排队叫号系统的软件设计与研究.docx

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计排队叫号系统的软件设计与研究摘 要现在已经是21世纪的第二十年，科技越来越进步，交通工具越来越多、越来越方便，同时我国经济水平也在不断升高，全国人民的生活和物质水平水平逐渐提高，在银行、医院、餐馆、办事大厅等场所都能清晰的看到人们忙碌排队的身影。无序且长的排队等待队伍,不仅让许多顾客花费大量的时间等待,而且等久了顾客的心情也会烦躁,导致工作人员的工作效率降低，服务态度就会不好。为了符合人性化服务理念、提高办事效率，急需一种操作简单、维护方便的模拟人们排队的系统即排队叫号系统。因此，本文分别从触摸板编程、单片机控制、串行口通信及网络通信进行排队叫号系统的软件设计，研究各部分组成和功能取号控制、叫号控制和显示控制。该排队叫号系统主要实现取号、服务台智能语音叫号和显示屏显示号码的功能，实现人们取完号之后可以在休息区安静的坐着等候，等自己的排号到了之后通过服务台叫号再前往服务台，既有效维护了秩序，又有效减轻工作人员的压力和工作量，也让顾客心情愉悦。关键词：排队、人性化、单片机控制、串行口通信、网络通信The software design and research of queuing station-to- station systemAbstractThis is the 20th of the 21st century, with more and more advances in science and technology, more and more convenient ways of transportation, and rising economic level, the living standard of people across the country is gradually improving. People can be seen queuing in places such as Banks, hospitals, restaurants and office halls. The disordered and long waiting line not only makes many customers spend a lot of time waiting, but also the customers mood will be upset after waiting for a long time, which leads to the staff's work efficiency, service attitude will be bad.In order to comply with the humanized service concept and improve the efficiency, it is urgently needed to have a simple operation and convenient maintenance system to simulate people queuing, namely queuing station-to-station system. Therefore, this paper respectively designs the software of the queuing system from touch pad programming, SCM control, serial port communication and network communication, and studies the components and functions of each part, i.e. taking l number control, calling number control and display control.The system mainly realize intelligent voice your turn take number, reception and display shows the function of the number, the realization of people after taking the number can wait is sitting in the lounge area, such as his appointment to the by the front desk after your turn again to the front desk, maintain the order already, and reduce the workload of staff, also make the customer happy.Keyword: queue up、humanization、single chip microcomputer control、serial communication、network communication目录1. 