn)在的很多效

2、勞性的企業(yè)都提出了各種尊重客戶、維護客戶利益的制度與行為準(zhǔn)那么，“客戶就是上帝是現(xiàn)在的很多的企業(yè)對員工提出的要求，但是針對現(xiàn)在的市場情況，就要真正站在客戶的角度來考慮問題。個人化的效勞已成趨勢，所以，近些年來“一米線的效勞已滿足不了人們的需求。站立等候已經(jīng)過時，舒適的環(huán)境已成競爭的重要手段，許多銀行、醫(yī)院等營業(yè)廳不僅有了沙發(fā)、報紙，還有純潔水、糖果和咖啡。傳統(tǒng)柜臺效勞存在不平安隱患，偷盜密碼已經(jīng)不再是個別案例。多窗口類別的效勞往往讓人無所適從，客戶盼望只排一個隊，只接受“一對一的效勞。很明顯，營業(yè)窗口是形成銀行、電信、航空、醫(yī)院等企業(yè)的公眾形象的重要因素。企業(yè)競爭日益劇烈，如何解決長久以來的枯

3、燥的排隊問題，創(chuàng)造一個輕松的個性化的窗口環(huán)境，就顯得日益重要。由此，排隊管理系統(tǒng)應(yīng)運而生。 本課題研究的目的是研制一款無人排隊的排隊叫號機，它主要由主控制器、鍵盤、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器電路等局部構(gòu)成。 采用的主要技是利用單片機進行控制，該系統(tǒng)能夠在數(shù)碼管上顯示排隊的號碼以及當(dāng)前正在等待的人數(shù)，通過按鍵叫號，由揚聲器發(fā)出聲音。本系統(tǒng)采用單片機進行控制，利用數(shù)碼管顯示，操作簡便，控制靈活，顯示清晰，制作本錢低，性價比擬高，同時免除了令客戶不舒服的站立式排隊，這種現(xiàn)代化的高科技產(chǎn)品徹底解決了銀行、醫(yī)院等效勞性企業(yè)普遍存在的站立等候，效勞無序的問題，深化并完善了效勞的質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：排隊叫號；LED

4、；STC89C52目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc281224576 設(shè)計要求 PAGEREF _Toc281224576 h 1 HYPERLINK l _Toc281224577 1方案論證與比照 PAGEREF _Toc281224577 h 1 HYPERLINK l _Toc281224578 方案一 PAGEREF _Toc281224578 h 1 HYPERLINK l _Toc281224579 方案二 PAGEREF _Toc281224579 h 1 HYPERLINK l _Toc281224580 鍵盤連接方式方案比擬 PAGE

5、REF _Toc281224580 h 1 HYPERLINK l _Toc281224581 方案一：獨立式鍵盤 PAGEREF _Toc281224581 h 1 HYPERLINK l _Toc281224582 方案二：矩陣式鍵盤 PAGEREF _Toc281224582 h 1 HYPERLINK l _Toc281224583 1.4 系統(tǒng)方案比照論證 PAGEREF _Toc281224583 h 2 HYPERLINK l _Toc281224584 2單元電路設(shè)計 PAGEREF _Toc281224584 h 2 HYPERLINK l _Toc281224585 2.1

6、 主控制芯片 PAGEREF _Toc281224585 h 2 HYPERLINK l _Toc281224586 復(fù)位電路設(shè)計 PAGEREF _Toc281224586 h 4 HYPERLINK l _Toc281224587 蜂鳴器電路設(shè)計圖 PAGEREF _Toc281224587 h 4 HYPERLINK l _Toc281224588 2.5 LED顯示電路 PAGEREF _Toc281224588 h 5 HYPERLINK l _Toc281224589 3 系統(tǒng)軟件工程流程圖 PAGEREF _Toc281224589 h 6 HYPERLINK l _Toc281

7、224590 3.1 主程序流程圖 PAGEREF _Toc281224590 h 6 HYPERLINK l _Toc281224591 蜂鳴器流程圖 PAGEREF _Toc281224591 h 7 HYPERLINK l _Toc281224592 3.3 鍵盤工作流程圖 PAGEREF _Toc281224592 h 8 HYPERLINK l _Toc281224593 4系統(tǒng)功能測試與整體指標(biāo) PAGEREF _Toc281224593 h 8 HYPERLINK l _Toc281224594 軟件測試 PAGEREF _Toc281224594 h 8 HYPERLINK l

