基于单片机的取号排队系统的设计

摘要：针对传统排队办理业务模式的缺陷，设计并实现了一个银行智能排队系统，具体介绍了系统的设计与实现方法，给出了系统组成结构框图、主要的硬件电路和软件设计。实践证明，该系统性能可靠、稳定、可连续稳定地工作。

关键词：单片机；智能排队；液晶显示

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）13-3026-02

1 概述

随着经济的发展和人民生活水平的提高，如何提高服务效率，给客户更好的服务感知，成为了竞争的重要评判因素。窗口多，业务类型多，排队客户多，往往让人无所适从，客户需要“傻瓜式”排队。而且传统的排队业务办理模式，不仅增加了柜台人员的工作，而且处理效率极低，现在已经不能满足日益增长业务量的需求。因此，产生了排队管理系统来解决以上问题，来提高服务质量、效率。可是目前市场上现有的排队机产品，缺陷较多，如系统结构庞大冗余、后续维护管理不便、实现成本不低等。本研究设计以价格相对便宜的的单片机芯片为基础，开发出体积小巧、工作稳定性高、操作维护简单方便、总体性价比高的取号排队系统。

2 系统结构

中央控制器是整个系统的核心处理单元，它负责日常数据的处理、记录还有储存，管理所有各模块间的通信传输，协调整个系统的工作。客户取号台是面向客户提供服务的，客户在触摸屏上点击选择相应的业务类别，然后内置的微型打印机立即打印出排队凭条给客户。语音模块主要用来实现语音播报呼叫客户号码的功能，当然这是在主控制器的配合下进行的，它由单片机、语音芯片以及功率放大电路等部分组成。液晶显示屏是主要的输入显示部分，用来显示排队的客户信息及当前客户号码，近期的业务宣传和广告等，它的主要部件是显示屏控制器和点阵显示屏。操作模块是放置在每个柜台上，由柜台人员进行操作，在不同时候选择服务的客户并进行其他如暂停、下一位等操作，其主要功能是实现窗口号在液晶屏上的显示、柜员输入的判断处理以及向核心单元传输其接受到的指令等。

当客户在取号机上选择要办理的业务，按下对应按键时，内置微型打印机立刻提供出排队凭条，客户排队号码和所选业务都会显示在凭条上，还有提示客户时刻关注显示屏上的信息；在这同一时刻，空闲的柜台旁LED灯会亮起，提柜台人员看到后即知道有客户在排队等候办理业务。此时柜台人员可以按下面前键盘上的受理键。主控模块会控制播放录制的语音提示，并在液晶显示屏上进行显示，引导客户到相应柜台办理业务。

3 硬件电路设计

3.1 操作设备

本设计的操作设备部分是一个独立的键盘，可供柜台人员进行用户呼叫及暂离等功能的实现，键盘上附带LED等，来通知柜员有客户等候办理业务。因为键盘按键较多的缘故，这里采用了两片74HC573来驱动，通过控制74HC573的OE脚来选择P1口当前的工作状态。

3.2 液晶显示屏系统

液晶显示屏的优点有很多，如功耗低、体积小、重量轻、超薄等，如今在各类智能仪器、仪表和低功耗电子产品中得到了越来越广泛的应用。本设计的显示屏控制系统由显示屏控制器和点阵显示屏组成。点阵显示屏每个单元由32个8×8点阵LED 显示模块、行信号选择译码器、驱动器、数据移位寄存器、行驱动器组成。32片8×8 点阵LED 显示模块组成一个64×32 的LED点阵，可同时显示8个16×16点阵汉字或16个16×8 点阵的汉字﹑字符或数字。单元显示屏负责接收上一级显示单元模块传输过来的数据和命令信息，再将这些数据和命令信息完完整整地传输到下一级显示模块单元中。以此显示屏可扩展出更多的显示单元，用来显示更多的内容。本系统利用2×3个点阵显示单元来显示语音播报的客户信息等，可显示16×16 点阵汉字48个。

3.3 语音播报系统

语音播报的芯片为PM50100，它由专用的语音单片机和FLASHRAM存储器集合构成，从几秒到100秒、一段或者多段的录音都能储存在其内，也可进行单片机的可编程，其音质水平、价格都要优于其他语音芯片。因本系统中所有语音播报内容都可以事先预知，所以只需将需要的内容储存在FLASHRAM中，在使用时通过程序控制将其读出就行了。

