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1、 本科毕业说明书（论文） 第28页 共28页 1 绪论近年来，越来越快的生活节奏使人们意识到时间的宝贵，随着科技的发展，各行各业尤其是服务行业的竞争也更为激烈。无论是在服务质量还是服务态度上，人们的要求也越来越高。而在银行、医院、电信、工商等企业中营业窗口尤为重要。随着服务行业的发展，更多的人意识到排队等候的问题，由于排队叫号系统的出现能适应这样的发展环境，商家抓住这一商机的同时给社会带来了更多的方便。长期以来，人们在各类营业大厅里拥挤地站着排队等候，这种现象使得办事效率变低，而且不利于管理，为了解决劳累的排队现象、改良服务质量，人性化的服务环境已成为急需解决的问题，因此排队叫号系统的发展具有
2、跨时代的意义1。1.1 课题研究的发展背景及意义 世界上所有的医疗机构都在竭力做到减少运营成本、简化病人的就诊步骤、提高服务人员的服务质量。随着中国整个市场化进程的进步，国内医疗机构也面临相当大的压力。如果可以采取系统化的叫号管理，整个医疗行业的工作进度将有一个很大的提升空间。根据我国特殊的国情，尤其在以医院为代表的服务行业，病人就诊时的排队等待现象将会是一个很棘手的问题。所以，引进和发展排队叫号系统是十分必要的。目前，大多数医院门诊已经采用了这种科学化的管理方法，无论对于就诊病人或者医院的工作人员来说都是十分人性化的，而且人们也十分乐意接受这样的合理安排，减少了以往由于排队等候而造成的一系列
3、麻烦，如就诊病人过多，会造成排队秩序混乱，医生无法在安静的环境工作，使得医生的工作效率降低；与此同时，也无法保证就诊人员的隐私；个门诊工作强度过大，无法维持正常的工作秩序。采用科学的叫号系统，可以全方面提高工作人员的工作效率；便于医院方面的管理，最大限度的发挥医院的现有资源，从而获得最好的社会效益与经济效益3。1.2 课题研究的发展现状我国从1998年开始出现由中国企业从事排队技术产品的开发经营活动，并且以各种形式销售排队产品，由于新技术的应用尚在萌芽状态，使用范围也非常有限，少数服务行业的涉及等因素，是导致中国在排队叫号市场的缓慢发展根本原因。从2003年开始，排队叫号产品已经大量投入市场使
4、用，呈现迅速的发展状态，与此同时，市场的需求也在不断地扩大，电信营业厅，银行大厅，以及医院门诊都已接受了排队叫号产品的使用，且反应良好。在中国近年科技及经济快速发展的背景以及全球商业经济发展几大因素的推动下，据业内分析：中国的排队叫号行业将会在未来的几年内会有更好的发展，并且成为一个专门的排队叫号产业去适应不断增长的市场需求9。目前，国内的大、中城市已经将排队叫号系统投入到医院中使用，不仅给医院带来的方面，也给很多商家带来了商机，相信在不久的将来，排队叫号系统会得到普及，未来前景一片光明。1.3 本文主要内容本文主要涉及的是语音叫号及显示的设计，论述了为这些设计要求而制定的系统的组成和系统的控
5、制方案，并给出了完整的硬件电路图和软件设计流程图，编码原理和解码原理及C语言源程序。1.4 系统功能及要求本课题要求设计一个排队叫号电路，实现取号、报号、时间日期显示功能。完成相应软件设计以及硬件电路图的设计。具体要求如下：(1) 信息的采集由独立按键完成。(2) 通过单片机使第一块显示器显示选择科室，医生的选则及显示当前时间。(3) 当前时间可通过按键进行修改。(4) 第二块显示器可显示医生姓名及等待人数。(5) 通过独立按键减少等待人数并实现报号功能。(6) 完成相应控制软件设计。(7) 画出相应的电路图。通过此课题的设计，熟悉掌握单片机的串行通信及控制显示屏显示，最小系统的应用，以及语音
