摘 要: 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,將RS-485網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用在排隊(duì)控制上,設(shè)計(jì)一種可以代替人們來排隊(duì)的系統(tǒng),可以提高人們生活質(zhì)量。本文詳細(xì)介紹了排隊(duì)機(jī)系統(tǒng)各控制器的設(shè)計(jì),包括各個功能模塊的硬件電路和控制軟件的設(shè)計(jì),這些功能模塊和控制器是排隊(duì)機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分。 關(guān)鍵字: RS485, 單片機(jī), 控制系統(tǒng), 排隊(duì)機(jī) Abstract: With the assistance of computer and networks, we can apply the RS-485 in the queue control, which can queue for the man and improve the living quality as well. In this paper, we introduce the design of the controllers in the queue system, including the hardware circuit and software, which are the important parts of the whole system. Keywords: RS485; Single Chip Computer; Control System; Queue Machine 1 引言 　　許多單機(jī)控制系統(tǒng)已逐漸向多機(jī)聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展,如:數(shù)據(jù)采集、消防、門禁、消費(fèi)等控制系統(tǒng),這就需要將各單機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)以進(jìn)行相互通信,從簡單的集中式控制逐漸向復(fù)雜的分布式、多控制端形式發(fā)展,出現(xiàn)了以網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的新的控制形式。串行通信作為一種簡單、廉價的通信方式在控制工程中廣泛應(yīng)用,其中RS-485總線型多CPU網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)得到了推廣與發(fā)展。本文設(shè)計(jì)了一個基于RS-485的多CPU控制的完整排隊(duì)機(jī)系統(tǒng),包括主控制器（打排隊(duì)票、分配排隊(duì)號）、子控制器（每個窗口叫號、辦理業(yè)務(wù)）、鍵盤操作、語音叫號、屏幕顯示,廣告上位機(jī)（統(tǒng)計(jì)排隊(duì)號、播放廣告）等部分。該系統(tǒng)是一個RS-485網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)上各個終端分別完成各自的功能。 2 主控制器設(shè)計(jì) 　　基于成本控制和功能不需要很復(fù)雜的考慮,主控制器可以采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。主控制器即為RS-485網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī),起著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的作用,把RS-485網(wǎng)絡(luò)上的多個CPU控制節(jié)點(diǎn)通過總線連接起來,構(gòu)成一個完整的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 　　在設(shè)計(jì)中,主控制器的核心單元CPU采用Winbond公司的一個帶雙串口與MCS-51單片機(jī)相兼容的全新核心的微處理器W77E58,處理能力強(qiáng),具有兩個全雙工串口免去擴(kuò)展和兼容的麻煩,而且片內(nèi)程序存儲器大,就該系統(tǒng)的程序來說己經(jīng)足夠,不用擴(kuò)展片外程序存儲器,節(jié)省了I/O口;排隊(duì)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?cái)?shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展:萬年歷時鐘芯片選擇了功能強(qiáng)大,方便易用的DS12C887,十分方便控制,斷電情況下也能準(zhǔn)確運(yùn)行。主控制器各功能模塊設(shè)計(jì)圖如圖1所示: 　　由圖可以看出,主控制器中除了CPU中央單元外,還有存儲模塊、打印機(jī)控制模塊、系統(tǒng)時鐘模塊、語音模塊以及兩套串口。在以下的內(nèi)容中,將分別介紹各個功能模塊的設(shè)計(jì)。而且,后面還會提到,語音模塊將會從主控制板中脫離出來,作為一個單獨(dú)的控制板而連接到RS-485網(wǎng)絡(luò)中。 [align=center] 圖1 主控制板模塊設(shè)計(jì)圖[/align] 3 子控制器設(shè)計(jì) 　　子控制器在系統(tǒng)的應(yīng)用中實(shí)際是一個與客戶交互的終端。簡便常用的人機(jī)界面一般都用鍵盤和顯示屏來實(shí)現(xiàn),本系統(tǒng)采用的方案是按照銀行常用鍵盤設(shè)計(jì)16鍵鍵盤和LCD段式液晶模塊組成人機(jī)界面,加入通信模塊,與主控制器通過RS-485網(wǎng)絡(luò)交互,將用戶的輸入信息傳遞給主機(jī),經(jīng)過主機(jī)的處理后,再將結(jié)果反饋到子控制器的LCD顯示屏上,給用戶充分的提示。 　　在設(shè)計(jì)中,CPU采用AT89S5l;LCD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4X4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段碼顯示的功能,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。由圖2可以看出,鍵盤子控制器中除CPU外,還包含了鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊、485網(wǎng)絡(luò)通信模塊等。 [align=center] 圖2 子CPU控制器模塊示意[/align] 4 鍵盤顯示模塊 　　本系統(tǒng)鍵盤顯示模塊采用的是典型的4X4矩陣鍵盤和段式LCD液晶顯示模塊。LCD液晶顯示模塊LCM061A是一種6位多功能通用型8段式（8.8.8.8.8.8.）