8、 _Toc281224595 4.2 硬件測試 PAGEREF _Toc281224595 h 9 HYPERLINK l _Toc281224596 5詳細儀器清單 PAGEREF _Toc281224596 h 9 HYPERLINK l _Toc281224597 6總結(jié)與思考及致謝 PAGEREF _Toc281224597 h 9 HYPERLINK l _Toc281224598 參考文獻 PAGEREF _Toc281224598 h 10 HYPERLINK l _Toc281224599 附錄一：設(shè)計原理圖 PAGEREF _Toc281224599 h 11 HYPERLI

9、NK l _Toc281224600 附錄二：程序 PAGEREF _Toc281224600 h 12基于STC89C52的排隊叫號機課程設(shè)計設(shè)計要求用戶從客戶機通過按鍵領(lǐng)取排隊的號碼，由數(shù)碼管顯示號碼和當(dāng)前需要等待的人數(shù)。工作人員從主機通過按鍵來完成報號，由數(shù)碼管顯示叫到的號碼，并發(fā)出蜂鳴聲并把叫到的號碼用串口通信的方式傳給客戶機。1方案論證與比照系統(tǒng)主體采用89C52單片機實現(xiàn)在系統(tǒng)復(fù)位方面選擇X2502芯片而不是按鍵復(fù)位，按鍵復(fù)位電路簡單但是利用X2502芯片復(fù)位可以減少對電路板的空間需求，x2502的看門口定時器功能還可以對單片機提供獨立的保護系統(tǒng)，通過蜂鳴器。鍵盤，步進電機實現(xiàn)其功

10、能。采用89c52單片機通過與8255串口相連，通過鍵盤數(shù)碼管的顯示，由相同頻率的方波驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。方案一：獨立式鍵盤一個獨立式鍵盤，每一個按鍵的一端都接地，另一端接mega16的I/O口。獨立式鍵盤每一按鍵都需要一根I/O線，占用mega16的硬件資源較多。因此獨立式鍵盤只適合按鍵較少的場合。鍵盤是一組按鍵或開關(guān)的集合，鍵盤接口向計算機提供被按鍵的代碼。特點：使方便、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、本錢高。方案二：矩陣式鍵盤我們采用44矩陣式鍵盤，鍵盤的行線X0X3通過電阻接+5V，當(dāng)鍵盤沒有鍵閉合時，所有的行線和列線斷開，行線X0X3均呈高電平。當(dāng)鍵盤上某一鍵閉合時，該鍵所對應(yīng)的行線與列線短路，此時該行線

11、的電平將由被短路的列線電平所決定。如果將行線接至單片機的輸入端口，列線接至單片機的輸出端口，那么在單片機的控制下使列線Y0為低電平，其余4根列線Y1、Y2、Y3均為高電平，然后單片機讀輸入口狀態(tài)(即鍵盤行線狀態(tài))，假設(shè)X0、X1、X2、X3均為高電平，那么Y0這一列上沒有鍵閉合，如果讀出的行線狀態(tài)不全為高電平，那么為低電平的行線和0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。如果Y0這一列沒有鍵閉合，緊接著使列線Y1為低電平，其余列線為高電平，用同樣的方法檢查Y1這一列有無鍵閉合，如此類推。這種逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程稱為對鍵盤的掃描。CPU對鍵盤的掃描可以采取程序控制的隨機方式，CPU空閑時才掃描鍵盤；也可以

12、采取定時控制方式，每隔一段時間，CPU對鍵盤掃描一次；還可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時，向CPU請求中斷，CPU響應(yīng)鍵盤發(fā)出的中斷請求，對鍵盤進行掃描，以識別哪一個鍵處于閉合狀態(tài)，并對鍵輸入信息作相應(yīng)處理2。1.4 系統(tǒng)方案比照論證因為采用x25025和步進電機實現(xiàn)其功能雖然能見效對電路板的空間需求，但實現(xiàn)起來較麻煩，且我們的開發(fā)板上沒有X2502hen步進電機，所以我們選擇較簡單的第種方案二，對于鍵盤選用，因為如果采用獨立式鍵盤AVR mega16的I/O口對于方案二來說已經(jīng)足夠，我們選用方案一獨立式鍵盤。2單元電路設(shè)計2.1 主控制芯片圖1 STC89c52引腳圖2.2 8255串口

