基于循環(huán)隊列的嵌入式無線呼叫系統(tǒng)*

申慶華，肖洪祥

(桂林理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

無線呼叫系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于服務(wù)行業(yè)中(如賓館、飯店、酒吧、咖啡廳、醫(yī)院等)，服務(wù)人員可以同時為眾多個房間、服務(wù)對象提供服務(wù)。但如何解決先后呼叫的響應(yīng)，按呼叫時間的先后顯示多個呼叫號碼，提高工作效率方面還有待提高。本文介紹的呼叫系統(tǒng)，為了盡量降低成本，只有收、發(fā)和提示等模塊，但設(shè)計電路功能完備，程序設(shè)計獨(dú)特，充分考慮呼叫的先后順序，在收端存下接收的號碼形成一個有序的隊列，顯示時按先后順序顯示，讓服務(wù)人員依次響應(yīng)，以提升服務(wù)水平與服務(wù)對象滿意度。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

無線呼叫系統(tǒng)由發(fā)射、接收、提示三部分組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.1 發(fā)射與接收

發(fā)射與接收選用CC1100模塊。發(fā)射部分因整體較小，單片機(jī)采用體積小、價格低的AT89C2051。接收部分采用性能可靠、價格低、程序設(shè)計成熟的MCS51單片機(jī)[1]。用于存儲號碼的外部數(shù)據(jù)存儲器RAM選用6264，它是一個很穩(wěn)定的存儲器。顯示芯片選用CH451，既方便又可以大量節(jié)約單片機(jī)資源，級聯(lián)使用來驅(qū)動五排數(shù)碼管。

圖1 系統(tǒng)框圖

發(fā)射部分由用戶自己設(shè)定地址(同時也是呼叫的號碼)，可設(shè)為 1～255(即最多 255個呼叫器)，不設(shè) 0號，0號在程序中作為比較號碼用。

1.2 無線傳輸

由于有眾多呼叫號碼，為避免碰撞，采用時分復(fù)用作為通信方式。此通信方式可靠性高、速度快，用在本系統(tǒng)中可方便快捷地傳輸數(shù)據(jù)。只需要把255個呼叫數(shù)據(jù)放入255個時隙中，CC1100模塊就能輕松地實(shí)現(xiàn)無線傳輸。

2 硬件電路原理

硬件電路圖分別如圖2、圖3所示。

圖2 發(fā)射部分

發(fā)射部分的撥碼開關(guān)用來設(shè)定地址(即呼叫號碼)，從1～255；按鍵起呼叫作用，當(dāng)接收部分接收到呼叫的號碼時，會返回確認(rèn)信息，使LED燈亮。

接收部分的MCS51單片機(jī)用于控制，從CC1100接收到的號碼按順序存儲在6264存儲器中，從地址00H～FEH，依次存放成循環(huán)隊列。因?yàn)槌绦蛑杏斜容^呼叫號碼是否相同的設(shè)計，所以呼叫號碼會與原來存儲的號碼相比較，發(fā)現(xiàn)是重號時將其丟棄，這樣，號碼不會多存，而存下來的號碼都是按呼叫的先后順序存放的，顯示時也按隊列先后順序顯示，使服務(wù)人員能及時有序地依次為服務(wù)對象提供服務(wù)。

5個CH451顯示芯片級聯(lián)使用，驅(qū)動五排數(shù)碼管，順序顯示先后呼叫的號碼。MCS51單片機(jī)的P1.0腳連確認(rèn)按鍵，當(dāng)有按鍵按下時，第一排數(shù)碼管的號碼被清除，再將存在外部數(shù)據(jù)存儲器中的號碼清0，剩下的4排號碼前移，再從6264存儲器中讀一個號碼來顯示，當(dāng)沒有號碼時則不顯示；再有按鍵按下時再清除一個號碼，如此循環(huán)。

MCS51的P3.7口連蜂鳴器，當(dāng)接收到呼叫時，如果不是重號就鳴響提示。74LS373為地址鎖存器。

3 程序設(shè)計

由于程序流程較復(fù)雜，程序設(shè)計參考了參考文獻(xiàn)[2]中的某些觀點(diǎn)。

3.1 程序流程

主程序流程圖如圖4所示。主程序開始后先判斷是否有應(yīng)答按鍵，如果有，則轉(zhuǎn)入顯示與移位子程序，沒有就檢查是否有呼叫，若沒有就跳回到判斷是否應(yīng)答，如此循環(huán)；當(dāng)有呼叫時，先比較呼叫號碼是否為0號(因?yàn)樵谙到y(tǒng)中0是做比較判斷的號碼)，是0號就要丟棄，如果不是0號，則蜂鳴提示，再與外部數(shù)據(jù)存儲器所存的號碼比較，判斷呼叫的號碼是否與存放的號碼相同，若相同則丟棄，不同則存在隊尾，如此循環(huán)構(gòu)成隊列。

當(dāng)呼叫的號碼不是重號，則送顯示。由于最多顯示5個號碼，所以設(shè)R1為顯示計數(shù)器，當(dāng)顯示的號碼多于5個時不再顯示。

顯示與移位子程序流程圖如圖5所示。調(diào)用顯示與移位子程序時先屏蔽呼叫中斷，以防止在子程序中有呼叫而改變R1的值產(chǎn)生混亂。判斷R1是否為0可以判斷外部數(shù)據(jù)存儲器是否還有號碼，沒有就不需顯示移位；若有號碼，就清除第一排顯示的號碼，同時將相應(yīng)外部數(shù)據(jù)存儲器地址中存儲的號碼清0。然后把下面的號碼上移，在顯示上移時，如果發(fā)現(xiàn)讀取的存儲號碼為0，表明已到隊尾，則停止讀號碼，但需把顯示定位器R2減 1，回到上一地址，同時 R1減 1，以便有新號碼時直接顯示；如果讀取的存儲號碼不為0，則循環(huán) 5次，這樣就按呼叫順序顯示了號碼。

圖4 主程序流程圖

圖5 顯示與移位子程序流程圖

3.2 隊列的采用

隊列說明如圖6所示。圖6(a)中間的箭頭表示數(shù)據(jù)的存儲和循環(huán)方向，呼叫號碼就從地址00H開始存放，依地址順序循環(huán)存儲；左邊箭頭表示隊尾指針R0的循環(huán)；右邊箭頭表示隊頭指針(同時也是顯示定位指針)R2的循環(huán)。圖6(b)表示當(dāng)存下一個號碼后隊尾指針R0將指向下一個地址，可見隊尾指針并不是指向隊尾，而是隊尾的下一位。圖6(c)表示當(dāng)有按鍵按下響應(yīng)時，將隊頭指針R2原來指向的地址數(shù)據(jù)清0，再指向隊頭，此時，顯示的號碼從這里開始顯示。FFH處先置0可防止死循環(huán)。

圖6 隊列說明圖

3.3 主要程序編寫

比較是否重號：設(shè)新呼叫的號碼存入0H。

本文提出的隊列方法結(jié)合嵌入式微控制器應(yīng)用于呼叫系統(tǒng)中，很好地解決了多呼叫順序響應(yīng)、多號碼排序顯示的問題。若要提升系統(tǒng)性能，可選用更好的嵌入式處理器。本設(shè)計經(jīng)過適當(dāng)修改可應(yīng)用于類似系統(tǒng)中，具有較高的實(shí)用價值。

[1]HYDE R著.匯編語言編程藝術(shù)[M].陳曙暉，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]王志英.嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2007.