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基于89C52单片机的银行自动叫号系统
摘
要：银行自动叫号系统是为解决排队公平等银行服务问题，提高银行办事效率而设计的智能排队管理系统。在分析银行排队叫号需求的基础上，基于89C52单片
机和ISD4004语音芯片设计了银行自动叫号系统，并重点从主机和从机这两个部分探讨了银行自动叫号系统的设计。
关键词：自动叫号系统；银行排队系统；89C52单片机；ISD4004语音芯片
近年来，各行各业的信息化、智能化建设越来越普及，整个社会对各个行业的办事效率的要求也越来越高。我国是人口大国，故办不少事情都会遇到"
排队"这种令人头痛的问题。例如像银行办业务，在顾客办业务过程中排队现象在所难免，严重时还常会伴随着如下嘈杂、无序、不公平、不合理、低效等影响银行
企业形象的问题。为了在排队时减少顾客的等待时间，为顾客办业务创造一个良好的环境，银行自动叫号系统应运而生。本文拟在分析银行排队叫号需求的基础上，
从主机和从机这两个方面来探讨基于89C52单片机和ISD4004语音芯片的银行自动叫号系统的设计。[1-3]
一、银行自动叫号系统需求分析
一般来说，银行自动叫号系统是为解决排队公平等银行服务问题，提高银行办事效率而设计的智能排队管理系统。银行客户能够通过该系统进行下列活
动：（1）客户排号取票。客户根据需要办理业务的到取票机前依次排号，并获得系统打印的号票。（2）客户休息等待。获得系统号票的客户在休息区休息等待，
并留意显示屏信息和语音提示。（3）营业员按钮呼叫。窗口操作员按"下一位"，窗口显示屏就显示客户的排队号，同时系统播放"请XX号到X号窗口办理业
务"之类的语音提示。（4）客户到窗口办理业务：休息区的客户听到语音提示就到相应窗口进行相关业务服务。
银行自动叫号系统所涉及到的对象活动具体如下：（1）顾客对象的活动。顾客在取票机的界面上输入选择所需办理的相关业务。界面将信息传递到控
制业务逻辑的对象中心显示屏（动态显示所有等待服务的顾客号码以及相关的业务信息）进行验证，然后传递到窗口显示屏（显示顾客、业务受理员号码及宣传、服
务用语）。窗口显示屏获得到的信息显示顾客办理业务的详细信息。（2）柜员对象的活动。柜员获取中心显示屏传递过来的信息，然后通过对象呼叫机进行按键呼
叫。叫号时顾客根据显示屏音箱的信息到指定位置前去办理业务，办完业务后即可离开。（3）管理员对象的活动。可实时提供当前各部门所有顾客取号时间、服务
情况和等待人数等有关参考信息。可获知员工几时上班、几时下班、服务人次、平均和最长及最短服务时间等有关信息，进行监督。可监督维修人员对系统中排队
机、显示屏、座席及其它与系统相关的硬件进行管理。
从功能性需求的角度来看，银行自动叫号系统可以分为排号业务子系统和叫号操作子系统。排号业务子系统一般包括业务显示、号票选择、号票打印
等。（1）业务显示。发号机上的显示屏使用液晶显示，显示对待办业务的选择；（2）按键输入。输入过程即通过按键对业务进行选择的过程；（3）号票打印。
号票打印内容应该包括业务名称、排队号码、时间等。叫号操作子系统一般包括窗口显示、语言提示，叫号操作等。（1）叫号操作。设置叫号按钮，以便于银行业
务员控制窗口模块的显示屏及语音提示。（2）窗口显示。使用点阵式LED显示，显示内容应该是下一个号码以及办理业务窗口。（3）语音提示。语音播报时用
语音的形式通过广播或者音箱给客户提示叫号信息。语音提示不需要用户一直盯着提示屏或者排队情况。选择使用语音芯片，实现的功能应该是当操作员按下按钮
后，语音播放下一个办理者的票号。
二、银行自动叫号系统的主机系统
从上面的需求分析可见，银行自动叫号系统可以分为排号业务子系统和叫号操作子系统。但从硬件的角度来看，由主机和从机这两个子系统组成银行自
动叫号系统。其中，主机系统包括业务显示与选择模块、号票计数与存储模块、号票打印模块、语音提示录放模块、通信接口模块等。从机系统则包括按钮输入模
