1、河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告1河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告毕业设计（论文）题目：基于单片机银行排队叫号系统设计专业（方向）：电子信息工程学 生 信 息： 学号： 姓名： 班级：指导教师信息： 姓名： 职称：告提交日期：2014 年 4 月 4 日- -2013 年 4 月 14 日1 总体概述本课题设计要求实现银行排队无线呼叫功能，由一个叫号系统和一个取号系统组成，叫号系统和取号系统的单片机都采用STC89C52。叫号系统由MCU控制器、nRF24L01无线模块、12864液晶显示模块和按键，用以显示银行的处理序号和下一位要处理的序号；取号系统主要由MCU控制器、nRF
2、24L01无线模块、12864液晶显示模块组成，实现排队的处理序号。叫号系统和取号系统通过无线收发模块进行通信，实现对电路的控制。电路总体框架如下：注释：1.按键 A、B 分别用于叫号机系统控制客户普通号和贵宾号的类型；2.按键 C 分别用于取号机系统控制客户在排队系统中的序列。2 硬件电路的各模块设计2.1 总电路原理图取号机和从号机的原理图如下：（1）叫号机原理图叫号机 取号机图 1-1 电路总体框图按键A按键B按键CSTC89C52单片机无线网络模块nRF24l0112864无线网络模块nRF24l01 STC89C52单片机12864河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告2图 2-1
3、3：从机电路原理图（2）取号机原理图图 2-1-1 叫号机系统原理图图 2-1-2 取号机系统原理图河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告32.单片机复位电路及时钟电路设计51 单片机的复位电路由按键、10uf 电容、10k 电阻组成，用于单片机的上电复位和按键复位。当给单片机上电时由于电容两端电压的不可突变性，使单片机的 RESET 为高电平，使单片机复位；同理，当按键按下时，单片机 RESET 为高电平，使单片机复位。51 单片机的时钟电路由 12M 晶振、2 个小于 47pf 的电容组成，用以给单片机提供内部工作时钟。电路图如图 2-1：3. nRF24L01 无线模块与单片机接口电路
4、设计nRF24L01 与单片机的接口电路如图所示。nRF24L01 供电电压范围为 1.93.6V，超过3.6V 则会烧坏，推荐使用 3.3V 供电。单片机的 P13-P17 分别与 NRF24L01 的CE、CSN、SCK、MISO、MOSI 相连接，实现对 NRF24L01 的配置和数据的读写；单片机的 INT0引脚与 NRF24L01 的 IRQ 连接，当 NRF24L01 接收到数据或应答信号、重发超过设定值时则产生中断，通知单片机进行相应的动作。虽然 STC89C52 单片机没有 SPI 接口，但可以用普通的 IO 口进行模仿，所以只需要普通的 IO 口就可以了。 使用 NRF24L
5、01 无线模块时，如果单片机供电是 5V 的，且单片机 IO 口输出电流超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块。如果是 3.3V 的，可以直接和 RF24l01 模块的 IO 口线连接。如果是 5V 的，一般串接 2K 的电阻。nRF24L01 与单片机的接口电路如图 2-7 中的图 a。nRF24L01 供电电压范围为 1.93.6V，超过 3.6V则会烧坏，推荐使用 3.3V 供电，3.3V 电源如图 2-7 中的图 b。除电源和接地端，其余脚都可以直接和普通的 5V 单片机 IO 口直接相连，无需电平转换。当然对 3V 左右的单片机更加适用了。硬件上面没有 SPI的单片机也可以
6、控制本模块，用普通单片机 IO 口模拟 SPI 不需要单片机真正的串口介入，只需要普通的单片机 IO 口就可以了，当然用串口也可以了。引脚说明如下：图 2-2：单片机复位电路和时钟电路河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告4(1) GND：接地线。(2) VCC：接 3.3V 电源。(3) CE ：芯片的模式控制线。 在 CSN 为低的情况下，CE 协同 NRF24L01 的 CONFIG 寄存器共同决定 NRF24L01 的状态。(4) CSN ：芯片的片选线，CSN 为低电平芯片工作。(5) SCK：芯片控制的时钟线（SPI 时钟）(6) MOSI：芯片控制数据线（Master outp
7、ut slave input） (7) MISO ：芯片控制数据线（Master input slave output）(8) IRQ：中断信号。无线通信过程中 MCU 主要是通过 IRQ 与 NRF24L01 进行通信。 4. 12864 与单片机接口电路设计系统中主节点的显示模块采用 12864，带中文字库的 128X64 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集.利用该模块灵活的接口方式和简
