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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流病房呼叫系统.精品文档.单片机结课设计病房呼叫系统设计学 生 姓 名院 系信息技术学院专 业学 号2013年 12 月 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：
2、单片机;LED显示;呼叫系统SummarySystem is based on51Series MCU design beds calling System.This system withAT89C51microcontroller core supported by a matrix keyboard,LEDdot matrix display circuit and some simple analog and digital circuits to achieve the information transmission between patients and medical wor
3、kers.In the design of every Ward has a key, when need arises, press the button, at this timethe 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
4、 efficiency, ease of operation and ease of installation and maintenance and efficient system.Keywords:SCM;LEDdisplay;Calling system目录第一章绪论31.1课题的背景及研究意义31.2国内外研究现状41.3研究内容4第二章系统总体方案设计42.1 设计要求42.2 系统方案5第三章系统方案实现53.1硬件设计53.1.1整体设计电路介绍53.1.2主要元器件介绍53.2软件设计83.2.1系统调试与结果83.2.2程序流程图及源程序代码10第四章结论13参考文献14致
5、谢14第一章绪论1.1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
6、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，1.2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
7、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。1.3研究内容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
8、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2.1 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。2.2 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
9、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3.1硬件设计3.1.1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3.1.2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
10、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-24M
11、Hz 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。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
12、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
13、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 5 0b6H E 9eH6 0beH F 8eH 7 0e0H 灭 00H 8 0feH3.2软件设计3.2.1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
14、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 ISISProteus 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）
15、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：通电后如图：按键1后：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2：3.2.2程序流程图及源程序代码1.程序流程图如下：开始工作 有一个病房呼叫
16、有多个病房呼叫 判断优先级 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.程序代码#include #define uchar unsigned charsbit 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
17、=0;BEEP=0;flag=0;choice();delay();clean();void choice()/确定病人while(reset!=1&flag=0)if(key1=0)de();if(key1=0)P0=0X86;flag=1; else if(key2=0)de();if(key2=0&key1!=0)P0=0Xdb;flag=1;else if(key3=0)/de();if(key3=0&key1!=0&key2!=0)P0=0Xcf; flag=1;else if(key4=0)de();if(key4=0&key1!=0&key2!=0&key3!=0)P0=0Xe6
18、; 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();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&key1=0)P0=0X86;else if(P0=0Xcf&key1=0)P0=0X86;else if(P0=0Xcf&k
19、ey1=1&key2=0)P0=0Xdb;else if(P0=0Xe6&key1=0)P0=0X86;else if(P0=0Xe6&key1=1&key2=0)P0=0Xdb;else if(P0=0Xe6&key1=1&key2=1&key3=0)P0=0Xcf;void de()for(i=300;i0;i-);第四章总结4.1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
20、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！4.2参考文献1.何立民.单片机初级教程-单片机基础 北京航空航
21、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 航空航天大学出版社, 4.张培仁等.MCS-51单片机原理与应用 清华大学出版社,5.王环，张亚宁 单片机程序设计实例 清华大学出版社, 6.治刚.单片机应用技术与实训 清华大学出版社, 7.胡汉才.单片机原理及接口技术 清华大学出版社, 8.张毅刚、彭喜源 MCS51单片机应用设计 哈尔滨工业大学出版社 9.耿德根、宋建国、马潮、叶永建 AVR高速嵌入式单片机原理与应用北京航空航天大学出版社. 单片机爱好者. ATMEL主页 . 单片机学习网. 4.3致谢 这期间，在图书馆里找到很多有关书籍。然后开始了一系列的整体方案的设计，并投入选择器材和方案的制定。最后开始整体的实验，虽然其中经历很多的失败。在老师、同学的帮助下，我很快克服了困难。设计的系统虽不是那么完善，但也是从知识到实践的转换。我从中学到了怎样独立地思考发现问题、解决问题和进一步完善提高的能力。时光短暂，但给我留下很多深刻的印象，这是第一次独立自主的做设计。以前只注重理论的学习，却忽略了实践。在此，谨向所有帮助我的老师、同学表示衷心的感谢和敬意！