课题的目的与意义11.1 课题的目的11.2 课题的意义12. 课题的技术要求22.1 嵌入式系统在排队系统中的应用22.2 网络通信在排队系统中的应用33. 排队技术的发展现状44. 系统的主要功能与工作原理54.1 系统的主要功能54.2 系统的工作原理55. 系统的工作流程65.1 客户工作流程65.2 工作人员工作流程66. 系统方案的选择与设计76.1 排队叫号系统主机的设计86.2 LED显示屏的设计106.3 语音呼叫终端的设计127. 系统的程序设计138. 结论和展望268.1 结论268.2 展望279. 致谢27参考文献301. 课题的目的与意义1.1 课题的目的近年来，科技越来越发达，社会提供的服务越来越多人性化、智能化，人们的社会服务需求也越来越大。在医院、饭馆、银行、购物商场等一些场所均能清晰看到人们排队的身影，人们早已习惯、早已见惯了这些杂乱无章、前拥后挤的站立排队等候队伍，这些因众多人们排队导致秩序混乱的窗口，常常需要设置犹如“山路十八弯”的人性化排队“道路”供顾客有序地排队等候，但正因为这样的排队等候方式，顾客通常因为长时间消耗体力的站立导致体力与精力透支，疲惫不堪的顾客慢慢地心累、心烦，这就出现了我们常见的“插队”现象，从而严重地导致顾客与顾客之间激烈的争吵，除此之外，工作人员因长时间与顾客的激烈争吵及众多顾客的围绕而烦躁、疲惫，影响了其工作的质量和其办事效率，进一步严重影响了社会服务企业的正常管理和正常运作，因此，社会现在迫切需要创造一个集人性化和便捷的一个排队系统，这个系统既能改善企业的服务质量，解决众多顾客疲惫的站立排队等候现象，又能树立良好的社会服务企业形象，更好地营造一个人性化的企业服务和工作环境氛围。1.2 课题的意义截止到现在，我国的现代通信网络技术、计算机网络技术、半导体电子技术等现代化信息科技都在飞速的发展，同时，不断完善和丰富的还有我们的智能自助排队系统。但在目前，对于公共服务终端市场，除了对传统市场日益增长的需求外，对该市场的工业发展需求和潜力也很大，在过去的两年中，自助公共服务终端部门的发展对公共服务市场产生了一定的推动和影响。排队叫号系统就是一种集合各种计算机、网络、多媒体、通讯等等技术方面进行控制的高新技术型的产品，让客户可以综合使用该产品，其最大的好处在于用专门的排队等候系统取代传统的人工排队，省去了很多的时间，同时也省去很多的人工。比如在医院里，对病人而言，叫号系统能够很好的避免排错队伍、插队等一些混乱的局面，从而减少过去经常出现的排队打架的纠纷现象的发生频率，运用该排队叫号系统还能营造一个安静的、有次序的就医环境，这样可以在很大程度上缓解病人焦虑、烦躁的心情，同时为病人节约了很多宝贵的时间，如果发现自己前面还有很多人等候的话，可以先去做其他的事情。另一方面，对医务人员而言，排队叫号系统毫无疑问的可以让医务人员的工作环境得到了很大的改善，不仅可以减少他们在工作当中出现的错误，提高工作效率；叫号系统还能让医生进行灵活的工作时间安排，例如一个病人看的时间比较长的话，可以将后面的病人转移到其他医生那边看病。2. 课题的技术要求122.1 嵌入式系统在排队系统中的应用嵌入式系统具备计算机软件及相关硬件的完整的控制式计算机和微处理系统，然而，与传统的控制系统和微型处理系统不同的是，控制和微型处理系统不适合用于各种专用的计算机和微型加工硬件，包括系统的功能、可靠性、大小、成本和能耗。嵌入式系统中使用的嵌入式计算机是专门设计的，实时效率高，只能够执行特定应用的任务，传统的控制式计算机是没有这些特点，可以说这是一个低开发成本的、可靠性高的专用控制式计算机和微处理系统。现如今，嵌入式系统的发展更加趋向于提供更加生动的人类和机器交互的界面，对于更多的小型电子类产品而言，具备有更好的移植性，从而实现其自动化、低功耗及智能化等优点。2.2 网络通信在排队系统中的应用网络通信是一种“有形”的通信渠道，它将各工作站或单个装置的其他网络节点连接起来，构成数据传输通道，这是交换信息资源和建立网络的最终主要目的，主要为了通过特定的信息工具或网络实现在人与人之间交流和传播信息。独立的工作站，配备独立的设备，以及人与人之间，人与电脑，计算机和其他计算机，通过网络上的信息共享。下面是一个简单的关于通信工作的图像流程的概述：3. 