液晶顯示模塊,將液晶顯示屏和核心電路集成一體,使用串行式的控制,它只有n根引腳,與單片機(jī)連接十分方便。 [align=center] 圖3 鍵盤顯示接口電路[/align] 　　LCM061ALCD顯示模塊采用串行控制方式,全部的功能都通過編程對C/S、R/D、/WR、DATA幾個引腳的控制來完成,而其中所有的控制指令和數(shù)據(jù)都通過DATA數(shù)據(jù)傳輸端讀寫。按照功能來分,這些指令可以分為三類: 讀顯示RAM指令、寫控制命令指令和寫顯示數(shù)據(jù)指令。LCM061A采用串行式的控制方法,所以需連接的電路十分簡潔。在鍵盤顯示電路中,電路原理圖如圖3所示: 5 系統(tǒng)時鐘模塊 　　系統(tǒng)時鐘是整個排隊(duì)序列的重要指針,不僅要把排隊(duì)時間信息顯示在每張排隊(duì)號上,而且要記錄不同事件發(fā)生的時間,以實(shí)現(xiàn)各種與時間有關(guān)的功能,比如上位機(jī)隊(duì)排隊(duì)信息的統(tǒng)計(jì)等。本系統(tǒng)采用的是時鐘芯片DS12C887。 6 語音播報(bào)模塊 　　語音播報(bào)是用語音的形式通過廣播或者音箱給人以提示信息。排隊(duì)系統(tǒng)本身就是為了方便用戶,創(chuàng)建輕松生活方式的目的而產(chǎn)生的,語音播報(bào)提示給人直觀、親切的感受特點(diǎn),而且不需要用戶一直盯著提示屏或者排隊(duì)情況,十分容易讓用戶的注意力從復(fù)雜的周圍環(huán)境中轉(zhuǎn)移過來。自動語音播報(bào)更是把工作人員從這種體力勞動中解放出來,成為排隊(duì)系統(tǒng)中十分重要的一個組成部分。 　　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(zhì)好,使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)E2PROM容量為480K,所以錄放時間長,最長可達(dá)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(zhuǎn)換器。有10個地址輸入端,尋址能力可達(dá)1024位,最多能分600段。設(shè)有OVF（溢出）端,便于多個器件級聯(lián)。其集成度較高,內(nèi)部還有前置放大器、內(nèi)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。 　　圖4為語音播報(bào)模塊電路。AT89S51的P2口連接ISD2560的A0-A7,P1.1腳接A8作為地址線,A9接地,始終使用地址模式,可以尋址000h ～1EFh。P1.2接CE\, P1.3接P/R\,可以用這兩個引腳來控制ISD2560播報(bào)/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(jié)束。XCLD接地,表示不使用外部時鐘。 [align=center] 圖4 語音模塊接口電路[/align] 7 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì) 　　一次完整的排隊(duì)系統(tǒng)運(yùn)作過程如下: 主機(jī)等待著顧客按下取票按鈕,鍵盤掃描到按下的鍵值后,根據(jù)取票類型生成排隊(duì)號,并且讀出當(dāng)前系統(tǒng)時間、排隊(duì)情況、業(yè)務(wù)類型等信息,打印成排隊(duì)票。這時,如果某窗口的操作員服務(wù)完一位顧客,按下窗口鍵盤上的“下一位”,這個信息就會傳輸給主機(jī),主機(jī)根據(jù)當(dāng)前排隊(duì)情況和業(yè)務(wù)情況,將排隊(duì)序列上能服務(wù)的最近客戶排隊(duì)號回應(yīng)給窗口,窗口鍵盤收到回應(yīng)后,立刻更新鍵盤上的顯示為要服務(wù)的排隊(duì)號。同時,主機(jī)還把這個排隊(duì)號發(fā)送給部分其他子機(jī):窗口LED顯示屏,讓它也顯示最新的排隊(duì)號;語音播報(bào)子機(jī),讓其播報(bào)該排隊(duì)號,以提醒顧客前來服務(wù);上位PC視頻排隊(duì)軟件,讓其用多媒體的方式顯示并播報(bào)當(dāng)前排隊(duì)號。 　　除此之外,系統(tǒng)借助這些功能模塊還可以完成其他多種功能,如設(shè)置了一個具有管理員權(quán)限的鍵盤,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置的功能,可以配置整個系統(tǒng)的密碼,系統(tǒng)時間,業(yè)務(wù)類型等一系列參數(shù);同時,可以處理某些特殊情況,例如某些緊急客戶排隊(duì)需要優(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�。這些功能基本上都是通過各功能模塊的調(diào)用和對排隊(duì)隊(duì)列的操作來實(shí)現(xiàn)的。排隊(duì)隊(duì)列存儲在主控制器上,它的操作通過主控制器來完成。 　　系統(tǒng)應(yīng)用后產(chǎn)生近10萬元的經(jīng)濟(jì)效益,數(shù)據(jù)主要來源于實(shí)驗(yàn),開發(fā)采用理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)合等研究方法。 本文作者創(chuàng)新點(diǎn) 　　本文分別介紹了主、子控制器的設(shè)計(jì),并且就各個功能模塊的開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。系統(tǒng)時鐘、語音播報(bào)、鍵盤顯示、LED顯示等功能模塊都是系統(tǒng)中不可缺少的,而且他們之間的協(xié)調(diào)控制使得本地CPU網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能夠順利、高效的運(yùn)行。全文介紹了排隊(duì)機(jī)系統(tǒng)的各個組成部分。 參考文獻(xiàn): 　　[1] 范輝. RS-485總線與CAN總線應(yīng)用比較[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào),2005.8（5）:54-56 　　[2] 王天義, 楊建中. 一種新型RS-485接口芯片在遠(yuǎn)程多機(jī)通訊中的應(yīng)用[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2004（5）:35-40 　　[3] 韋安, 劉國平. 工業(yè)實(shí)時TCP/IP協(xié)議棧的研究與開發(fā)[J].控制工程,2005.12（4）: 389-392 　　[4] 石彥輝, 高蒙, 李拓新. RS485總線在智能供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 微計(jì)算機(jī)信息, 2007, 5-2: 79-80