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简介：这份单片机课程设计排队叫号系统设计资料，面向电子信息工程、自动化、计算机科学与技术等专业的学生及工程师，围绕课程设计从任务书到报告撰写的完整流程展开，可作为排队叫号系统设计、单片机课程考核与答辩准备的参考样例。资源为单一PDF文件，压缩包约2.83MB，内容集中，便于查阅。文中依次覆盖取票、休息等待、按键叫号、前去办理四项功能，并给出系统需求分析与整体设计、排队系统工作流程、数据处理流程、客户与工作人员工作流程、硬件与软件概要设计。硬件部分细化主机与从机电路、单片机最小系统、液晶显示、按键、蜂鸣器及TXD/RXD串行收发电路，软件部分包含主从机程序、蜂鸣器、LCD显示和窗口消号子程序，并延伸至Proteus仿真实现。已有1299人学习下载，适合需要完整报告结构、电路设计思路与仿真验证方法的读者参照。

1. 从窗口叫号到单片机排队叫号系统：课程设计要落地什么

银行柜面、医院分诊、食堂取餐都有一个共同动作：顾客先拿号，屏幕显示当前号码，窗口按键叫下一位。排队叫号系统的课程设计常被做成“数码管加几个按键”，真正要拿高分，得把取号、等待、叫号、过号、清零串成稳定状态机。主控用 51单片机、STC单片机都行，外设用 LCD1602 或数码管、矩阵键盘、蜂鸣器和串口。适合单片机课程设计、毕业设计入门，也适合拿蓝桥杯单片机基础模块练手。核心不是界面多花，而是队列不乱、掉电不丢号、窗口不重复叫号。

2. 排队叫号系统的硬件选型与最小系统搭建

课程设计里，排队叫号系统不是拼外设数量，而是先确认“窗口叫号”这条主线。单窗口、号码小于 50、只要求数码管和按键，51单片机足够；需要掉电保存、串口上报、多窗口，STC单片机更省事；需要语音播报和触摸屏，才考虑 STM32。选型错了，后期串口、EEPROM 和定时器都会卡。

2.1 排队叫号系统主控与显示选型：51、STC 和 STM32 的差别

提示：Proteus 仿真优先选 AT89C51 这类经典 51 内核，代码可直接迁到 STC单片机，注意 STC 的头文件和 ISP 寄存器不同。

2.2 GPIO 分配与最小系统接线：把取号键、LCD 和蜂鸣器接到 P 口

#include <reg51.h> sbit LCD_RS = P2^0; sbit LCD_RW = P2^1; sbit LCD_EN = P2^2; sbit KEY_TAKE = P1^0; sbit KEY_CALL = P1^1; sbit KEY_PASS = P1^2; sbit BEEP = P1^3; void gpio_init(void) { P0 = 0xFF; /* LCD 数据口置高，配合外部排阻上拉 */ P1 = 0xFF; /* 按键输入先置高，外部 10k 上拉 */ P2 = 0x00; BEEP = 0; /* 按驱动电路调整：低电平关蜂鸣器 */ } void beep_short(void) { unsigned int i; BEEP = 1; /* 高电平鸣叫，若用 PNP 三极管则改为 0 */ for (i = 0; i < 300; i++); BEEP = 0; }

gpio_init 把 P0 置高，因为 51单片机 P0 为开漏，驱动 LCD 数据线需要外部上拉排阻；P1 置高让按键默认高电平，按下读到 0。beep_short 用简单循环产生短鸣，放在主循环里可以，放在定时器中断里要改成计数器，避免中断时间过长。参数说明：LCD 用 8 位模式时 P0 全部被占用；若改用 4 位模式，只接 P0.4-P0.7，能释放 4 根线给状态灯。蜂鸣器若为有源蜂鸣器，给电平即响；无源蜂鸣器需要 2kHz 左右方波，用定时器翻转引脚更稳。

2.3 电源、复位和烧录接口：课程设计板最容易忽略的三处

供电用 5V，LCD1602 和蜂鸣器同时工作时电流会上去，USB 口直接带容易掉电复位，建议独立 5V 电源或加 100uF 电解电容。复位电路常见是 10uF 电容到 VCC、10k 电阻到地，STC单片机冷启动烧录时还要保证 RST 脚不悬空。烧录接口用 USB-TTL 时，TXD 接单片机 P3.0，RXD 接 P3.1，GND 必须共地。

注意：STC单片机冷启动烧录时，部分开发板要拔掉其他串口模块，避免 P3.0/P3.1 被占用；Keil5 安装教程51单片机里常选的 AT89C51 没有内部 EEPROM，掉电保存要外挂 24C02。