排队技术的发展现状33.1 国内外发展现状最早可能在19世纪60年代初期在欧洲和其他西方发达国家提供这种排队技术，开始的那个时候排队仅限于排队工作人员的一个人工动手操作和大声呼叫。在当时的我国，排队系统技术和新产品以及服务概念的大量出现及海外引进过程持续时间也许并不长，特别是在2000年中国加入WTO以后，大批的海外中国人纷纷开始走出了海外国门，将很多优秀和拥有价值数亿现金的排队技术服务解决方法、理念和新技术产品直接带回国内，“排队技术”也随之被广泛和引进国内，并在这一个时期我国特有的高速工业经济高度发展的的现代社会经济环境里逐渐得到迅速的研究普及和广泛推广应用。需求逐渐旺盛的公共服务排队系统，产业的发展潜力巨大，除了对传统的市场需求不断的增长外，近两年来，自助服务终端软件行业带动了自助服务市场的发展并产生了一系列的影响，与此同时，随着信息技术、现代信息和通信技术以及智能公共电子技术等飞速的发展，公共排队系统的整体大概功能与应用及智能结构也变得越来越完美和丰富。4. 系统的主要功能与工作原理44.1 系统的主要功能本排队叫号系统的功能包括呼号、重呼、停止。首先每一位客户可以根据自己的实际需要自行选择相应的服务类型，从终端屏上获取一个号码，然后在工作人员指定的等候区域进行等候；工作人员工作服务完上一位客户后可以按下系统叫号机上的呼叫按钮示意，然后系统就会自动提醒当前的客户，客户则根据相应的服务类型通过查看LED显示屏和收听信息智能语音呼叫信息提醒后，前往指定的区域办理业务，工作人员也同样可以实时的查看顾客正在等待人数以及正在接受服务的号码。4.2 系统的工作原理叫号主机服务器安装在服务大厅里，客户进入大厅就可以看到主机服务器，这个机器是嵌入式排队叫号系统服务主机的嵌入式机，当客户选择他所需要的不同类型的服务时，主机上就会出现一个号码，这个号码就是客户的排队号码。LED显示屏配备在每个服务型窗口的上方，这个LED显示屏是通过通信网络的方式与嵌入式排队主机的服务器连接在一起。当坐在服务型窗口里的工作人员开始对客户进行客户服务工作时，呼叫请求命令首先从呼叫终端发送，等待呼叫主机发送并及时处理每个呼叫终端的呼叫信息，根据相应的信息处理相应的等待队列，并且响应呼叫终端和LED屏的请求，分配任务和服务，语音呼叫系统也同时开始运行，及时给出语音提示。5. 系统的工作流程55.1 客户工作流程当客户到达办事服务大厅时，他需要在排队终端屏上选择自己的服务类型，获得自己的服务编号，随后到相应的休息位置等待与自己对应的语音呼叫，同时，客户还必须注意LED显示屏上的相关显示，并仔细听取语音呼叫系统的信息指示，当语音呼叫系统叫到自己的号码时，客户必须根据在LED显示屏上的信息及语音提示信息前往对应自己的窗口。5.2 工作人员工作流程工作人员等客户到达指定的窗口后，他们可以清楚地看到本窗口总的客户等待人数显示在屏幕上，等自己服务上一位客户完毕后即可按下“呼号”键开始服务下一位，并完成每个客户的服务，工作人员每服务完一个客户就按一次“呼号”键呼叫下一位等待的顾客，通知下一位客户前来当前窗口，如果当接收到呼叫的客户没有在工作人员规定的时限内到达指定的位置，则工作人员可以按一次“重呼”按钮再次呼叫客户。工作流程图如下：6. 系统方案的选择与设计许多嵌入式系统要求具有实时工作、实时处理任务的功能，本文介绍的排队叫号系统就是采用了嵌入式操作系统来运行。叫号机、呼叫终端及LED显示屏均用到嵌入式系统，保证了整个系统的实时性、可行性和可靠性。6.1 排队叫号系统主机的设计 该主机系统在设计上采用嵌入式Linux开发操作系统进行了设计，首先它可以是一个比较低成本的嵌入式开发操作系统，用最低的开发成本完成高使命，这样才能充分凸显出它的独特性和价值；其次，它系统可以广泛应用于多种硬件平台，Linux系统可以是支持很多嵌入式种处理器的系统结构，并且该系统还能被直接移植多种硬件平台上，当然，这与它量身裁制的内核独特性有关，Linux系统有一个独特的核模块，可以根据目前各种嵌入式处理器设备的功能和个性需求进行相互配合，需要的时候内核可以直接插入内核进去，不需要的时候内核可以直接移走，充分体现和突出它的独特性和意义所在，对比于其他综合嵌入式操作系统，该设备的优势和功能得到充分利用，而其他综合嵌入式操作系统占用的系统资源较少，操作比其他嵌入式操作系统更稳定、更快、效率更高。排队主机系统设计流程图如下。306.2 LED显示屏的设计 顾客取号后，顾客需留意LED显示屏上的文字提示。LED屏上根据主机发送来的数据及命令显示当前叫号号码，采用RS485通信的方法来实现。LED显示屏主要显示等待人数、当前叫号号码。RS485通信支持半双工通信，从主机和多个单片机中提取节点，单片机接收由微机发送过来的操作控制模式，并根据RS485通信方式发送的地址决定是否接收这个点阵数据，主机则从单片机反复发送消息以执行请求，从主机中以软定义的方式灵活定义每个对应参数，各自的地址被设置，并设定与主机一致的波特率。