1、單片機課程設計課題：系別：電氣與信息工程學院專業：電子信息工程姓名：學號：華南理工2014年01月01日成績評定一、指導教師評語（根據學生設計報告質量、答辯情況及其平時表現綜合評定）。二、評分評分項E設計報告評分答辯評分平時表現評分合計（10斷）任務完舟情況（26）:課程設計報告質量（40分）表達情訪（16）回答問題情況（1吩）工作態度與律（1吩）紀獨立工作能力（1吩）得分課程設計成績評定班級姓名學號成績：分（折合等級）指導教師簽字年月日一、設計目的2.二、設計要求2.三、總體設計1.四、各部分電路設計2.五、整體電路圖5.六、設計總結1.參考文獻10附1源程序代碼1.1、設計目的病房呼叫系統

2、是病人請求值班醫生或護士進行診斷或護理的緊急呼叫工具。它的實際意義在于能夠為醫院提供一個成本低、不復雜、生產和安裝方便的簡單快捷病房呼叫系統，方便病人更快找到醫生，以節約病人的寶貴時間。它主要用于協助醫院病員在病床上方便地呼叫醫務人員，可將病人的請求快速傳送給值班醫生或護士，是提高醫院和病房護理水平的必備設備之一。醫院的競爭越來越激烈，商業醫院的生存是第一位的，提升檔次和服務質量迫在眉睫，陪護問題一直是醫患矛盾的主體，也是長期困擾衛生系統服務質量的大問題。使用病房呼叫系統，可以方便病人更快地找到醫生，以節約病人的寶貴時間。因此該系統具有很大的應用前景和廣闊的市場發展空間。本設計是基于51系列的

3、單片機設計的病房呼叫系統。在該設計中每個患者床頭都有一個按鍵，當患者有需要的時候，按下按鍵，此時，值班室的系統板上會顯示此患者的床位號，并且為了提醒效果更好會震鈴3秒。此時，值班室的護士會看到哪個病房的患者又需要，然后護士按下“響應”鍵取消當前呼叫。本系統是一個64個床位的的病房呼叫系統，核心部件選擇內部存儲資源豐富的AT89C51I片機，輸入采用8X8矩陣鍵盤。顯示采用2位7段共陰極LED動態顯示，復位電路采用上電加按鈕復位，時鐘采用12MH磊體振蕩電路。編程語言方面針對病房呼叫系統程序比較簡單，接口可以不通過擴展而實現，而且考慮到匯編的語言對端口的操作比較直觀，故采用匯編語言，由于采用AT

4、89C51單片機內部有充足的程序存儲單元和數據存儲單元，因此不需要進行外圍存儲擴展。又采用了直觀的匯編語言，故該系統具有安裝方便，成本低等特點.二、設計要求(1)設計一個可容64張床位的病房呼叫系統。(2)要求每個床位都有一個按鈕，當患者需要呼叫護士時，按下按鈕。此時護士值班室內的呼叫系統板上顯示該患者的床位號，并振鈴3秒。(3)當護士按下“響應”鍵時，取消當前呼叫。三、總體設計1、總體框圖2、框架模塊功能描述(1)上電按鍵復位(復位電路)：該部分包括晶振和復位，需要時對控制器發出中斷信號，以對系統進行調節。(2)8*8按鍵電路(鍵盤電路)：鍵盤電路輸入相當于一個外界的干擾信號，用于向單片機傳

5、輸命令或數據。(3)單片機AT89C51:總體電路的控制核心，通過軟件編程，對實時采集的信息進行處理，同時也對調節電路進行驅動和控制。(4)數碼管顯示電路：將從鍵盤上輸入的信號顯示出來，給人以直觀的印象。(5)振鈴響應電路：用于LED數碼管上顯示按鍵數值，同時振鈴。(6)按鍵響應電路：用于對數碼管上顯示的數值復位，對單片機程序清零。因該系統需要比較多的輸入、輸出口，所以采用內部存儲資源和I/O口比較多的MCS-51指令系列的AT89C51單片機，2位LED動態顯示，需要8根數據線，采用P0口作為數據線，P3口的P3.0P3.1作為線選，相當于地址線，選擇其中一位顯示，P3.2口作為中斷1的專門

6、接口外接一個接地的按鈕以實現護士響應該患者的請求產生中斷。根據要求至少有64個病房的輸入要求的，采用8X8矩陣鍵盤，采用矩陣鍵盤也是利用軟件節省硬件，利用內部ROM,進行循環查詢。揚聲器可以用一個準I/O口，這里采用P0的第八口P3.7。采用AT89C51作為運算和控制單元完全滿足系統的需求。四、各部分電路設計1、復位電路RST引腳是復位信號輸入端，高電平有效。采用上電加按鈕復位，因為本系統設計考慮到該系統比較重要，所以除了采用上電復位的方式外，應該還有按鈕復位備用復位方式以防止系統死機時能。如下圖1所示。圖1上電加按鈕復位電路2、時鐘電路時鐘是時序的基礎，AT89C51核片內由一個反相放大器