块、LED显示屏模块和通信接口模块。
在本文所设计的银行自动叫号系统中，主机系统根据取号按键的不同对不同业务类别（如分为现金、转帐业务，或分为个人、对公业务）分别进行计
数，为了保证数据在断电后不会被丢失，可将其存放在不易挥发的存储器中。在本文的设计中，采用Flash存储器作不易挥发的存储器。在客户按过主机系统的
相应业务的按键后，主机系统中的微型打印机会打印出相应业务的号票。当主机系统查询到从机系统有叫号请求时，主机系统则把相应的数据传递给有叫号请求的从
机，并控制语音提示录放模块播放"请XX号到X号窗口办理业务"之类的语音提示信息。
在主机系统的控制核心方面，本文所设计的银行自动叫号系统选用具有性能优良、价格低廉、保密性强、应用灵活、功耗较低等特点89C52单片机
为控制核心。89C52属于标准的MCS-51的HCMOS产品（属于89C51增强型单片机版本），是采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的
高性能8位单片机，同时也是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品。89C52单片机基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，集成
时钟输出、向上计数器或向下计数器等储多功能，结合CMOS的高速技术、低功耗技术、高密度技术，从而获得了优良的单片机性能，因此适合于许多应用场合。
具体来说，89C52单片机有PDIP（40pin）和PLCC（44pin）两种封装形式，内置的中央处理单元为8位，内置的程序存储器（ROM）为
8k，内置的数据存储器RAM为256字节，内置的16位的定时/计数器有3个，内置的双向I/O口
（输入/输出）有32个，内置的全双工串行通信口有1个，内置的两级中断结构有5个，并且还具有片内时钟振荡电路。此外，89C52单片机还可通过两种软
件选择空闲和掉电模式而工作于低功耗模式。在空闲模式下，89C52单片机冻结CPU但维持RAM、串行口、定时器和中断系统的功能。掉电模式
下，89C52单片机保存RAM中的数据，停止时钟振荡及其它单片机功能。
在主机系统的语音播放单元的核心芯片方面，本文所设计的银行自动叫号系统选用音质较好、单片录放时间为16min的ISD公司的ISD4004为主机系
统的语音芯片。ISD4004语音芯片使用闪烁存贮器来保存片内信息，能反复录音10万次以上，并可在断电情况下保存很长时间（典型值为100年）。此
外，ISD4004语音芯片由于采用了多电平直接模拟量存储技术，通过片内闪烁存贮器来直接存贮每一个采样值，因此与一般的固体录音电路相
比，ISD4004语音芯片能避免因采样压缩而造成的不良音效（如量化噪声、金属声等），从而使得SD4004语音芯片能够非常自然真实地再现其采样得来
的语音信号。ISD4004语音芯片采用CMOS技术，内置有音频放大器、振荡器、平滑滤波器、防混淆滤波器，工作电压为3
V，并具有自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。由于ISD4004语音芯片采用由外部微控制器对其进行操作控制的设计思路，因此主机系统需要通过串行通
信接口（SPI或Microwire）传递ISD4004语音芯片的操作命令。
ISD4004语音芯片内部共有3840K单元（2400行€？600列）的Flash存储阵列，而其内部具有特殊的信息寻址机制，能够使得
ISD4004语音芯片对每行进行寻址而不对每行中的列进行寻址。在ISD4004语音芯片中，每个录音段的最小单位为1行，这样ISD4004语音芯片
便最多可录放2400段的录音。每一信息段由起始地址指针、记录的语音信息和信息结束标志位（EOM）3部分组成，一个信息段可占用1行或多行存储空间。