当主机传来的信息被从机接收了后，立即执行下一步骤，如果主机地址与主机呼叫地址相匹配，则根据接收到的信息控制相应的操作，这样可以保证始终只有一个从机与主机进行通信交流，实现“1对应1,2对应2”这样一个好处，避免了总线工作时发生冲突，同时系统的工作效率也会更高。在计算机与串行收发器通信RS485收发器指令控制串行口方面，平时置P1.0位为低，使计算机与监控站的串行口直接处于监控站的侦听指令中断状态，当有一个串行收发器在监控站里中断时，判别串行口是不是为本机地址，若为本机的地址，则将P1.0位置高，发送监控站的应答指令信息，然后再平时P1.0置为低接收串行控制指令，继续跟平时一样保持P1.0为低，使得串行收发器控制指令处于监控站的接收指令中断状态；若不是本机的地址，仍要使P1.0为低，串行收发器处于监控站的接收指令中断状态。主控计算机的串行口与监控站计算机串行口的通信设置格式要一致，即通信数据传输格式相同、通信波特率相同。RS485通信流程图显示如下。6.3 语音呼叫终端的设计作为排队叫号系统中RS485通信的从机的语音呼叫终端，除了在键和主机之间进行交互式信息通信之外，还可以根据主机发送的消息更新窗口信息，其软件的设计主要运用到网络通信中的TCP/IP协议，同时采用了C51语言进行程序设计。语音呼叫终端同时也是工作人员呼叫客户前来服务窗口办理业务的一个重要工具，它的工作包括向工作人员提供即将服务客户的号码和后面等待的客户人数，呼叫终端显示正在排队的人数和正在服务客户的号码，该呼叫终端的功能包括呼叫、重呼两个按钮，呼叫按钮是在工作人员准备服务下一位顾客前要按下的，重呼则是客户在指定时间未到达窗口后呼叫的。TCP/IP协议是通信终端建立在IP协议上的一种面向连接的端到端的通信协议，由于IP协议通信终端是一种无连接的不可靠的协议，IP通信协议不一定能提供确保可靠性和安全性的机制，因此，TCP通信协议的可靠性完全由其本身的技术来保证。TCP通信协议提供了确保其可靠性的技术和措施，如识别、延迟、重新传输等，这正好说明它是完全符合我们对呼叫终端的可靠性要求。TCP通信协议和IP通信协议这两种协议很好地结合在一起，实现了通信终端传输数据的可靠性，也很好地实现了端到端的呼叫通信终端的正常运作。通信终端分析后台的控制类型，实时更新LED显示屏的显示值及更新语音呼叫信息，如果是语音呼叫组的命令，则更新语音信息；如果是按键组的命令，则将呼叫终端的键值数据信息作为响应帧发送给主机，根据数据帧提供的信息，更新服务号码，在服务号码分配命令中，LED显示屏也会同步更新服务号码。7. 系统的程序设计#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code t0="Welcome!"uchar code t1="wait people"/wait people为正在等待的人数uchar code t2="Your No.is"uchar code t3="No. come to"uchar code t33="No. window!"uchar code t4="Queue is full,"uchar code t44="come later"uchar code t5="Nobody is"uchar code 55="waiting1"uchar code t6="Now the total wait people"uchar code t66="number is"uchar num,waiting,count;/num为所领号码,waiting为正在等待人数sbit lcden=P27;sbit lcdrw=P25;sbit lcdrs=P26;sbit s0=P34;/领号键sbit s1=P31;/窗口1的叫号键sbit s2=P32;/窗口2的叫号键sbit s3=P33;/停止领号键sbit add=P35;/统计客流量sbit bee=P15;/使用语音端口void delay(uint)void di()/语音void write_com(uchar);void write_data(uchar);void go(uchar,uchar);void shownum(uchar);void showstr(uchar *);void clear();void init();void keyscan();void delay(uint n)uint i,j;for(i=n,i>0;i-) for(j=110;j>0;j-);void di()bee=0;delay(100);bee=1;void write_com(uchar com)lcdrs=0;lcdrw=0;P0=com;lcden=1;delay(3);lcden=0;void