3.4 大厅取号机

系统打印的凭条上需要带有时间，这里采用了PCF8563时钟芯片，PCF8563是PHILIPS公司设计生产的经典工业级实时时钟芯片（RTC），IIC总线接口，具有功耗低、精度高等特点，广泛应用于电表、水表、气表、电话等产品。微型打印机用于打印用户凭条，这里采用热敏式微型打印机，热敏打印机的优点主要是工作噪声小，打印速度快，机械损耗率低，工作稳定，并且不需要色带，不用经常性去更换色带；缺点则是打印出来的东西有一定的保存期限，正常条件下大概是1年到5年。由于本设计中应用场景是用户凭条，使用时间较短，在客户业务办完后，一般客户就会丢弃凭条，所以在本设计中微型的热敏打印机已经足够。另本系统的打印机使用RS-485接口和其他模块进行通信。

3.5 主控单元

主控制器部分基本都是各类芯片，由单片机芯片、日历/时钟、微型打印机接口和看门狗电路等组成，主要完成对整个系统的协调管理，另外主控单元还负责对打印机的打印操作，时钟/日历芯片的读/写操作进行控制，并对其他各模块间的数据传输进行管理。由于本系统是需要长时间地工作，且没有经常性的人员维护，为了避免因为单片机的死机造成系统瘫痪，并且从提高系统的稳定性和抗干扰能力的角度出发，特意在系统中添加了专用硬件看门狗电路。在上电、掉电期间以及供电电压降低时可产生一个复位输出信号。为打印客户序号、时间日期、业务类别等信息，我们利用单片机的P0口扩展了并行打印机接口。

3.6 通信网络单元

4 软件实现

模块化设计是本系统软件设计的特色，一共划分为以下模块：主控及通信、液晶屏显示控制、操作台输入输出控制、取号机程序。 其中由主控程序来完成对整个系统的协调管理，另外主控程序还负责对打印机的打印操作，时钟/日历芯片的读/写操作进行控制，并对其他各模块间的数据传输进行管理。此外，对日常数据的、记录和统计，也是需要主控程序来完成的，例如排队号码的记录、累加，还有已办理过业务的序号记录处理等。

4.1取号机程序

取号机需要实现的功能，包括显示可选业务类型、提示排队人数、用户触屏输入、排队凭条打印、受理窗口提示等。显示可选业务类是让客户选择想要办理的业务，并提示用户前面有几个人在排队等候。触屏输入程序负责对触摸屏返回的用户点击内容进行处理，检测用户输入是否合法，有没有选择正确的的业务类型等。排队凭条打印程序控制内部小型打印机打出用户排队凭条，排队凭条上有当前排队的业务号码及前面排队的人数等。受理窗口提示程序是对窗口上方LED显示屏进行控制的程序。

4.2操作台输入输出控制

操作台输入输出控制主要实现的功能有：按键检测、语音叫号、叫号显示、业务处理指示等。按键检测由柜台人员在处理完当前客户的业务后，按下按键，系统自动跳出下一个客户号码，并控制语音进行播报，同时在液晶屏上显示。语音叫号模块主要控制播放器和闪存，在接到指示后从闪存调出预存的录音，通过播放器进行播报。业务处理指示模块用来判断当前所有柜台是否有用户在等待或办理业务，进行统一的调度指示。

5 结论

该系统的通信协议为RS485标准，采用大型LED显示屏来显示叫号。本系统应用场景广泛，能够满足银行、电信、航空、医院服务企业的需求，同时，本系统彻底取消了过去的站立式等候，环境不仅舒适，而且有序；解决了银行、医院等服务性场所服务质量提高的需求。

通过实际应用，证明了本系统结构简单，能够实现设计目标，且能长时间地稳定工作。对于服务业来说，采用本系统，既能提高客户办理业务的效率，又能改善企业的科学管理，提高了企业能效和服务质量。

参考文献：

[1] 石彦辉，高蒙，李拓新.RS485 总线在智能供电系统中的应用[J].微计算机信息，2007，5-2：79-80.

[2] 杨连国，史小军，堵国梁，等.LED 显示屏在医院排队叫号系统中的应用[J].现代显示，2006（6）：78-82.

[3] 孙丽英，时立文，孙艳彬，等.单片机在医院排队叫号系统中的应用[J].自动化技术与应用，2006，25（2）：77-78.

[4] 向阳，许星.ISD2560 语音芯片在排队机系统中的应用[J].国外电子元器件，2004（8）：38-41.