基于循環隊列的嵌入式無線呼叫系統*

申慶華，肖洪祥

(桂林理工大學 信息科學與工程學院，廣西 桂林 541004)

無線呼叫系統廣泛應用于服務行業中(如賓館、飯店、酒吧、咖啡廳、醫院等)，服務人員可以同時為眾多個房間、服務對象提供服務。但如何解決先后呼叫的響應，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，為了盡量降低成本，只有收、發和提示等模塊，但設計電路功能完備，程序設計獨特，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，讓服務人員依次響應，以提升服務水平與服務對象滿意度。

1 系統總體設計

無線呼叫系統由發射、接收、提示三部分組成，系統框圖如圖1所示。

1.1 發射與接收

發射與接收選用CC1100模塊。發射部分因整體較小，單片機采用體積小、價格低的AT89C2051。接收部分采用性能可靠、價格低、程序設計成熟的MCS51單片機[1]。用于存儲號碼的外部數據存儲器RAM選用6264，它是一個很穩定的存儲器。顯示芯片選用CH451，既方便又可以大量節約單片機資源，級聯使用來驅動五排數碼管。

圖1 系統框圖

發射部分由用戶自己設定地址(同時也是呼叫的號碼)，可設為 1～255(即最多 255個呼叫器)，不設 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，采用時分復用作為通信方式。此通信方式可靠性高、速度快，用在本系統中可方便快捷地傳輸數據。只需要把255個呼叫數據放入255個時隙中，CC1100模塊就能輕松地實現無線傳輸。

2 硬件電路原理

硬件電路圖分別如圖2、圖3所示。

圖2 發射部分

發射部分的撥碼開關用來設定地址(即呼叫號碼)，從1～255；按鍵起呼叫作用，當接收部分接收到呼叫的號碼時，會返回確認信息，使LED燈亮。

接收部分的MCS51單片機用于控制，從CC1100接收到的號碼按順序存儲在6264存儲器中，從地址00H～FEH，依次存放成循環隊列。因為程序中有比較呼叫號碼是否相同的設計，所以呼叫號碼會與原來存儲的號碼相比較，發現是重號時將其丟棄，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，使服務人員能及時有序地依次為服務對象提供服務。

5個CH451顯示芯片級聯使用，驅動五排數碼管，順序顯示先后呼叫的號碼。MCS51單片機的P1.0腳連確認按鍵，當有按鍵按下時，第一排數碼管的號碼被清除，再將存在外部數據存儲器中的號碼清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。

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

3 程序設計

由于程序流程較復雜，程序設計參考了參考文獻[2]中的某些觀點。

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答按鍵，如果有，則轉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答，如此循環；當有呼叫時，先比較呼叫號碼是否為0號(因為在系統中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，再與外部數據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，如此循環構成隊列。

當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R1為顯示計數器，當顯示的號碼多于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的值產生混亂。判斷R1是否為0可以判斷外部數據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，同時將相應外部數據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，如果發現讀取的存儲號碼為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 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)中間的箭頭表示數據的存儲和循環方向，呼叫號碼就從地址00H開始存放，依地址順序循環存儲；左邊箭頭表示隊尾指針R0的循環；右邊箭頭表示隊頭指針(同時也是顯示定位指針)R2的循環。圖6(b)表示當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)表示當有按鍵按下響應時，將隊頭指針R2原來指向的地址數據清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。

圖6 隊列說明圖

3.3 主要程序編寫

比較是否重號：設新呼叫的號碼存入0H。

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

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

[2]王志英.嵌入式系統原理與設計[M].北京：高等教育出版社，2007.