病房呼叫系统说明书

1、. ."单片机原理及外围电路"课程论文"基于51单片机的简易病房呼叫系统"*： * * *学号： 502121210*班级：通信工程16-1- 优选. .摘要：本系统是基于51单片机的简易病床呼叫系统。该系统以80C51单片机为核心，辅以矩阵键盘、LED点阵显示电路和局部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，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本钱低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统.关键词： 80C51

2、单片机 矩阵键盘 LED显示 呼叫系统AbstractThissystemisthepatient'srequesttothedoctorondutyornurseemergencycalltoolsfordiagnosis,care,anditismainlyusedtoassistthehospitalpatientinthebedeasilycallthemedicalstaff,thepatient'srequestcanbequicklysenttothedutydoctorornurseistoimproveoneoftheessentialequipmentofh

3、ospitalandwardlevelofcare.Increasinglyfiercepetitioninthehospital,mercialhospitalsurvivalisthefirsttoenhancethegradeandqualityofserviceisimminent,acpanytheissuehasbeenthemainbodyofthepatientconflict,butalsolong-troubledhealthsystemqualityofserviceissues,usingthewardcallsystemmoreconvenientforpatient

4、stofindadoctortosavethevaluabletimeofthepatient.Thesystemisawardcallsystembasedonthe51seriesmicro-chipdesign.Thesy-stemuses80C51micro-controllerasthecore,supplementedbymatrixkeyboard,LEDdotmatrixdisplayofasimplecircuitandsomeanaloganddigitalcircuitstoachievethetransferofinformationbetweenpatientsand

5、healthcare.Inthisdesign,eachwardhasabutton,whenpatientsinneed,pressthebutton,thedisplayofthedutyroomtodisplaythenumberofbedsinthispatient,peopleusetoachievecirculardisplay,pressthemedicalstaff"response"tocancelthecurrentcall.Thissystemcanprovidealowcost,highefficiency,easyoperationandeasyi

6、nstallationandmaintenancesystemforthehospital.Keywords：80C51 Single-chip word call system matrix keyboard LED display. .word.zl. .目录1.绪论11.1课题背景及研究意义11.2具表达状11.3课题的设计目的11.4课题的主要工作22系统概述22.1方案论证22.2系统设计原理33系统硬件设计43.1主控电路设计43.3显示电路53.4示警电路63.5键盘电路63.6总体电路图74系统软件设计74.1主程序设计74.3仿真结果94.4布线104.5覆铜10结论11参考

7、文献11附录A 系统整体电路13附录B PCB图和3D效果图13附录C 全部程序清单14. .word.zl. .1.绪论1.1课题背景及研究意义伴随着医疗体制改革的不断深化和医疗事业的飞速开展，越来越多的人们需要迅捷、方便地得到医院的各种各样的医疗效劳，这必将使医院之间的竞争日趋剧烈。这使得衡量一个医院的综合水平上下，不再仅仅局限于软、硬件的建立上，更要比效劳。原有的效劳体系已缺乏以适应现代社会需求，谋求适合现代社会需求的客户效劳系统，是所有企事业单位方案做或正在做的工作。这些工作有利于改善效劳量，提高效率并增加企业效益，从而赢得良好的社会声誉。如何利用先进的信息技术为医院效劳，更大程度的提

8、高医院的效劳质量及利润，是医院信息化建立中的一个重要着眼点。医院的竞争越来越剧烈，商业医院的生存是第一位的，提升档次和效劳质量迫在眉睫，陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统效劳质量的大问题，使用病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的珍贵时间。病房呼叫管理系统便于病员快捷的呼叫护士，缩短人工呼叫的时间。当今病房呼叫系统正在逐步地向智能化开展，它可以和录像机一起使用，当病人按下开关时，在护士值班室的大屏幕能够观察病人的需要。并且可以配备对讲机等设备，能够使病员及时快捷地与医护人员进展沟通。1.2具表达状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：

9、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，具有本钱低，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。病房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。病房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。1.3课题的设计目的1.根据课堂讲授内容，做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容；通过

10、调试典型例题或习题积累调试C程序的经历；通过完成辅导教材中的编程题，逐渐培养学生的编程能力、用计算机解决实际问题的能力。2. 培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力。3. 通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。4稳固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。1.4课题的主要工作本课题的研究重点是设计一种基于80C51单片机的简易病房呼叫系统。1设计一个可容64X床位的病房呼叫系统。2要求每个床位都有一个按钮，当患者需要呼叫护士时，按下按

11、钮。此时护士值班室内的呼叫系统板上显示该患者的床位号，并响铃3秒。3当护士按下“响应键时，取消当前呼叫。2系统概述2.1方案论证方案一：使用8051单片微机外加作地址锁存用的一块8三态锁存器74LS373芯片和一块EPROM芯片可构成一个完整的最小微机电路12。以此为根底，在智能装置中假设要配置多位数码管显示器，以及m行n列矩阵键盘的话，可通过扩展诸如8255或8279之类的并行1/0芯片来完成，或者通过串行通讯口P3.0(RXD)和P3:1(TXD)经多块串并，并串转换电路74LS164和74LS165IC芯片实现接口。按照一般的设计方法，显示和键盘搜索按下键均按动态扫描的方法进展，显示电路