6、芯片的使用，并将各个部分模块连接成完整的叫排队号系统，完成基本的操作要求。2 系统总体设计方案通过独立按键采集信息，时钟芯片用来设置时间，通过两片单片机实行串口通信，将主机中的信息传给从机，每个医生配有一个呼叫器，当接待下一个病人时，通过按键发送“呼叫”命令给病人，此时通过语音模块发出“xx号请到x科xx医生处。”2.1 设计要求利用单片机完成一个科学管理各种排队情况的排队叫号系统。要求如下：(1) 键完成取号，由LCD12864显示号码。(2) 通过按键来完成报号，由LCD12864显示叫到的号码，并由语音芯片发出报号声。 (3) 显示器还可以显示时间、日期。根据系统设计要求和总体设计思想，
7、此排队叫号系统由以下几部分组成： (1) 单片机STC89C52 (2) 时钟芯片 (3) 语音模块 (4) LCD12864液晶显示屏 (5) 独立按键系统框图如图2.1所示。按键电路1主机处理器按键电路2从机处理器语音模块时钟电路显示模块1显示模块2图2.1 总体系统组成框图2.1.1 单片机芯片的选型 本课题使用的主控器是单片机芯片，这块集成芯片具有一些特殊功能，而它的功能的实现要靠我们自己编程完成。我们通常使用的是51内核扩展出的单片机，即我们通常所说的51单片机，但不同型号的单片机芯片也是有区别的，作为核心模块，以本课题为准，分析以下两种芯片分析：型号一（51芯片）： 采用M89S5
8、1芯片作为硬件核心，内部具有4KB ROM存储空间，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，所以在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。型号二（52芯片）： 采用STC89C52芯片，STC89C52是一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可编程Flash存储器。同样具有AT89S51的功能【10】，且具有在线编程可擦除技术，当对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。综上所述，选择采用
9、STC89C52作为主控制系统核心。2.1.2 信息显示模块的选择作为输出信号的显示器，通过数据端与单片机相连，根据所编程序的控制，使屏幕上显示出所需的字符，但由于现在显示屏的多样化，选择合适的显示器也需做相应的比较，从而选择合适本课题的显示模块，分析如下：显示方式1：采用点阵式数码管，该显示器是由八行八列的发光二极管组成，适合显示文字，若采用于显示数字则显得浪费，且价格也相对较高，所以在此忽略此种显示器。显示方式2： 采用1602液晶显示器，该液晶显示器具有较强的显示功能，内置192种字符，可以显示较多的符号、数字，清晰可见，而且功率消耗小寿命长抗干扰能力强。显示方式3： 采用12864液晶
10、显示屏，是点阵字符型，可显示两行共32个字符，字符的点阵为5*8点，内部含有国标一级、二级简体中文字库，其显示分辨率为128*64，内置8192个16*16点汉字和128个16*8点ASCII字符集。 综上所述，选择采用LCD12864液晶显示屏。2.1.3 信息采集方案的选择信息采集方案的选择在此设计中显得尤为重要，常见的有按键电路，它方便、简单、容易操作且价格便宜。随着科技的发展，现在触摸屏、条形码识别等高科技产品也加入了信息采集模块的行列，并且表现出了良好的发展势头。作为输入器材，选择适当合理，是完成此课题设计的一个重要步骤：采集方案一：采用条形码刷卡形式。条码是一种黑白相间、宽窄不同的