write_data(uchar dat)lcdrs=1;lcdrw=0;P0=dat;lcden=1;delay(3);lcden=0;void go(uchar x,uchar y)if(x=1) write_com(0x80+y);else write_com(0x80+0x40+y);void shownum(uchar dat)uchar code t=" "uchar shi,ge;shi=dat/10;ge=dat%10;if(shi>0) write_data(0x30+shi);else write_data(t0); write_data(0x30+ge);void showstr(uchar *t)while(*t)write_data(*t);t+;void clear()write_com(0x01);go(1,14);showstr(t1);go(2,14)shownum(waiting);void init()lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);go(1,4);showstr(t0);void keyscan()uchar a;if(waiting<20) if(s0=0&&(s1!=0)&&(s2!=0)&&(s3!=0) delay(5) if(s0=0&&(s1!=0)&&(s2!=0)&&(s3!=0) while(!s0);di();/语音提示clear();num+;waiting+;go(1,0);showstr(t2);go(2,0);shownum(num);go(2,14);shownum(waiting); if(s1=0) delay(5); if(s1=0) while(!s1);di();if(waiting=0) write_com(0x01); go(1,3); showstr(t5); go(2,3); showstr(t55); else clear(); waiting-; go(1,0); showstr(t3); go(2,0); showstr(t33); go(1,3); shownum(num-waiting); go(2,14); shownum(waiting); if(s2=0) delay(5); if(s2=0) while(!s2);di();if(waiting=0) write_com(0x01); go(1,3); showstr(t5); go(2,3); showstr(t55); else clear(); waiting-; go(1,0); showstr(t3); go(2,0); showstr(t33); go(1,3); shownum(num-waiting); go(2,3); shownum(2); go(2,14); shownum(waiting); else if(waiting=20) if(!a)di(); if(s3=0) delay(5);if(s3=0) while(!s3); di(); a=1; write_com(0x01); go(1,0); showstr(t4); go(2,0); showstr(t44); if(a=1) if(s1=0) delay(5); if(s1=0) while(!s1); di(); clear(); waiting-; go(1,0); showstr(t3); go(2,0); showstr(t33); go(1,3); shownum(num-waiting); go(2,3); shownum(1); go(2,14); shownum(waiting); a=0; if(s2=0) while(!s2);di();clear();waiting-;go(1,0);showstr(t3);go(2,0);showstr(t33);go(1,3);shownum(num-waiting);go(2,3);shownum(2);go(2,14);shownum(waiting);a=0; if(add=0)&&(s0!=0)&&(s1!=0)&&(s2!=0)&&(s3!=0) delay(add=0);if(add=0)&&(s0!=0)&&(s1!=0)&&(s2!=0)&&(s3!=0) while(!add);di();write_com(0x01);go(1,0);showstr(t6);go(2,0);showstr(t66);shownum(num);go(2,14);shownum(waiting); main() int();whilt(1);keyscan(); 8. 