12、接口由P1口和P2口组成，键盘接口由P2口和P3口组成。在完成显示功能过程中，P1口锁存器显示字符的八段字形码，P2口的高6位(P2.7-P2.2)锁存待显示字符的位选码。8051按分时方式执行程序进入到键盘搜索时，经P2.7-P2.2输出键盘扫描的行选码，键盘的列输入由P3口的P3.7-P3.4承担缓冲功能。利用P2.7-P2.2输出数据代码的做法是通过改变程序计数器高6位数值来实现的。系统框图如图2-1所示。键盘电路单片机显示电路报警电路图2-1系统根本方框图方案二：用8051自身接口实现数码管静态显示和键盘扫描，使用8051单片微机外加作地址锁存用的两块8三态锁存器74LS373芯片可构

13、成一个完整的最小微机电路。以此为根底，在智能装置中假设要配置多位数码管显示器，以及m行n列矩阵键盘的话，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P1口和P2口的做键盘电路的接口。 综上所述，方案一中键盘显示均采用动态扫描方式，其软件实现起来比较简单，但硬件电路过于复杂，没有合理利用单片机的I/O而方案二外围电路简单，且软件实现起来也不是太复杂，合理利用单片机I/O口，比较起来本文采用的是方案二。 基于80C51单片机的简易病房呼叫系统的硬件主要是利用单片机80C51，然后通过独立式键盘来获取呼叫的病床号，其次通过数码管显示出病床号同时

14、也利用报警电路进展病房呼叫报警，最后利用复位电路对整个呼叫系统进展复位，使其恢复到初始化状态。以下是系统设计原理。2.2系统设计原理用8051自身接口实现数码管静态显示和键盘扫描，使用80C51单片微机构成一个完整的最小微机电路。以此为根底，在智能装置中假设要配置多位数码管显示器，以及8行8列矩阵键盘的话，可以不扩展I/O芯片而由80C51自身I/O口，实现上述功能。本课题以是80C51单片机为核心设计的一种呼叫系统电路，系统整体硬件电路包括，复位电路，显示电路，键盘电路，单片机主板电路等组成,系统框图主要由主控制器、单片机复位、报警设置、时钟振荡、LCD显示组成。系统框图如图2-2所示：单片

15、机复位复位电路8*8按键电路键盘电路振铃响应电路 主 控 制 器80C51数码管显示电路按键响应电路图2-2系统根本方框图3系统硬件设计3.1主控电路设计Intel公司在MCS-48的根底上推出了完善的、典型的MCS-51单片机系列。80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其构造是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘MUL、除DIV、减SUBB、比较CMP、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIPDual In Line Package，内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定时计

16、数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用80C51来作为控制核心，如图3-1所示。 80C51具有以下特点：设置了经典、完善的8位单片机的并行总线构造；外围功能单元由CPU集中管理的模式；表达控制特性的地址空间和位操作方式；指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。图3-1 80C51引脚图3.2复位电路RST引脚是复位信号输入端，高电平有效。采用上电加

17、按钮复位，因为本系统设计考虑到该系统比较重要，所以除了采用上电复位的方式外，应该还有按钮复位备用复位方式以防止系统死机时能。上电加按钮复位一般由RC组成，它响应时间大约为10ms。当按下按钮时，系统会从地址0000H从新开场执行程序，如图3-2所示。图3-2复位电路3.3显示电路显示器所要显示的就是呼叫病房的，所以在模块的设计当中，我设计了如3-3所示的电路。图3-3显示电路3.4示警电路示警电路由一个NPN与SPAKER相接，当有键按下时，有信号输入，SPEAKER发出声音，提醒值班护士有病人需要医务人员。如图3-4所示。图3-4示警电路3.5键盘电路键盘电路采用P3口与矩阵8*8键盘连接。

18、键盘的选用方面，在程序调试时经过橡胶键盘与按钮键盘进展比较，虽然橡胶键盘的正确率较高，易用性较强，但是由于购置困难最终制作实物时选用经济、已购置的按钮开关。仿真图如图3-5所示。图3-5键盘电路3.6总体电路图总体电路图如图3-6所示。图3-6总体电路4系统软件设计4.1主程序设计因该系统需要比较多的输入、输出口，所以采用内部存储资源和I/O口比较多的MCS-51指令系列的80C51单片机，需要8根数据线，采用P0口作为数据线，P3口的P3.0，P3.1作为线选，相当于地址线，选择其中一位显示，P3.2口作为中断1的专门接口外接一个接地的按钮以实护士响应该患者的请求产生中断。Proteus设计

19、具有分层次组织的设计特点。所谓分层次组织实际上是一种非常有效的系统方法。用户可以将待设计的系统划分为假设干子系统，子系统再划分为假设干功能模块，功能模块再划分成根本模块，然后分层逐级实现。这使得系统的设计条理清晰、简单可靠。这种步骤被称为自顶向下Topdown的层次型设计方法。也可以倒过来，从最根本的模块开场逐级向上完成设计，这被成为自底向上Bottomup设计方法。Proteus对同一设计工程中原理图的X数没有限制，对设计层次的深度也没有限制，用户可以同时编辑多X原理图，各原理图总图与子图，子图与总图之间的切换也非常方便。主机模块主要完成数据处理和系统控制功能，其中的初始化子模块主要完成主机

