《病房呼叫系统》word版.docVIP

单片机 第 1 页 共 18 页 单片机结课设计单片机结课设计 病房呼叫系统设计病房呼叫系统设计 学学 生生 姓姓 名名 院院 系系信息技术学院信息技术学院 专专 业业 学学 号号 20132013 年年 1212 月月 单片机 第 2 页 共 18 页 摘要摘要 系统是基于 51 系列的单片机设计的病床呼叫系统。该系统以 AT89C51 单片 机为核心辅以矩阵键盘、LED 点阵显示电路和部分简单模拟和数字电路组成的 能够实现病人和医护人员之间信息的传递。在该设计中每个病房都有一个按键， 当患者有需要时，按下按键，此时 值班室的显示屏可显示此患者的床位号，多 人使用时可实现循环显示，医护人员按下“响应”键取消当前呼叫。此系统能 够为医院提供一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。 关键词关键词：单片机;LED 显示;呼叫系统 SummarySummary System is based on 51 Series MCU design beds calling System. This system with AT89C51 microcontroller core supported by a matrix keyboard,LED dot matrix display circuit and some simple analog and digital circuits to achieve the information transmission between patients and medical workers. In the design of every Ward has a key, when need arises, press the button, at this time the guards room screen can display the patients bed, many people can achieve when using the loop displays, medical staff by pressing the “ key to cancel the current call. This system can provide a low cost, high efficiency, ease of operation and ease of installation and maintenance and efficient system. Keywords:Keywords: SCMSCM ; ; LED display ; Calling system 单片机 第 3 页 共 18 页 目录目录 第一章绪论3 1.1 课题的背景及研究意义.3 1.2 国内外研究现状.4 1.3 研究内容.4 第二章系统总体方案设计4 2.1 设计要求4 2.2 系统方案5 第三章系统方案实现5 3.1 硬件设计.5 3.1.1 整体设计电路介绍.5 3.1.2 主要元器件介绍.5 3.2 软件设计.8 3.2.1 系统调试与结果.8 3.2.2 程序流程图及源程序代码.10 第四章结论13 参考文献14 致谢14 单片机 第 4 页 共 18 页 第一章绪论第一章绪论 1.11.1 课题的背景及研究意义课题的背景及研究意义 随着电子技术的发展，特别是随大规模集成电路产生而出现的微型计算机 给人类生活带来了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得 到了质的飞跃，那么可以毫不夸张的说，单片机技术的控制系统，数据采集系 统，智能化仪器的仪表，办公自动化等在诸多领域得到极为广泛的应用，并已 走向家庭，从洗衣机，微波炉到音响，汽车，到处都是可以见到单片机的踪影， 因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之 一。 病床呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护 人员和病员的专用呼叫系统，是提高医院水平的必备设备之一。病床呼叫系统 的优劣直接影响到病员的安危，历来受到各大医院的普遍重视。它要求及时、 准确可靠、简便可行、利于推广。 目前市场上存在着许多种型号不一功能各异的医院病房呼叫系统，主要为 两大类：有线式和无线式。无线式病房呼叫系统不存在铺设线路的问题，但是 可靠性差，而且无线电波会干扰其他医疗仪器设备。本文设计的是有线式的， 适合较小的医院病房使用，具有成本低，易于操作、安装和维护，而且具有可 靠稳定，对其他医疗设备不会产生干扰的特点；但受到布线较多，影响美观， 故不适宜较大的医院。 本文设计的是以单片机为核心且由电源电路、振荡电路、复位电路、七段 数码管等部分组成， 1.21.2 国内外研究现状国内外研究现状 目前国内的大部分医院均处在很低的管理模式上，在资源利用上采用人工 呼叫，不能做到智能一体化的管理模式，这导致许多病人不能及时得到救治。 另外由于医院采用无线管理，可靠性差。而且人工呼叫麻烦且繁琐。当病人身 体出现不适或其他方面需要帮助时，通常都是人工呼叫医生，继而等待治疗。 在这过程中，不但浪费了病人的时间，而且给医院医生带来一定的麻烦。因此， 国内的病房呼叫系统依旧是落后和低级的，所以病房有线呼叫系统很具有开发 潜质，发展前景很好。 1.31.3 研究内容研究内容 单片机 第 5 页 共 18 页 本文主要介绍了病房有线呼叫系统的设计过程。