11、一组有规律排列的条形图案。利用扫描器的电子线路转换为一串与条码宽窄相应的脉冲信号。通过单片机分析识别处理，转换成为人们能识别的ASCII码。应用条码扫描技术来搜索各种考勤、标签等资料，使复杂的数据资料输入变的简单容易。完成条码扫描的识别任务，主要是利用扫描器和单片微机解码技术。但由于目前市场上刷卡器的价格相对较高，且磁卡制作的不方便，在此可忽略此方案的进行，但条形码刷卡形式认识现在广大群众认可的较为方便的途径之一。采集方案二：采用触屏选择模式。当前触摸屏的使用相当广泛，例如手机，银行的ATM柜员机，甚至是平板电脑等电子产品类，几乎都用到了触摸屏的知识，展望未来，触屏操作方便快捷，且更为人性化。
12、在不久的将来触摸屏将有可能成为人机互动的最佳界面，其发展速度将会达到一个新的高峰。目前触屏技术仍然不够成熟，存在由某些因素而影响画面的清晰度，或长时间使用影响触屏寿命等问题。而且，全球主要生产触摸屏的厂商大多集中在欧美、日本等国家以及我国台湾地区；主要生产技术、关键零组件和原材料更是主要由日、美厂商掌控，中国内地的触屏产业还处于发展阶段。也正是如此，整个触屏行业在未来的发展上具有很大的潜力，有望成为继电子企业后又一发展的重要领域。触摸屏目前主要应用还是集中于小尺寸器件上，未来将会发展到一个更为宽广的领域，拥有自己的触屏“王国”。当前触摸屏主要呈现向大尺寸发展的趋势，北京创科恒远公司在大尺寸触摸
13、屏上具有着先进的技术，以多点触摸的应用领域为首，并且在WIN7软件环境下开发的多点触摸技术已经大规模的投入市场，给人们带来了焕然一新的感觉，深受广大人民的喜欢。所以展望未来，触控的世界，遥控的世界将不再是奢想，大尺寸触摸屏的发展有着广泛的空间。采集方案三：采用矩阵键盘模式。以4*4矩阵键盘为例，将16个按键排成4行4列，单片机系统中I/O接口资源往往比较宝贵，当用到多个按键时，为了节省I/O口接线，可以引入矩阵键盘。采集方案四：采用独立按键。独立按键与单片机连接时，每个按键都需要单片机的一个I/O接口，操作控制简单，占用主机资源少。综上所述，考虑到经济、实惠、方便，选择采用独立按键进行信息采集
14、可更为实际的实现本课题所要达到的要求。3 硬件电路设计单片机是一种微处理器，主要通过编程进行控制，其本身不能单独运作于某项工程或产品上，必须与外围电子器件或模拟器件相互协调才能发挥其自身的强大功能。单片机作为控制类数字芯片，其应用领域非常广泛，例如： (1) 生产自动化。如采集数据、监控技术。(2) 智能化仪表。如数字示波器、变频器、数字万用表、感应电流表等。(3) 电子产品。如电脑、冰箱、电视机、空调、刻录机、CD机、汽车电子设备等。(4) 通信方面。目前所有的单片机都具备通信接口，可以方便地与计算机之间进行数据传输，为计算机设备和通信网络之间提供了便利。例如调制解调器、手机、小灵通等。 (
15、5) 武器装备。如飞机、军舰、导弹、航空飞机、卫星等。目前单片机也逐渐进军到医用设备中，可见其用途相当广泛。 此外，单片机在其他领域都有着十分重要的地位。随着时代的发展，计算机主要向巨型化、单片化、网络化三方面发展。其中巨型计算机主要用于解决繁琐的系统计算以及高速的数据处理。可以嵌入到各种机器设备中是运用单片机时最明显的优势，这一点是其他机器无法做到的。随着生产的需求，以及单片机自身的发展要求，各个生产厂家都在不断的改进单片机的功能，主要表现在内部结构上，增加了各种新的功能，提高了运算速度，降低了功耗，提高了存储能力，增加了与Internet连接的能力，并在电源电压方面、工艺方面及抗干扰能力方面有了较大的进步和发展。3.1 硬件最小系统电路设计单片机最小系统是指能使单片机工作的最少的器件构成的系统。最小系统虽然简单，但却是大多数控制系统所必不可少的关键部分。对于52单片机，其内部已经包含了一定数量的程序存储器和数据存储器，在外部只要增加复位电路、电源电路、晶振电路即可构成单片机最小系统。3.1.1 复位电路设计复位是使单片机初始化的操