3. 用 Keil C51 写排队叫号系统核心队列逻辑

课程设计代码常写成 while(1) 大循环，按键一抖就乱。排队叫号系统的核心是队列和状态机。Keil 新建 C51 工程时，选 AT89C51 或对应 STC 型号，晶振填 11.0592MHz，Output 里勾选 Create HEX File，后面 Proteus 仿真和烧录都靠这个文件。

3.1 排队叫号系统队列模型：环形缓冲比动态链表更适合 51

51单片机 RAM 只有 128B，动态链表要指针和 malloc，课程设计里不划算。环形缓冲用固定数组就能表达“先取先叫”，头尾指针移动一位，等待人数单独计数。

#define QUEUE_MAX 32 unsigned char q_buf[QUEUE_MAX]; unsigned char q_head = 0; /* 当前已叫号的下标 */ unsigned char q_tail = 0; /* 下一个取号写入位置 */ unsigned char q_count = 0; /* 队列中等待人数 */ unsigned char take_ticket(void) { unsigned char id; if (q_count >= QUEUE_MAX - 1) return 0; /* 0 表示号池满 */ q_tail = (q_tail + 1) % QUEUE_MAX; id = q_tail; /* 号码从 1 开始，0 保留为无效号 */ q_buf[q_tail] = id; q_count++; return id; }

q_head 指向已叫出的号，q_tail 指向最新取号。q_count 比 head/tail 直接判空满更可靠，因为环形队列空和满时 head 与 tail 可能相等。QUEUE_MAX 取 32，实际可用 31 个等待号，足够单窗口课程设计。若号码要显示为 A001，可在显示层格式化，不必把字符串存进队列。参数说明：如果 RAM 紧张，QUEUE_MAX 降到 16；如果号码需要跨天，必须配合 EEPROM 或铁电存储。

3.2 取号、叫号、过号三个动作的状态机实现

unsigned char current_no = 0; unsigned char queue_empty(void) { return (q_count == 0); } unsigned char call_next(void) { if (queue_empty()) return 0; q_head = (q_head + 1) % QUEUE_MAX; current_no = q_buf[q_head]; q_count--; beep_short(); return current_no; } void pass_current(void) { if (current_no != 0) { /* 过号方案一：直接作废；方案二：重新插入队尾 */ current_no = 0; beep_short(); } }

call_next 只在队列非空时移动 q_head，把当前号更新为出队号码，q_count 减一。pass_current 只清当前号，不自动叫下一位，窗口人员再按叫号键。若医院场景要求过号后补叫，可以把 current_no 重新执行入队操作，但要注意总等待数增加，屏幕提示“过号重排”。参数说明：current_no 为 0 表示无当前号；按键处理应放在 20ms 定时器扫描里，不要用 while 等待释放。

3.3 定时器去抖与叫号提醒：别在 while 里写 delay

unsigned char key_scan(void) { static unsigned char last = 0xFF; static unsigned char cnt = 0; unsigned char now = P1 & 0x07; /* P1.0-P1.2 */ unsigned char key = 0; if (now != last) { cnt = 0; last = now; } else if (cnt < 3) { cnt++; } else { if (now != 0x07) { if ((now & 0x01) == 0) key = 1; /* 取号 */ else if ((now & 0x02) == 0) key = 2; /* 叫号 */ else if ((now & 0x04) == 0) key = 3; /* 过号 */ } } return key; } void timer0_init(void) { TMOD &= 0xF0; TMOD |= 0x01; /* T0 模式 1，16 位定时 */ TH0 = (65536 - 20000) / 256; /* 20ms @ 11.0592MHz, 12T */ TL0 = (65536 - 20000) % 256; ET0 = 1; EA = 1; TR0 = 1; }

key_scan 在定时器中断里每 20ms 调用一次，连续 3 次读到同一状态才确认，等效 60ms 去抖。返回值 1/2/3 分别交给取号、叫号、过号函数处理。timer0_init 使用 16 位定时，11.0592MHz 晶振、12T 模式下 20ms 计数初值约 65536-18432，代码用公式表达，方便换晶振。参数说明：若用 1T 的 STC单片机，定时初值要按实际机器周期重算；LCD 刷新、串口发送不要放在定时器中断里，避免显示闪烁和丢字节。

4. 在 Proteus 里把排队叫号系统跑通：联调与排错

Proteus 仿真电路图能把硬件问题提前暴露，特别是 LCD 数据线、按键电平和串口波特率。先跑最小系统，再接蜂鸣器和上位机，画面动起来后再加语音或上位机界面。