对行寻址是通过行地址时钟（RAC）来实现的，对于ISD4004-16MP其录放时间为960 s，因此它的分辨率为400
ms（即1个行地址时钟周期为400
ms）。这样只要对行地址时钟输出端RAC的低电平进行计数就可以知道每一信息段占用了多少行，也就可以知道每一信息段的起始地址和结束地址[2]。
在本文所设计的银行自动叫号系统中，把"请"、"号"、"客户到"、"窗口办理业务"以及0～9等段信息提前录好存放在主机系统之中，然后根
据客户排队信息将提前录好的录音进行组合（一般可组合为"请XXX号客户到X号窗口办理业务"之类的录音），然后再播放组合后的录音提示客户到相应窗口办
理业务。
三、银行自动叫号系统的从机系统
在本文所设计的银行自动叫号系统中，各银行可根据其服务窗口的多少来决定从机的数量。响应银行业务人员的叫号请求，是银行自动叫号系统的重要
功能，也是从机系统最主要的任务。在本文所设计的银行自动叫号系统中，按照主机指令向主机发送从机请求状态信息和接收主机发来的号码信息，同时把相关内容
送LED条屏显示器显示。一个汉字通常是16€？6的点阵结构，占用的点阵块为4个，本文所设计的从机系统在选用8€？点阵块的结构，其列驱动单元则采用
一片串入并带3态门的移位寄存器74HC595和一片驱动器ULN2803。如果需要考虑节省硬件的布置空间，以便减小PCB板的尺寸，还可用Texas
Instruments公司生产的功能相同驱动能力更强的TPIC6B595芯片代替74HC595。在本文所设计的银行自动叫号系统中，为了保证列数据
在串行移位过程中输出稳定的显示信号，74HC595的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。而对于
TPIC6B595，其输出采用漏极开路的DMOS晶体管，具有50 V、150 mA的连续吸收电流的能力，瞬间吸收电流能力可达500
mA，而行驱动应采用功率管TIP122，它具备100 V、5A的容量[1]。
在本文所设计的银行自动叫号系统中，采用RS485串行通信总线来实现主机系统与从机系统之间的通信。本文所设计的系统采用主从式多机通信，
主机系统占据支配地位，从机系统服从主机系统的指令。在处理从机请求命令方面，本文所设计的银行自动叫号系统采用了主机循环访问各从机的方式。由于营业员
操作的是从机系统，所以营业员能够通过按键操作来实现呼叫功能、重叫功能以及跳开功能。当某按键被营业员按下后，其对应的从机会把按键请求命令设置成从机
请求状态字存放到相应的单元，然后此对应的从机便进入等待主机访问的状态。在本文所设计的银行自动叫号系统中，"00H"的状态字代表无请求状
态，"01H"的状态字代表呼叫状态，"02H"的状态字代表跳开状态，"03H"的状态字代表重叫状态。当系统主机通过循环访问各从机的方式访问到该从
机时，从机的请求状态字便会传送到主机系统，主机系统便能进行相应的操作，实现呼叫、重叫及跳开等功能，从而为客户在银行办理业务创造一个良好的环境。
四、结语
近年来，各行各业都大力推进信息化、智能化建设，使得不少行业的办事效率越来越高。一般来说，银行自动叫号系统是为解决排队公平等银行服务问
题，提高银行办事效率而设计的智能排队管理系统。在我国这样一个人口大国，如果不采用银行自动叫号系统之类的设备，其排队管理难的现象经常都可能会出现，
严重时还会伴随着如下嘈杂、无序、不公平、不合理、低效等影响银行企业形象的问题，因此为了在排队时减少顾客的等待时间，为顾客办业务创造一个良好的环
境，银行应该广泛采用银行自动叫号系统。本文在分析银行排队叫号需求的基础上，从主机和从机这两个方面设计了基于89C52单片机和ISD4004语音芯
片的银行自动叫号系统，该系统能满足银行在排队管理方面的需求。
参考文献：
[1]诸昌钤.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都：电子科技大学出版社，2000.