7、構成振蕩器，可以由它產生時鐘，時鐘可以由兩種方式產生內部方式和外部方式。本系統采用內部方式，在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體作為定時元件，內部反相放大器自激振蕩，產生時鐘。時鐘發生器對振蕩脈沖二分頻。電容采用33pF電容。如下圖2所示。3、顯示電路LED即發光二極管，它是一種由某種半導體材料制成的PN結，由于摻雜濃度很高，當正相偏置時，會產生大量的電子-空穴復合，把多余的能量釋放為光能。LED顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長（約十萬小時）、響應速度快，顏色豐富（紅、黃、綠等）等特點，是智能儀器最常使用的顯示器。LED顯示器有單個、七段和點陣式幾種類型，本設計將使用2位8段共陰極LED

8、顯示器。P0口作為LED顯示碼輸出端，P3.0、P3.1口接線選端，電路連接圖如圖3所示。4、報警電路采用發光二極管和蜂鳴器相串聯，用三極管加限流電阻作為控制開關，用單片機P3.7端口控制，當有高電平導通，顯示器顯示床號的同時蜂鳴器發出“嘀嘀”聲作為呼叫提示。電路連接圖如圖4所示。5、鍵盤電路采用P3口與矩陣8*8鍵盤連接。鍵盤的選用方面，在程序調試時經過橡膠鍵盤與按鈕鍵盤進行比較，雖然橡膠鍵盤的正確率較高，易用性較強，但是由于購買困難最終制作實物時選用經濟、已購買的按鈕開關。仿真圖如圖5。圖5鍵盤電路6、控制電路控制按鍵接p3.3端口，當有呼叫發出時，值班室人員收到相應信息后，可按下“響應按

9、鈕”，通過編程令單片機執行中斷程序。五、整體電路圖1、整體電路圖2、系統初始化及呼叫過程啟動系統后，系統進行初始化，此時，單片機執行SETBEASETBEX0SETBIT0CLRP3.7MOV30H,#0FFHLCALLDISPLED當執行以上程序后，進行系統初始化，此時LED數碼管顯示00,等待呼叫,如下圖6所示。圖6等待呼叫圖之后，進入鍵盤掃描，端口P2進行鍵盤橫向掃描，初始化后輸出高電平。P0端口掃描鍵盤列向，當有患者按下呼叫鍵按鈕時，按鈕左右電路接通，有信號輸入。此時顯示對應的病房號，如圖7為按下18號鍵。圖7LED顯示此時，接通LED的端口輸出相應信號，連接響鈴spesker的P3.

10、7端置位,LED顯示按鈕所代表的病床位，響鈴發出報警響聲，提醒值班室人員有病人出現緊急情況。如圖8所示：3、響應過程當有呼叫發出時，值班室人員收到相應信息后，可按下“響應按鈕”，單片機執行中斷程序，程序如下：INTR_0:MOV30H,#0FFHCLRP3.7護士聽到呼叫時按下呼叫按鈕，如圖9所示:圖9護士看到呼叫時的響應（按下按鈕）六、設計總結1、設計過程中遇到的問題及解決方法首先選擇這個課題之后，在設計中首先考慮到鍵盤的設計問題，由于這個題目的鍵盤設計是所有題目中最多的，達到了64個按鍵，想到我們剛學習的鍵盤設計知識，沒有采用獨立式鍵盤，因為如果采用這種方案的話I/O口是遠遠不夠用的，于是

11、采用按鈕構造的矩陣式鍵盤，但是矩陣式鍵盤對程序編寫的要求多而且也很麻煩，這也就是考驗我們對所學知識有比較透徹的了解和我們的耐心。當然在設計的過程中遇到了很多問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，如對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說wave仿真不熟練，Proteus仿真知識及操作、對單片機匯編語言掌握得不好不過通過這次課程設計之后，也學到了很多知識，更重要的是一定把以前所學過的知識重新溫故，學好用好，學以致用。最后在百般努力下，這次課程設計終于完成了，在設計中遇到了很多編程問題，最后在崔立志老師的辛勤

12、指導下，終于實現了設計的要求。同時，在老師的身上也讓我學得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我幫助的所有同學和各位指導老師再次表示忠心的感謝！2、設計體會通過此次設計，我進一步加深了對單片機的理解，使我的編程思想更趨于成熟，編程思路更加開闊。畫完硬件電路圖后我將編譯好的程序載入單片機后我屏住呼吸懷著激動的心情按下了運行鍵，然而我并沒看到我期望看到的結果，心情很是失落。于是我開始認真排查錯誤，我發現：(1)后面幾行以行為單位的鍵值顯示有重復。(2)兩個LED只有十位能顯示而個位剛上電時亮待有鍵按下時熄滅。(3)有鍵按下時揚聲器并不發聲。(4)護士按鈕不能使外部中斷起作用。(5)鍵盤有