当病人按下病房呼叫按钮 时，该信号通过 mc51 芯片传递给医护人员，其故障代码在 PC 或 LCD 上显示出 来。 本系统是一种中小型的应用系统，这套系统不单在医院中使用，也可以在 一些高级会所中使用，以提高企业形象。这些系统投资少，见效快，受到不少 企业的青睐。可以促进企业管理现代化，科学化，也是企夜创造品牌效应的途 径。本文主要展示病房内的应用。 第二章系统总体方案设计第二章系统总体方案设计 2.12.1 设计要求设计要求 根据上述分析，本系统设计要求包括以下几个方面： 1、任一病房（共 4 张）呼叫，医护值班室马上能响应并显示病房号； 2、若有多个病床呼叫就小号优先； 3、按键清除记录； 4、复位后按键能继续使用； 5、仿真软件能实现功能。 。 2.22.2 系统方案系统方案 用mc51 单片机做核心器件。用 8051自身接口实现数码管的静态显示和蜂鸣器的 响停，使用 8051 单片微机外加锁存器 74ls47 芯片可构成一个完整的最小微机电路。以此 为基础，在智能装置中若要配置数码管显示器，可以不扩展 I/O 芯片而由 8051 自身 I/O 口， 实现上述功能。即用 p0 口的八个端口作为 LED 的段选，用 p3 四个端口作为按键选择。 第三章系统方案实现第三章系统方案实现 3.13.1 硬件设计硬件设计 3.1.13.1.1 整体设计电路介绍整体设计电路介绍 整体设计电路图见附录 1 所示：基于 Ateml89C51 单片机，振荡电路的晶振采用 12MHz，由控制核心 AT89S52 单片机、电源电路、振荡电路、复位电路、数码管 解码芯片、病房选择和七段数码管等部分组成 单片机 第 6 页 共 18 页 电源电路 AT89S51 单片机 复位电路 振荡电路 解码 芯片 数字 显示 电路 3.1.23.1.2 主要元器件介绍主要元器件介绍 1.电源 电源电路为单片机以及其他模块提供 5V 电源。晶振模块为单片机提供时钟， 使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机系统复位。 2. AT89C51 控制器 AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压,高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和 128 bytes 的随机存取数 据存储器(RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标 准 MCS-51 指令系统,片内置通用 8 位中央处理器(CPU)和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域2。 主要特性： 与 MCS-51 产品指令系统完全兼容 4K 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态操作:0Hz-24MHz 三级加密程序存储器 1288 字节内部 RAM 32 个可编程 I/O 口线 2 个 16 位定时/计数器 5 个中断源 可编程串行 UART 通道 AT89C51 单片机采用 40Pin 封装的双列直插 DIP 结构，图 1.1 是它的引脚配置图。40 个引脚中，正电源和地线两根；4 组 8 位 I/O 口，共 32 个引脚；时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2；控制信号引脚包含：复位输入端 RET，地址锁存允许输出/编程脉冲输入端 ALE/PROG，片外程序存储器选通控制信号端 PSEN，内外程序存储器选择/编程电源输入 端 EA/VPP。 单片机 第 7 页 共 18 页 此带有优先级的病房呼叫系统的设计中使用单片机,主要是使用 P0-P3 四个通用 I/O 口,通 过 P1 口和 P3 口的低三位作为输入口，P0 口、P2 口和 P3 口的高两位作为输出口，点亮相 应数据对应的数码管，当有人按下开关时点亮 LED 小灯，驱动蜂鸣器响起。 3. LED 数码管 LED 显示器为 8 段或 7 段，每一个段对应一个发光二极管。这种显示器有共阴极和共阳极 两种。共阳极显示器的发光二极管的阳极接到一起，通常此公共阳极接正电压，当某一字 段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。共阴极显示器的发光二极管的阴极接 到一起，通常此公共阴极接地，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点 亮。 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要 的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 表 1 共阴极 8 段 LED 段码 显示字符共阴极段码显示字符 共阴极段码 0 0fcH9 0f6H 1 60HA 0eeH 2 0daH B 3eH 3 0f2H C 9cH 4 66H D 7aH 单片机 第 8 页 共 18 页 5 0b6H E 9eH 6 0beH F 8eH 7 0e0H 灭 00H 8 0feH 3.23.2 软件设计软件设计 3.2.13.2.1 系统调试与结果系统调试与结果 系统调试工作是系统开发过程中必不可少的一个过程，一个完整的控制系统调试包含 控制系统的硬件联调、软件联调、系统仿真、仿真烧录和现场安装调试等几个环节。