基于I2C總線(xiàn)的銀行排隊系統接口設計

本文以銀行現有排隊系統為實(shí)例，提出了IIC總線(xiàn)的單片機排隊系統接口設計，通過(guò)對系統的仿真模擬試驗，不僅簡(jiǎn)化設計電路，減小電路板面積，節省常規設計中的元器件，減少使用各項費用，而且系統能耗、消噪、可靠性等性能得到提高,在MCS-51系列單片機不帶IIC總線(xiàn)接口組成的數據測控和智能儀表儀器中，可以通過(guò)IIC總線(xiàn)增加系統的接口器件種類(lèi)，降低系統成本，提高應用系統性能[1-3]。

1 IIC總線(xiàn)

IIC總線(xiàn)(Inter Integrate Circuit Bus)是一種雙向二線(xiàn)制總線(xiàn)，由串行時(shí)鐘線(xiàn)(SCL)與串行數據線(xiàn)(SDA)構成，通過(guò)兩根線(xiàn)連接不同的具有IIC總線(xiàn)的器件,在不同的器件間傳送數據,數據傳輸速率在高速模式最高可達3.4 Mb/s，既簡(jiǎn)化了電路設計又提高了硬件使用效率，使IIC總線(xiàn)在嵌入式系統串行傳輸設計中得到廣泛應用，目前主要用于中央控制中心、音頻集成電路及視頻等數字控制系統。

1.1 IIC總線(xiàn)時(shí)序

(1)啟動(dòng)及停止

總線(xiàn)不忙時(shí)，時(shí)鐘線(xiàn)和數據線(xiàn)保持為高電平。啟動(dòng)條件(S)是時(shí)鐘線(xiàn)在高電平而數據線(xiàn)為下降沿時(shí)，停止條件(P)是時(shí)鐘線(xiàn)處于高電平而數據線(xiàn)為上升沿時(shí)，IIC總線(xiàn)啟動(dòng)停止條件如圖1所示。

(2) 數據傳送

一個(gè)數據位的傳送需要一個(gè)時(shí)鐘脈沖，每1 B后加1個(gè)標志位，由傳送器產(chǎn)生的標志位為高電平時(shí)，主設備會(huì )產(chǎn)生1個(gè)附加的標志位時(shí)鐘脈沖。數據線(xiàn)SDA上信息只有時(shí)鐘脈沖為高電平時(shí)應該保持數據穩定，否則數據線(xiàn)SDA上的數據會(huì )變?yōu)榭刂菩盘?，如圖2所示。

(3) IIC 總線(xiàn)協(xié)議

IIC總線(xiàn)進(jìn)行數據傳遞前，應先標明接收的設備地址。當IIC總線(xiàn)啟動(dòng)后，一起傳送這個(gè)地址與第1個(gè)被傳送字節。

本系統中PCF8563 芯片作為一個(gè)從傳送器或從接收器，SCL信號線(xiàn)只是輸入線(xiàn)，SDA數據線(xiàn)為1條雙向的信號線(xiàn)。

1.2 芯片PCF8563概述

PCF8563是經(jīng)典低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片[4]，具有IIC總線(xiàn)接口技術(shù),總線(xiàn)最大傳輸速度可達400 kb/s，每次寫(xiě)讀數據后，內部包含的字地址寄存器就會(huì )自動(dòng)遞增，具有功耗低、精度高等特點(diǎn)。PCF8563 具有定時(shí)器功能、多種報警功能、中斷輸出功能及時(shí)鐘輸出功能，可以完成多種定時(shí)服務(wù)，還可為單片機系統實(shí)現看門(mén)狗技術(shù)，其內部的振蕩電路、時(shí)鐘電路、低電壓1.0 V檢測電路及IIC兩線(xiàn)制總線(xiàn)通訊方式,同時(shí)解決了2000年問(wèn)題，不但使外圍電路及其簡(jiǎn)潔，而且也增加了芯片的可靠，可廣泛應用于水表、電表、移動(dòng)電話(huà)、便攜儀器、傳真機、電池電源等產(chǎn)品領(lǐng)域中。

2 系統設計

2.1 系統需求分析

銀行服務(wù)大廳設有8個(gè)業(yè)務(wù)服務(wù)窗口，服務(wù)窗口屬性分為五類(lèi)服務(wù)業(yè)務(wù)進(jìn)行描述，可以進(jìn)行個(gè)人理財業(yè)務(wù)、對公業(yè)務(wù)、VIP銀行卡業(yè)務(wù)、個(gè)人存取款儲蓄和代收手機費、水電費等混合業(yè)務(wù)。

排隊系統性能要求：服務(wù)大廳入口處擺放排隊機，供儲戶(hù)按時(shí)間順序索取排隊編號，打印編號;服務(wù)窗口內人員可以通過(guò)按鈕實(shí)現叫號;叫號后在屏幕上顯示編號并通過(guò)揚聲器連續兩次播放編號信息;工作人員通過(guò)后臺可以進(jìn)行排隊系統的相關(guān)(功能、模式、菜單等)設置。

2.2 系統硬件設計

單片機排隊系統由銀行柜臺操作模塊、存儲器模塊、柜臺叫號模塊、液晶顯示模塊、儲戶(hù)操作模塊組成，系統結構如圖3所示。系統中IIC電路用于參數存儲器(E2PROM)和實(shí)時(shí)精確時(shí)鐘等接口的應用[2]。

實(shí)時(shí)精確時(shí)鐘使用較低功耗的CMOS實(shí)時(shí)日歷/時(shí)鐘芯片,通過(guò)分頻器(用于提供源時(shí)鐘給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC)、定時(shí)器、可編程時(shí)鐘輸出、掉電檢測器、報警器和IIC總線(xiàn)接口，來(lái)具體設置系統必需的精準時(shí)鐘信號。所有的數據和地址通過(guò)IIC總線(xiàn)接口串行傳輸，每次寫(xiě)讀數據后，字地址寄存器就會(huì )自動(dòng)遞增[5]。

參數存儲器(E2PROM)[6]使用較低功耗的CMOS串行IIC電路，通過(guò)片內存儲空間，記錄柜臺操作和儲戶(hù)排隊等信息。其操作控制完全遵循IIC協(xié)議。