20、核心的端口配置、设置显示器的初值等的设定，还有LCD显示的初始化工作，同样最后是完成主机系统的嵌入式系统内核的启动。数据处理子模块完成从机数据的接收和处理，发出提示等待相关人员处理。系统控制子模块提供数据的查询和相关系统设置功能。根据要求至少有64个病房的输入要求的，采用8×8矩阵键盘，采用矩阵键盘也是利用软件节省硬件，采用80C51作为运算和控制单元完全满足系统的需求。 软件程序流程图如图4-1所示。4.3仿真结果1.如图4-3所示。此时病床21，需要护士，显示屏显示21，实现警报。图4-3仿真结果图4.4 布线图4-4布线图4.5覆铜图4-5覆铜图实验结论先选择这个课题之后，在设

21、计中首先考虑到键盘的设计问题，由于这个题目的键盘设计是所有题目中最多的，到达了64个按键，想到我们刚学习的键盘设计知识，没有采用独立式键盘，因为如果采用这种方案的话I/O口是远远不够用的，于是采用按钮构造的矩阵式键盘，但是矩阵式键盘对程序编写的要求多而且也很麻烦，这也就是考验我们对所学知识有比较透彻的了解和我们的耐心。 当然在设计的过程中遇到了很多问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的缺乏之处，如对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够结实，比方说wave仿真不熟练，Proteus仿真知识及操作、对单片机汇编语言掌握得不好，不

22、过通过这次课程设计之后，也学到了很多知识，更重要的是一定把以前所学过的知识重新温故，学好用好，学以致用。最后在百般努力下，这次课程设计终于完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在X立志教师的辛勤指导下，终于实现了设计的要求。同时，在教师的身上也让我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导教师再次表示忠心的感谢！此次设计我全部采用了C语言，是因为相对于汇编语言而言，我对C语言更加熟悉，在网上病房呼叫系统的例子不多，所以只能参考一些抢答器的例子。病房呼叫系统相比于抢答器来说，程序上简单很多，但是，如果是想自己写的话，我只能选择相对简单的，这样才好更加的了解自己

23、设计的东西，比直接copy出来的设计会学到更多的东西。参考文献1 李建忠.单片机原理及应用M，*电子科技大学，2021.2.2 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计M，：航空航天大学，2006.6.3 黄智伟.凌阳单片机课程设计指导M，：航空航天大学，2006.11.4 李广弟，X月秀，王秀山.单片机根底M，：航空航天大学，2001.7.5 赵曙光，郭万有，杨颂华.可编程逻辑器件原理开发与应用M,*：*电子科技大学， 2000.6 候伯亨.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计M, *：*电子科技大学， 1999.7 康华光. 模拟电子技术根底(第四版)M,*：华中理工大学，1999.8 谭

24、浩强.C语言程序设计第二版M，：清华大学，1991.9 陈小忠，黄宁. 单片机接口技术实用子程序M，：人民邮电， 2005.10 欧伟明，周春临，瞿遂春.电子信息系统设计M，*电子科技大学，2005.9.11 贾立新，王涌.电子系统设计与实践M，：清华大学，2007.12 罗亚非.凌阳16位单片机应用根底M，：航空航天大学，2003.13 雷思孝.凌阳单片机原理及实用技术M，*电子科技大学，2004.14美Y.DANIEL LIANG著.INTRODUCTINON TO PROGRAMMING WITH C+. 机械工业.2021.05.15H.M.DEITEL著.C HOW TO PROGR

25、AM FOURTH EDITION.清华大学.2007.08.16 Yeap G.Practical Low Power Digital VLSI Design. . 199817 Ping Zhang,Yanmin Song,Jianmin Zhang,Zuocheng Xing.Design of Testing Struture in Microprocessor Based on JTAG. 2021 International Symposium on putational Intelligence and Design . 202118 Be Van Ngo,Law P,Spark

26、s,A.Use of JTAG boundary-scan for testing electronic circuit boards and systems. AUTOTESTCON2021 .19 L. Whetsel."A high speed reduced pin count JTAG interface". the IEEE 2006 International Test Conference. (ITC 06) . 200620 Keating,M.,Bricaud,P. Reuse Methodology Manual . 1999附录A 系统整体电路附录B

27、 PCB图和3D效果图1.PCB图2.3D效果图附录C 全部程序清单#include<reg51.h>#include<absacc.h>#define uchar unsigned charsbit p3_0=P30; /显示扫描位1sbit p3_1=P31; /显示扫描位2sbit p3_7=P37; /响铃void delay_50us(char );void display(char ); /显示程序uchar scan_key1(); /判断有无按键按下uchar scan_key2(); /键值判断uchar n=0; uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf,0x7f,0xff;/*/void main() uchar key_status=0; ucha