8、单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示 84 行 1616 点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。基本特性:图 2-3：nRF24L01 与单片机接口电路及 3.3V 电源图 a：24L01 与单片机连接图图 b：5V 转 3.3V 电源河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告5（1）、低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、显示分辨率:12864 点 （3）、内置汉字字库，提供 8192 个
9、1616 点阵汉字(简繁体可选) （4）、内置 128 个 168 点阵字符 （5）、2MHZ 时钟频率 管脚功能示意图如下管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述1 VSS 0V 电源地2 VCC 3.0+5V 电源正3 V0 - 对比度（亮度）调整4 RS(CS） H/LRS=“H”,表示 DB7DB0 为显示数据RS=“L”,表示 DB7DB0 为显示指令数据5 R/W(SID) H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到 DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0 的数据被写到 IR 或 DR6 E(SCLK) H/L 使能信号7 DB0 H/L 三态数据线8 DB1 H/
10、L 三态数据线9 DB2 H/L 三态数据线10 DB3 H/L 三态数据线11 DB4 H/L 三态数据线12 DB5 H/L 三态数据线13 DB6 H/L 三态数据线14 DB7 H/L 三态数据线15 PSB H/L H：8 位或 4 位并口方式，L：串口方式（见注释 1）16 NC - 空脚17 /RESET H/L 复位端，低电平有效（见注释 2）18 VOUT - LCD 驱动电压输出端19 A VDD 背光源正端（+5V）（见注释 3）20 K VSS 背光源负端（见注释 3）电路原理图中的部分如下图所示：图 2-4-1 12864 功能管脚示意图河北工业大学本科毕业设计（论文
11、）中期报告63 软件设计本系统软件包括叫号机程序和取号机程序。叫号系统和取号系统程序都主要包括单片机控制模块、NRF24L01 无线接收程序模块、12864 液晶显示程序模块和按键控制程序模块。1 系统程序流程图（1）叫号系统程序流程图开始初始化单片机、12864、nRF24L01 端口按键按下？Y N显示当前处理的号码显示下一个处理的号码图 2-4-2 12864 与单片机连接示意图河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告7（2）取号程序流程图4进一步需要解决的问题此次毕业设计大致可以分成三歩。1、收集资料，掌握相关的知识，进行总体构思。2、系统硬件设计，绘制系统电路原理图及硬件电路的焊接。
12、3、编写系统相关软件并进行调试完善。按照任务书的要求和安排，目前系统硬件电路设计焊接已经完成，并基本完成了软件程序设计。这一时期主要就是收集相关文献，进行总体设计构思、是否普通号？图 3-1：叫号系统程序流程图A 窗口 B 窗口按键按下？显示当前用户的号码以及排队的总人数开始Y N初始化单片机、12864、nRF24L01 端口YN图 3-2：取号系统程序流程图河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告8方案论证以及器件选型。通过设计系统的具体框架，对每一部分进行了仔细分析与研究，设计了系统硬件电路原理图。目前系统硬件电路原理图已绘制完成，硬件电路也焊接完成，并进行了初步的调试,但是在实际的环境
13、中，不稳定的因素会很多，需要我们耐心的完成一项一项的调试工作，并对调试结果做一定的修改。5后期工作安排后期的工作安排主要包括：1、进一步完善系统硬件电路和软件的设计，并进行系统软硬件性能、指标和功能分析。2、进行系统调试实验与测试。3、根据调试实验结果对系统软硬件设计进行改进。对调试实验结果进行分析并给出结论。4、用所学知识对结论予以分析及整理，撰写毕业论文。参考文献：1 罗志会, 刘一农. Proteus 在单片机课程设计中的应用与实践J. 实验室科学. 2009(06).2 胡汉才编著.单片机原理及其接口技术M. 清华大学出版社, 2004.3 徐爱钧.8051 单片机实践教程M. 电子工
14、业出版社, 20054 于海滨,曾鹏.分布式无线传感器网络协议研究.通信学报.2004,25(l0)5 王锦标.计算机控制系统.北京:清华大学出版社.20056 王殊,阎毓杰,胡富平,屈晓旭.无线传感器网络的理论及应用M.北京：北京航空航天大学出版社.2007 7 彭超.面向数据采集的多层次无线传感器网络网络的设计与实现.浙江大学硕士学位论文.20088 李积芳,刘文,袁勇. 单片机系统的可靠性与抗干扰分析J. 新疆职业大学学报. 2009(01)9熊杰. 基于 NRF2401 射频模块的温度测量系统的设计J. 鄂东职业技术学院机电工程系.2012(12)10 陈丽娟,常丹华. 基于 nRF2401 芯片的无线数据通信J. 电子器件. 2006(01)11NRF24L01 芯片手册12DHT11 芯片手册