结论和展望8.1 结论本次排队叫号系统的软件设计，整体设计还算顺利，设计完成后可以进行简单的排队叫号，主要实现了取号的控制、叫号的控制以及显示的控制，然而，与目前市场上的各种各样的排队系统相比，仍存在很大差距，但本设计已经完成基本的设计。在研究设计的过程中，参考了大量的设计作品文献以及大量与本文相关的书籍，采用了计算机嵌入式、网络通信、单片机控制、触摸板计算机编程等理论知识设计了一种简单、方便、便民的排队叫号系统，顾客在主机的触摸板上选择自己需要的服务类型，取的号码后即可到休息区等待，随后主机和呼叫终端会根据顾客的服务类型分配到对应的窗口进行排队，等工作人员按下叫号机的叫号键，呼叫终端就会开始呼叫相对应的号码，同时LED显示屏也会显示当前号码及当前等待的人数，顾客听到自己的号码后便可以直接从休息等候区前往对应的窗口进行办理相应的业务。8.2 展望对于本次排队叫号系统的设计，还有很多方面需要提升，例如：排队过程中手机同步提示进度；打印机打印票号部分等等。这些都需要我们花更多的时间去研究，我相信，随着时代的进步和发展，为了可持续发展，排队叫号系统会越来越完美。9. 致谢从选题到开题报告、到设计代码、再到设计论文撰写，耗时不长也不短。刚开始的时候可以说是什么都不懂，不了解排队叫号系统的工作原理，不了解排队叫号系统的内部结构等等，通过老师的指导以及在图书馆查找相关的书籍，参考了大量的相关文献以及书籍，才慢慢的入手。通过不断的上网查找，问题都被我足一解决，同时在研究设计的过程中老师也对我的一些不足的设计提供了宝贵的意见和指出错误，让我的毕业设计不断完善直至完成，在此感谢我的指导老师沈文发。同时，还要感谢大学四年间授予我大量的知识的老师们，为我的毕业设计提供了牢固的基础，使我能熟悉c语言、嵌入式等设计程序，使我有更好的知识基础，使我有更加严谨的工作态度和学术钻研精神。还要感谢我的已经毕业从事出来工作的师兄，此次毕业设计的顺利完成少不了他们的悉心教导，已经步入社会的他们给我提供了很多书本上所不能学习的宝贵经验。同时还要感谢陪伴我四年的大学同学们，不仅在毕业设计上给我解答了不少疑惑，例如参考文献的书写、引用，方案的参考以及知识的补充，不仅让我论文进行的更顺利、节省更多时间，还让我学到了更多。除此之外，在日常学习生活上给予了我极大的鼓励与支持，让我拥有浓厚的学习环境以及温馨团结的家。最后，我还要感谢我的家人，他们是我最坚定的支持者，始终支持我，一直在身后默默的鼓励着我，让我能够全身心的投入到本次毕业设计当中来。通过本次毕业设计，使我对我自己专业知识通信工程有了更深一层的了解，也为我在以后的工作实践中打下了牢固的基础。同时，本次毕业设计也磨炼了我的意志，增强了我的学习能力以及刻苦钻研学术的精神，为我在以后的生活提供了巨大的帮助。从今以后，我都会铭记老师们的教诲以及同学们的帮助，并且在以后的而工作、生活上积极乐观面对困难，永不言弃。参考文献1龚再兰.基于PC与单片机串口通信控制的点阵系统设计J.电子世界,2020(03):158-159.2白曦,王俊.基于RS485总线的主从通信方法J.数字通信世界,2020(02):80+28.3吴桂华.体检中心排队叫号显示系统的建设实施J.信息系统工程,2018(10):38-39.4凌世娥. 办税大厅排队叫号系统的设计和实现D.电子科技大学,2018.5孙文韬.基于AT89C51单片机的点阵屏显示设计J.电子世界,2016(04):31-32.6魏莱. 医院病房语音呼叫系统设计与实现D.电子科技大学,2015.7常书惠.一种基于单片机控制的病房呼叫系统J.科技视界,2013(20):7-8.8李富生,吕战争,刘陆群,张洛平.基于RS485的多个LED屏实时显示J.微计算机信息,2003(02):41-42.9. Embedded Computing Systems; Reports Summarize Embedded Computing Systems Findings from University of Calcutta (Stigmergy-based Security for Soc Operations From Runtime Performance Degradation of Soc Components)J. Computers, Networks &amp; Communications,2019.10Yuji Tamura,Truong Thi Doan,Takahiro Chiba,Myungryun Yoo,Takanori Yokoyama. A real-time operating system supporting distributed shared memory for embedded control systemsJ. Cluster Computing,2019,22(1).