13、鍵按下時鍵盤掃描動作遲緩。對第5個問題我首先想到可能是我的延時程序延時時間太長，于是我將延時時間變短些，果真不出所料單片機對鍵盤的掃描迅速了。但是其它四個問題還是老樣子。對第4個問題當我反復按護士按鈕時發現單片機的INT0引腳始終是高電平不變。此時我頓然想到可能時上拉電阻阻值過大使開關失去了作用，于是我將電阻值改小點，成功的給INT0引腳送入低電平，令我興奮的是外部中斷居然起作用了，它可以將亮的那個LED熄滅。對第2個問題，顯示床號個位的74LS164移位寄存器的輸入由顯示床號十位的74LS164移位寄存器的最低位數據線提供，我將該最低位數據線不通向LED時，居然發現顯示床號個位的LED也能正

14、常工作，但是顯示床號十位的LED顯示就出現了殘缺。此問題我最終通過給顯示床號十位的74LS164移位寄存器的最低位數據線接上電阻后再輸入到顯示床號個位的74LS164移位寄存器得以解決。對第3個問題是揚聲器驅動電路沒有起作用，我用一個三極管加一個電阻將此問題解決。當聽到我做的系統發出定時3s的聲音時，我激動不已，心想我成功的將該課題完成了。然而好事多磨，又一個攔路虎出現了，我發現我做的鍵盤第1、3、5、列按鍵待第二次有鍵按下時自動鎖死不起作用了，我知道我的主程序有問題，最后經過認真排查我發現我將MOVA,#00H寫成了MOVA,00H,MOVA,00H可能將00H單元的不確定數送給A顯然會引起

15、錯誤。將MOVA,00H改為MOVA,#00H后至此我的課程設計已完滿完成。在我解決以上問題的過程中，我提高了理論分析水平，更提高了我的心理承受能力，這是我受益非淺，更堅定了我學好后續課程的信心。參考文獻1王意崗.病房呼叫系統J.建筑電氣，2004(23):179-182.2朱艷華，田行軍，李夏青.基于PL3105的病床呼叫系統設計J.北京石油化工學院學報，2009,17(2):40-43.3鄒春明，王艷茹.基于低壓線載波技術的病床呼叫系統J.電子技術應用，2005,31(9):60-634何立民.單片機初級教程-單片機基礎M.北京：北京航空航天大學出版社，2006,82(1):2-35李朝青

16、.單片機原理及接口技術M.北京：北京航空航天大學出版社，20056康華光電子技術基礎M.北京：高等教育出版社，2000:17-237康華光電子技術基礎(模擬部分)M.北京：高等教育出版社，1999:112-1198丁元杰.單片微機原理及應用M.北京：機械工業出版社，1996:256-2769何立民.單片機應用技術選編M.北京：北京：航空航天大學出版社，1996.21822410張培仁等.MCS-51單片機原理與應用M.北京.清華大學出版社，2003:13014511李伯成單片機及嵌入式系統M.北京：清華大學出版社，2005:337-34612肖金球單片機原理與接口技術M.北京：清華大學出版社，

17、2004:153-15913王環，張亞寧單片機程序設計實例M北京：清華大學出版社，2003:520-52414治剛.單片機應用技術與實訓M.北京：清華大學出版社，2004:130-13315胡漢才.單片機原理及接口技術M.北京：清華大學出版社，1995:111-12316徐淑華等.單片機微機原理及應用M.哈爾濱工業大學出版社，1994:336-351附1源程序代碼ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINTR_0ORG0030HMAIN:SETBEA;SETBEX0SETBIT0MAIN1:CLRP3.7;P3.7MOV30H,#0FFHLCALLDISPDP1:LCALLK

18、EYLCALLDISPLJMPDP1KEY:LCALLKSJNZK1LCALLDELAY2;RETK1:LCALLDELAY2JNZK2LJMPKEYK2:MOVR2,#0FEHMOVP1,#0FFH;MOVR4,#00HK3:MOVP2,R2LOOP0:JBP1.0,LOOP1;MOVA,#00HLJMPLOOPK初始化系統，EA/EXO/IT0置位清零延時消抖使P1口置高電平掃描按鈕鍵盤LOOP1:JBP1.1,LOOP2MOVA,#08HLJMPLOOPKLOOP2:JBP1.2,LOOP3MOVA,#10HLJMPLOOPKLOOP3:JBP1.3,LOOP4MOVA,#18HLJMPLOOPKLOOP4:JBP1.4,LOOP5MOVA,#20HLJMPLOOPKLOOP5:JBP1.5,LOOP6MOVA,#28HLJMPLOOPKLOOP6:JBP1.6,LOOP7MOVA,#30HLJMPLOOPKLOOP7:JBP1.7,NEXTMOVA,#38H移位掃描行LOOPK:ADDA,R4PUSHACCK4:LCALLKSJNZK4POPACCMOV30H,ASETBP3.7LCALLDE