基于EasyARM615的分布式排队系统设计

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                    　　摘要 设计并制作出一款集EasyARM615控制、RS485通信、语音识别与处理等为一体的智能排队嵌入式系统。完全模拟了公共场合人群排队过程，通过取号、进队、排队等待、叫号服务等操作，系统在优先级排队系统输入队列调度算法的基础上，改进并设计了一种窗口优先级和平衡分配算法，将顾客按照“先来先办，平均分配”的原则分配到各个窗口，解决了各种业务的多窗口平均分配问题。
　　1? 系统方案分析
　　按照当前国内外技术水平来分类，排队管理系统可以分为有线系统和无线系统，它们所实现的功能是完全一样的。无线通信方式，最大的优点是安装方便快捷。除主机外，任何设备出现故障时，都可实时在线更换和维修。但该方式容易受到频率干扰和电磁波干扰。
　　2? 系统整体方案设计
　　各个窗口终端CPU通信的信息量不大，实现的功能较简单。主机采用32位EasyARM615\[1\]可以满足要求，充分利用主机自带的RS485总线资源。从机采用8位的单片机即可实现所需功能。虽然在稳定性上可能稍有影响，编程上略为复杂，但是大大地降低了生产成本，而且对系统稳定性方面的影响，可以通过软件设计来尽量克服。
　　基于以上方案分析，主机采用32位EasyARM615开发套件，从机采用8位单片机作为控制芯片。搭建基于EasyARM615的分布式排队系统，具体框架如图1所示。






　　图2? 基于EasyARM615的主控制器电路图
　　3.2? 从机控制器
　　系统的从机控制器采用Atmel公司低功耗、高性能的CMOS 8位AT89S52单片机。其内置8 KB Flash片内程序存储器，256 B的随机存取数据存储器（RAM），5个中断优先级、2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路等资源。
　　3.3? 其他模块设计
　　主显示屏采用带中文字库的液晶模块LCD12864，用于向在休息区等待的顾客提示被呼叫的号码和相应的窗口号。窗口显示屏采用字符型液晶显示模块LCD1602，用于显示窗口的受理顾客号，引导顾客到该窗口来办理业务。
　　语音播报系统采用广州唯创科技有限公司的可编辑语音芯片WT588D系列语音单片机。
　　嵌入式打印模块采用WHA6热敏嵌入式微型打印机，串行接口控制。
　　4? 软件设计
　　系统的设计理念是基于数据队列原理，遵循先来先办的原则。智能排队系统的“智能”体现在系统对“排队”的处理是根据运筹学中的排队论来设计的，管理中心查询各个服务台空闲情况，根据服务台总数目进行轮询算法，以确认下一个取得客户的服务台号。
　　4.1? 通信方式
　　系统采用RS485总线，工作于半双工方式。RS485为差分平衡数字通信接口，系统采用主从式通信方式，主机采用查询工作方式，从机采用中断工作方式。通信总是由主机开始，循环地给从机发送查询命令，从机返回相应的应答信息。除非主机呼叫从机，从机在其他情况下不能主动向通信总线上送出信息。
　　4.2? 窗口优先级和平衡分配算法设计
　　在多队列多窗口、业务优先级办理的情况下，需要将客户按照“先来先办，平均分配”的原则分配到各个窗口。为了解决各业务的多窗口平均分配，系统在优先级排队系统输入队列调度算法的基础上，改进并设计了一种窗口优先级和平衡分配算法\[2\]来解决该问题，基本步骤如下：
　　① 获得当前窗口可办理的业务列表。
　　② 判断最高优先级的一个或多个业务的队列中是否有排队号。
　　③ 若存在排队号，判断当前窗口是否是同类窗口中最早请求的；若不是，则跳转到⑤。
　　④ 若是，从最高业务级别的队列中取得排队时间最早的排队号。
　　⑤ 继续查找次优先级队列，直到取得排队号或查找所有队列完毕；若无排队号，返回。
　　4.3? 程序设计
　　主程序流程如图3所示。主机初始化后，从01号从机（即呼叫器，地址=02H）开始查询，如有应答命令请求，根据命令作相应处理。






　　图3? 主程序流程图
　　（1） 请求发送
　　主机将最靠前的顾客号码发送到该机，并置发送标志F=1。
　　（2） 请求接收
　　当呼叫器重呼或暂停时，向主机发送数据。此时，主机接收该从机数据，接收完成后，立即查询从机并发送数据，置F=l。若从机不应答，表示该机无请求服务或没有该设备，则清F=0。
　　主机通信完成后将显示更新的数据于LCD屏，根据发送标志决定是否将数据送到该从机对应的窗口显示屏、主显示屏及播放语音，然后地址+2并判断是否开始新的查询。
　　结语
　　本文设计了由主机EasyARM615、从机AT89S52单片机及其外围电路构成的智能排队管理系统。以高性能的32位EasyARM615开发套件为主机控制器，以价格低廉的单片机为从机搭建起来的智能排队系统，既能解决无序排队问题，又能提高服务质量，可以对多个窗口和随机出现的客户流进行自动排队管理，顺序呼叫顾客到对应的窗口办理业务。