4.1 Proteus 排队叫号系统最小仿真电路搭建步骤

放置 AT89C51 后双击设置 Clock Frequency 11.0592MHz；连接晶振和复位；LCD 的 RS/RW/EN 接 P2.0-P2.2，数据线接 P0；P0 加排阻；按键接 P1.0-P1.2，按下接地；蜂鸣器接 P1.3 经 NPN 三极管。LM016L 对比度 VEE 要接电位器或固定电阻，否则只亮不显。

4.2 Keil 输出 HEX 与 Proteus 加载参数

Keil 设置：Project -> Options for Target -> Target 晶振填 11.0592MHz，Output 勾选 Create HEX File。C51 代码中串口初始化如下。

void uart_init(void) { SCON = 0x50; /* 模式 1，8 位 UART，允许接收 */ TMOD &= 0x0F; TMOD |= 0x20; /* T1 模式 2，自动重装 */ TH1 = 0xFD; /* 9600bps @ 11.0592MHz */ TL1 = 0xFD; TR1 = 1; ES = 1; EA = 1; } void uart_send_byte(unsigned char dat) { SBUF = dat; while (TI == 0); TI = 0; }

SCON=0x50 把串口设为模式 1，REN 置 1 允许接收；T1 工作在模式 2 自动重装，TH1 和 TL1 都填 0xFD，对应 11.0592MHz 晶振下 9600bps。发送一个字节后等待 TI 置位，再手动清零。参数说明：如果晶振换成 12MHz，9600bps 的 TH1 不是 0xFD，误差会变大；Proteus 里的 Virtual Terminal 波特率也要设 9600，数据位 8，停止位 1，无校验。加载 HEX 时双击 MCU，在 Program File 选择 Keil 生成的 .hex，Clock Frequency 与 Keil 保持一致。

4.3 排队叫号系统仿真故障排查：不显示、乱叫、串口乱码

注意：Proteus 仿真里 P0 口必须接上拉排阻，否则 LCD 数据口读不到有效高电平；真实 STC单片机部分型号 P0 也需上拉，不要省略。

5. 排队叫号系统的进阶技巧：掉电保存与串口扩展

单窗口排队叫号系统做完基础功能后，课程设计答辩常被问“掉电后号码还在吗”“能不能把队列接到电脑上”。这两个需求用 STC单片机内部 EEPROM 和串口帧协议就能解决，不必加 24C02 也能演示。若要做多窗口，把叫号键和窗口号编码后发到同一串口总线，主控轮询分配。

5.1 用 STC 单片机内部 EEPROM 保存当前号码

#include <stc12c5a60s2.h> /* 以带 IAP 的 STC 型号为例，头文件按实际替换 */ #define IAP_ADDR 0x0000 void eeprom_write_byte(unsigned int addr, unsigned char dat) { ISP_DATA = dat; ISP_ADDRH = (unsigned char)(addr >> 8); ISP_ADDRL = (unsigned char)(addr & 0xFF); ISP_CMD = 0x02; /* 字节写命令 */ ISP_TRIG = 0x46; ISP_TRIG = 0xB9; /* 实际工程中需等待 IAP 完成或关闭中断，按手册处理 */ }

把当前号码、等待人数、队列头尾写入 EEPROM，上电时先读回，再恢复显示。写之前要关闭全局中断，写完再打开，避免 IAP 操作被打断。参数说明：不同 STC 型号的 ISP 寄存器和命令字可能不同，以对应头文件为准；写次数有限，不要每叫一个号就写，建议在过号、清零或定时 30 秒后写一次。

5.2 串口回传队列状态给上位机：帧头、长度、校验

void send_queue_status(unsigned char current, unsigned char waiting) { unsigned char sum; uart_send_byte(0xAA); uart_send_byte(0x55); uart_send_byte(0x04); uart_send_byte(0x01); uart_send_byte(current); uart_send_byte(waiting); sum = 0x04 ^ 0x01 ^ current ^ waiting; uart_send_byte(sum); }

上位机收到 0xAA 0x55 后开始取长度，按长度读取负载，最后用异或校验判断数据是否被干扰。当前叫号可用 0 表示无号，等待人数用 q_count。参数说明：串口中断里不要直接调用 LCD 刷新，收到上位机下发的清零、暂停叫号命令后，置标志位交给主循环处理。若做多窗口，把窗口号放进命令字高 4 位，低 4 位表示动作，主控按窗口号维护独立队列。

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