[2]殷苏民.ISD4004语音芯片的内部存储信息管理[J].南通工学院学报，2003，（3）.
[3]王永忠.银行自动叫号系统的设计[J].北京服装学院学报，2006，（2）.
作者简介：张福禄，西安外事学院学生。
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公路工程中软土地区路基处理措施
摘要：修建在软土地区的路基，主要是路堤填筑荷载引起软基滑动破坏的稳定问题和大量且时间长的沉降问题。本文为了减少软土路基出现的问题，总结了几种软土路基的处理措施。
关键词：软土地区；路基；处理措施
中图分类号：U231文献标识码： A
1 前言
淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏土统称为软土[1]。软土地区的路基特点是强度低、变形量大且持续时间长，含水量高
且透水性差。修建在软土地区的路基，会出现一系列的问题，如路基滑动破坏的稳定问题，沉降问题。因此，必须对软基进行处理，才能满足工程需要。为了解决软
土路基问题，本文总结了几种软土路基的处理措施。
2 软土路基的处理措施
2.1 表层处理法
（1）砂垫层
在软土层顶面铺砂垫层，主要起浅层水平排水作用，使软土在路堤自重的压力作用下，加速沉降发展，缩短固结时间。但对基底应力分布和沉降量的大小无显著影响。
砂垫层用于路堤高度小于2倍极限高度（在天然软土地基上，基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度）软土层及其硬壳较
薄，或软土表层渗透性很低的硬壳等情况。亦可用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基[2]。有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。
（2）反压护坡道
在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，以改善路堤荷载方式来增加抗滑力，使路堤下软基向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。
反压护道用于路堤高度不大于1.5～2倍的极限高度，非耕作区和取土不太困难的地区。
（3）土工聚合物处治
① 土工布
土工布铺设于路堤底部，在路基自重作用下受拉产生抗滑力矩，提高路基稳定性。土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接或缝接法。缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。
② 土工格栅
土工格栅加固土的机理在于格栅与土的相互作用，一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用、格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用[3]。
三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移，从而大大地增加了土体的自身稳定性，对土的加固效果，明显高于其他土木织物，可迅速提高地基承载力，加快施工进
度，控制软基地段沉降量发展，缩短工期，使公路及早投入使用。
2.2 换填法
换填法一般适用于地表下0.5～3.0m之间的软土处治。
（1）开挖换填法
将软弱地基层全部挖除或部分挖除，用透水性较好的材料（如砂砾、碎石、钢渣等）进行回填。该方法简单易行，也便于掌握。对于软基较浅（1～2m）的泥沼地特别有效。但对于深层软基处理，要求沉降控制较严的路基、桥涵构造物、引道等，应考虑采用其他方法。
（2）抛石挤淤法
在路基底部抛投一定数量片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便，适用于常年积水的洼地，排水困难，泥炭
呈流动状态，厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3～4m的软土；在特别软弱的地面上施工由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排
除时；石料丰富、运距较短的情况。
（3）爆破排淤法
将炸药放在软土或泥沼中爆炸，利用爆炸时的张力作用，把淤泥或泥沼扬弃，然后回填强度较高的渗水性土壤，如砂砾、碎石等。爆破排淤较一般方法换填深度大、工效较高，软土、泥沼均可采用。