13、結(jié)構(gòu)圖圖2 8255引腳圖RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時，所有內(nèi)部存放器包括控制存放器均被去除，所有I/O口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/CS=0時,表示芯片被選中，允許8255與CPU進行通訊;/CS=1時,8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/RD=0且/CS=0時,允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫入信號，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/WR=0且/CS=0時,允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與

14、CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。PA0PA7:端口A輸入輸出線，一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。PB0PB7:端口B輸入輸出線，一個8位的I/O鎖存器， 一個8位的輸入輸出緩沖器。PC0PC7:端口C輸入輸出線，一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過工作方式設(shè)定而分成2個4位的端口， 每個4位的端口包含一個4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。A0,A1:地址選擇線,用來選擇8255的PA口,PB

15、口,PC口和控制存放器.當(dāng)A0=0,A1=0時,PA口被選擇;當(dāng)A0=0,A1=1時,PB口被選擇;當(dāng)A0=1,A1=0時,PC口被選擇;當(dāng)A0=1.A1=1時,控制存放器被選4。下列圖為復(fù)位電路原理圖，復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，并使其它功能單元處于一個確定的初始狀態(tài)。本復(fù)位電路采用的是按鍵復(fù)位，它是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的，它兼具上電復(fù)位功能。因本系統(tǒng)的晶振的頻率為12MHz，所以，復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)當(dāng)超過2S才能完成復(fù)位操作。圖3 復(fù)位電路結(jié)構(gòu)圖圖4 蜂鳴器電路圖如下圖，蜂鳴器的正極接到VCC5V電

16、源上面，蜂鳴器的負極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級B經(jīng)過限流電阻R4后由單片機的引腳控制，當(dāng)輸出高電平時，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音關(guān)閉。程序中改變單片機引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色和音調(diào)的聲音。另外，改變輸出電平的上下電平占空比，那么可以控制蜂鳴器的聲音大小，這我們都可以通過編程驗證。2.5 LED顯示電路顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二

17、極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如下列圖所示。如圖3-3所示，采用動態(tài)掃描顯示，由6個數(shù)碼管，8255I/O 擴展芯片構(gòu)成，通過不斷地對8255PA、PC口進行動態(tài)掃描1。圖5 LED顯示圖發(fā)光二極管LED由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式LED顯示器件半導(dǎo)體顯示器。分段式顯示器LED數(shù)碼管由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管通電發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。3 系統(tǒng)軟件工程流程圖本程序可以實現(xiàn)課程設(shè)計的根本要求，并可

18、以通過按鍵進行排隊叫號。3.1 主程序流程圖 上電初始化按呼號鍵叫號，蜂鳴器發(fā)聲并發(fā)送至從機 圖6 主機程序流程圖上電初始化按取號鍵顯示號碼圖7從機程序流程圖 開始延時延時END圖9蜂鳴器流程圖圖8蜂鳴器程序流程圖3.3 鍵盤工作流程圖開始初始化讀入鍵值Key=0調(diào)用keyscan子程序圖9鍵盤工作流程圖4系統(tǒng)功能測試與整體指標(biāo)軟件測試1翻開Keil Vision3，新建Keil工程，選擇AT89S52單片機作為CPU，新建C源文件，編寫程序，并將其導(dǎo)入到“Source Group 1中。在“Options for Target對話窗口中，選中“Output選項卡中的“Create HEX F

19、ile選項和“Debug選項卡中的“Use：Proteus VSM Simulator選項。編譯源程序，改正程序中的錯誤。2在Proteus ISIS中，選中AT89S52并單擊鼠標(biāo)左鍵，翻開“Edit Component對話窗口，設(shè)置單片機晶振頻率為12MHz，在此窗口中的“Program File欄中，選擇先前用Keil生成的.HEX文件。在Proteus ISIS的菜單欄中選擇“File“Save Design選項，保存設(shè)計。在Proteus ISIS的菜單欄中，翻開“Debug下拉菜單，在菜單中選中“Use Remote Debug Monitor選項，以支持與Kile的聯(lián)合調(diào)試。3在