在系 统设计组装完成后，首先是进行实验室条件下的系统硬件调试，调试成功后，有了硬件的 保证，就容易发现软件的漏洞，进而促进改进和完善。所有的调试通过后，要进行现场运 行并能持续一定的时间，待其中未发现故障后，方可验收合格，才算完成了整个系统的设 计工作。以下是用到的软件 1.Keil 3 对于 AT89C51 的控制设计，以 Keil 3 软件编程环境，以 proteus 软件为电路仿真设计环境。 二者的结合为该系统的设计提供有利条件 2. Proteus ISIS Proteus ISIS 是英国 Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于 Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。 该软件的特点是： （1）全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。 （2）具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、 RS232 动态仿真、I2 C 调试器、SPI 调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟 仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等13。 （3）目前支持的单片机类型有：ARM7 系列、68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各种外围芯片。 （4）支持大量的存储器和外围芯片。 未通电时如图： 单片机 第 9 页 共 18 页 通电后如图： 按键 1 后： 单片机 第 10 页 共 18 页 按各键后分别出相应数字并伴有蜂鸣，当按复位键时归零。如图： 继续电路按键 2： 单片机 第 11 页 共 18 页 3.2.23.2.2 程序流程图及源程序代码程序流程图及源程序代码 1.1.程序流程图程序流程图 如下： 开始 工作 有一个病房呼叫有多个病房呼叫 判断优先级 单片机 第 12 页 共 18 页 显示病房号并响铃开始 有病房再次呼叫 判断优先级 显示病房号并响铃 2.2.程序代码程序代码 #include #define uchar unsigned char sbit key4=P30;/定义按键位置 sbit key3=P31; sbit key2=P32; sbit key1=P33; sbit reset=P34;/复位 sbit BEEP=P17;/定义蜂鸣器端口 uchar flag,i; void choice(); void clean(); void delay(); void de(); void ring(); void main() while(1) P3=0xff; reset=0; BEEP=0; flag=0; choice(); 单片机 第 13 页 共 18 页 delay(); clean(); void choice()/确定病人 while(reset!=1 if(key1=0) P0=0X86;flag=1; else if(key2=0) de(); if(key2=0flag=1; else if(key3=0) /de(); if(key3=0 flag=1; else if(key4=0) de(); if(key4=0 flag=1; void clean() /RESET 为高的时候复位 if(reset=1) BEEP=0; P0=0x3f; flag=0; void delay() /RESET 为低的时候延时 while(!reset) ring(); 单片机 第 14 页 共 18 页 void ring() for(i=0;reset=0;i+)/喇叭发声的时间循环 de(); BEEP=!BEEP; if(key1=0|key2=0|key3=0)/第二次呼叫 if(P0=0X86) P0=0X86; else if(P0=0Xdb else if(P0=0Xcf else if(P0=0Xcf else if(P0=0Xe6 else if(P0=0Xe6 else if(P0=0Xe6 void de() for(i=300;i0;i-); 第四章第四章总结总结 4.14.1 结论结论 至此，此系统的详细设计及过程已经结束。 在设计的过程中遇到了很多问题，发现了自己的不足之处，有很多没有学习，如 Proteus 仿真知识及操作，还有单片机的 C 语言编程；有些软件掌握得不够牢固，通过此次 学习，进一步加强了我的理解，同时提高了我独立自学的能力。 整个设计过程中，同学的帮助，以及校图书馆的资料给了我很大的帮助。此次设计让 我从中学到很多东西。虽然中间遇到很多困难，但都对于我是一次很好的锻炼。设计以后， 才更加深刻感受到自己的学习只是理论部分，而且很多时候不能付诸实践。这次设计能够 让我从实践中重新学习理论知识，对我今后的工作和学习有了很多提高。 但是由于本人水平有限，整个设计仍有很多不足之处，如程序不够完善、灵活，只能 实现一次。完善后将会进一步提高设计的稳定性和普适性。 最后，在指导老师和同组同学的身上我学得到很多实用的知识，特别感谢指导老师给 予的帮助，还用同学之间的资源共享。再次表示感谢！ 单片机 第 15 页 共 18 页 4.24.2 参考文献参考文献 1.何立民.单片机初级教程-单片机基础 北京航空航天大学出版社， 2.丁元杰.单片微机原理及应用 机械工业出版社, 3.何立民.单片机应用技术选编 航空航天大学