爆破排淤法用于当淤泥（泥炭）层较厚，稠度大，路堤较高和施工期紧迫时；路段内没有桥涵等构造物，路基承载力均衡一致，因整体沉降对道路不会产生破坏，也可考虑换填。但对桥涵构造物及两侧引道等，应考虑采用其他方法。
2.3 重压法
（1）堆载预压法
在软基上修筑路堤，通过填土堆载预压，使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度，减少路堤建成后的沉降量。进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载，称为超载预压；预压荷载等于道路工程荷载，称为等载预压。
（2）其他重压法
① 真空预压法
利用大气压强0.098Mpa等效堆载预压法对软基进行加固。即依靠真空抽气设备，使密封的软弱地基产生真空负压力，使土颗粒间的自由水，空
气沿着纵向排水通道，上升到软基上部砂垫层内，由砂垫层过滤再排到软基密封膜以外，从而使土体团结。该法适用于含水量高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固
结系数均较小的黏土。
② 真空预压加堆载预压法
堆载预压和真空预压方法两种方法的结合，原理与真空预压相同，但加载更大，预压时间缩短了一半。
2.4 垂直排水固结法
利用砂井、袋装砂井、塑料排水板增加土层竖向排水途径，缩短排水距离、加速地基固结。
（1）砂井
用振动打桩机、柴油打桩机（冲击式和振动式）以及下端装有活瓣钢桩靴的桩管将砂（含泥量不大3%）或砂和角砾混合料（含泥量不大于5%）灌入形成砂井。在施工时考虑避免“缩颈”和减少对土的扰动。
砂井适用于软土层厚度大于5m的条件，最大有效处理深度18m。
（2）袋装砂井
主要用导管式振动打桩机（在行进方式上普遍采用的有轨道门架式、履带臂架式、吊机导架式等），选用聚丙烯或其他适用的编织料制成的袋，采用渗水率较高的
中、粗砂（大于0.5mm的砂的含量宜占总重的50%以下，含泥量不应大于3%，渗透系数不应小于5×10-3cm/s）制成砂袋。砂袋砂井按整平原地面
→摊铺下层砂垫层→机具定位→打入套管→沉入砂袋→拔出套管→机具移位→埋砂袋头→摊铺上层砂垫层的施工工艺流程进行。
（3）塑料排水板
用插板机或与袋装砂井打设机共用（将圆形套管换成矩形套管）打设。按整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑
料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层的施工工艺程序进行。振动打设工艺。锤击振力大小，根据每次打设根数、导管断面大小、入土长度和地基均匀程度确定。
2.5 其他软基处理施工技术
（1）旋喷桩
根据固化剂喷入的形态（浆液或粉体），采用不同的施工机械组合。用水泥、生石灰、粉煤灰等作为加固料。利用工程钻机，将旋喷注浆管置入预定的地基加固深
度，通过钻杆旋转，徐徐上升，将预先配置好的浆液以一定的压力从喷嘴喷出，冲击土体，使土和浆液搅拌成混合体，形成具有一定强度的人工地基，最大有效处理
深度20m。
（2）粒料桩
主要用振动器、吊机或施工专用平车和水泵，将砂、碎石、砂砾、废渣等粒料（粒径宜为20～50mm，含泥量不应大于10%）加入振密。按整平地面→振冲器就对对中→成孔→清孔→加料振密→关机停水→振冲器移位的施工工艺程序进行。
选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。应配备使用的供水设备，出水口压应为400～600kPa，流量20～30m3/h。起重机械起吊能力应大于100～200kN。
（3）生石灰桩
主要用振冲器、吊机或施工专用步履式、门架式振动沉桩设备。配备适用的空压机，起重机械起吊能力应大于100～200kN。使用材料为生石灰（颗粒直径不
超过30mm要求填充材料要密实）。按整平地面→振冲器就位对中→成孔→空气压缩机注入生石灰→边振动边拔出套管→振动器移位→封紧生石灰桩孔的施工工艺
程序进行。
选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。
参考文献
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[3] 俞伯汀，孙红月，尚岳全，等．浙江下山滑坡特征及稳定性分析 [J]．岩石力学与工程学报，2006，25(SI)：2875～2881．