20、Kile的菜單欄中選擇“Debug“Start/Stop Debug Session選項，或者直接單擊工具欄中的“DebugStart/Stop Debug Session圖標(biāo)，進入程序調(diào)試環(huán)境。按“F5鍵，順序運行程序。調(diào)出“Proteus ISIS界面，得到程序運行結(jié)果。4.2 硬件測試通過獨立按鍵取號及呼號，可以通過復(fù)位電路按復(fù)位鍵，重新排隊，鍵盤與主控芯片89C52與8255芯片相連，通過內(nèi)部時鐘的中斷產(chǎn)生溢出延時，從而在蜂鳴器口產(chǎn)生不同頻率的方波，繼而叫號。5詳細儀器清單表格1 儀表清單儀器名稱數(shù)量8255芯片1 89C52芯片1 鍵盤1 蜂鳴器1 數(shù)碼管LED66總結(jié)與思考及致謝作

21、為一名自動化專業(yè)的大三學(xué)生，我覺得做單片機課程設(shè)計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學(xué)時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)根底課理論知識運用到實踐中去呢？我想做類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計資料了。為了讓自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在做單片機課程設(shè)計，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實際盡情在夢想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的設(shè)想永遠只能是設(shè)想，永遠無

22、法升級為設(shè)計。其次，在這次課程設(shè)計中，我們運用到了以前所學(xué)的專業(yè)課知識，如：PCB繪圖軟件，c語言、模擬和數(shù)字電路知識等。雖然過去從未獨立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計的又一收獲。最后，要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改良是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方

23、便；在設(shè)計課程過程中遇到問題是很正常德，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。另外，這次課程設(shè)計讓我感到了團隊合作的重要性。在團隊中，我們互幫互助，對整個課程設(shè)計來說，這是至關(guān)重要的，缺少每一個人都會對我們的設(shè)計產(chǎn)生影響。還有要感謝指導(dǎo)老師在我們遇到困難時，給予我們的建議與鼓勵。 2周的課程設(shè)計結(jié)束了，但是從中學(xué)到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。參考文獻1蔣廷彪、劉電霆等. 單片機原理及應(yīng)用M.重慶：重慶大學(xué)出版社，2005年1月.2李光、謝然苗. 8051實驗指導(dǎo)書電子電氣綜合實訓(xùn)系統(tǒng)

24、M.北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2021年9月.3 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉. 8051單片機實踐與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2002.5 張國勛. 縮短ICL7135A/D采樣程序時間的一種方法J.北京航空航天大學(xué)學(xué)報，1993年第一期.6 頂峰. 單片微型計算機與接口技術(shù)M.北京：科學(xué)出版社，2003.7張毅剛. MCS-51單片機實用子程序設(shè)計M. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003. 8謝自美. 電子線路設(shè)計.實驗.測試M(第二版). 武漢: 華中科技大學(xué)出版社.9康華光. 電子技術(shù)根底 模擬局部M(第四版). 北京: 高等教育出版社,1999.10李華. MCS51系列單片

25、機實用接口技術(shù)M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，1993.11何立民. 單片機應(yīng)用技術(shù)選篇M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，1997.12徐愛卿. MCS一51系列單片機原理及應(yīng)用M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，1998.13劉樂善. 微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用M. 武漢: 華中理工大學(xué)出版社，1993.14王守中. 51單片機開發(fā)入門與典型實例M.北京：人民郵電出版社，2007：80102.15余永權(quán). ATMEL89系列單片機應(yīng)用技術(shù)M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，2002附錄一：設(shè)計原理圖圖10 設(shè)計原理圖附錄二：程序從機#include#include#define

26、PA XBYTE0 xd9ff#define PB XBYTE0 xdbff#define PC XBYTE0 xddff#define CONTROL XBYTE0 xdfff#define uchar unsigned charsbit Int1=P33;uchar cnum=0,num1,num2,dat,dat1,dat2;uchar code table=0XA0,0XBB,0X62,0X2A,0X39,0X2C,0X24,0XBA,0X20,0X28; /不帶點的數(shù)碼管段碼09void init(void)CONTROL=0X81;/8255TMOD=0X20;TH1=0XF3;T

27、L1=0XF3;TR1=1;SCON=0X50;/串口初始化EA=1;ES=1;PA=0 xff;void delay(uchar z)uchar x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void keyscan()Int1=1;if(Int1=0)delay(5);if(Int1=0)cnum+;while(!Int1);delay(5);while(!Int1);if(cnum=100)cnum=0;void display()num1=cnum/10;/十位數(shù)num2=cnum%10;/個位數(shù)PA=0 xdf;PB=tablenum2;delay(20);PA=0 xef;PB=tablenum1;delay(20);if(datcnum)dat=cnum;dat1=(cnum-dat)/10;dat2=(cnum-dat)%10;PA=0 xfe;PB=table