1、單片機1 / 15 第 1 頁 共 15 頁單片機結課設計單片機結課設計病房呼叫系統設計病房呼叫系統設計學學 生生 姓姓 名名院院 系系信息技術學院信息技術學院專專 業業學學 號號20132013 年年 1212 月月單片機2 / 15 第 2 頁 共 15 頁 摘要摘要系統是基于 51 系列的單片機設計的病床呼叫系統。該系統以 AT89C51 單片機為核心輔以矩陣鍵盤、LED 點陣顯示電路和部分簡單模擬和數字電路組成的能夠實現病人和醫護人員之間信息的傳遞。在該設計中每個病房都有一個按鍵，當患者有需要時，按下按鍵，此時 值班室的顯示屏可顯示此患者的床位號，多人使用時可實現循環顯示，醫護人員按下

2、“響應”鍵取消當前呼叫。此系統能夠為醫院提供一個成本低、效率高、操作方便和易于安裝維護的快捷系統。關鍵詞關鍵詞：單片機;LED 顯示;呼叫系統SummarySummarySystem 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

3、 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

4、 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單片機3 / 15 第 3 頁 共 15 頁目錄目錄第一章緒論.31.1 課題的背景及研究意義.31.2 國內外研究現狀.41.3 研究內容.4第二章

5、系統總體方案設計.42.1 設計要求.42.2 系統方案.5第三章系統方案實現.53.1 硬件設計.53.1.1 整體設計電路介紹.53.1.2 主要元器件介紹.53.2 軟件設計.83.2.1 系統調試與結果.83.2.2 程序流程圖及源程序代碼.10第四章結論.13參考文獻.14致謝.14單片機4 / 15 第 4 頁 共 15 頁第一章緒論第一章緒論1.11.1 課題的背景及研究意義課題的背景及研究意義隨著電子技術的發展，特別是隨大規模集成電路產生而出現的微型計算機給人類生活帶來了根本性的改變。如果說微型計算機的出現使現代科學研究得到了質的飛躍，那么可以毫不夸張的說，單片機技術的控制系統

6、，數據采集系統，智能化儀器的儀表，辦公自動化等在諸多領域得到極為廣泛的應用，并已走向家庭，從洗衣機，微波爐到音響，汽車，到處都是可以見到單片機的蹤影，因此，單片機技術開發和應用水平已逐步成為一個國家工業發展水平的標志之一。病床呼叫系統是一種應用于醫院病房、養老院等地方，用來聯系溝通醫護人員和病員的專用呼叫系統，是提高醫院水平的必備設備之一。病床呼叫系統的優劣直接影響到病員的安危，歷來受到各大醫院的普遍重視。它要求及時、準確可靠、簡便可行、利于推廣。目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的醫院病房呼叫系統，主要為兩大類：有線式和無線式。無線式病房呼叫系統不存在鋪設線路的問題，但是可靠性差，而且無

7、線電波會干擾其他醫療儀器設備。本文設計的是有線式的，適合較小的醫院病房使用，具有成本低，易于操作、安裝和維護，而且具有可靠穩定，對其他醫療設備不會產生干擾的特點；但受到布線較多，影響美觀，故不適宜較大的醫院。本文設計的是以單片機為核心且由電源電路、振蕩電路、復位電路、七段數碼管等部分組成，1.21.2 國內外研究現狀國內外研究現狀目前國內的大部分醫院均處在很低的管理模式上，在資源利用上采用人工呼叫，不能做到智能一體化的管理模式，這導致許多病人不能及時得到救治。另外由于醫院采用無線管理，可靠性差。而且人工呼叫麻煩且繁瑣。當病人身體出現不適或其他方面需要幫助時，通常都是人工呼叫醫生，繼而等待治療。

8、在這過程中，不但浪費了病人的時間，而且給醫院醫生帶來一定的麻煩。因此，國內的病房呼叫系統依舊是落后和低級的，所以病房有線呼叫系統很具有開發潛質，發展前景很好。1.31.3 研究內容研究內容單片機5 / 15 第 5 頁 共 15 頁本文主要介紹了病房有線呼叫系統的設計過程。當病人按下病房呼叫按鈕時，該信號通過 mc51 芯片傳遞給醫護人員，其故障代碼在 PC 或 LCD 上顯示出來。本系統是一種中小型的應用系統，這套系統不單在醫院中使用，也可以在一些高級會所中使用，以提高企業形象。這些系統投資少，見效快，受到不少企業的青睞。可以促進企業管理現代化，科學化，也是企夜創造品牌效應的途徑。本文主要展

9、示病房內的應用。第二章系統總體方案設計第二章系統總體方案設計2.12.1 設計要求設計要求根據上述分析，本系統設計要求包括以下幾個方面：1、任一病房（共 4 張）呼叫，醫護值班室馬上能響應并顯示病房號；2、若有多個病床呼叫就小號優先；3、按鍵清除記錄；4、復位后按鍵能繼續使用；5、仿真軟件能實現功能。2.22.2 系統方案系統方案用mc51 單片機做核心器件。用 8051自身接口實現數碼管的靜態顯示和蜂鳴器的響停，使用 8051 單片微機外加鎖存器 74ls47 芯片可構成一個完整的最小微機電路。以此為基礎，在智能裝置中若要配置數碼管顯示器，可以不擴展 I/O 芯片而由 8051 自身 I/O

10、 口，實現上述功能。即用 p0 口的八個端口作為 LED 的段選，用 p3 四個端口作為按鍵選擇。第三章系統方案實現第三章系統方案實現3.13.1 硬件設計硬件設計3.1.13.1.1 整體設計電路介紹整體設計電路介紹整體設計電路圖見附錄 1 所示：基于 Ateml89C51 單片機，振蕩電路的晶振采用 12MHz，由控制核心 AT89S52 單片機、電源電路、振蕩電路、復位電路、數碼管解碼芯片、病房選擇和七段數碼管等部分組成單片機6 / 15 第 6 頁 共 15 頁電源電路AT89S51 單片機復位電路振蕩電路解碼芯片數字顯示電路3.1.23.1.2 主要元器件介紹主要元器件介紹1.電源電

11、源電路為單片機以及其他模塊提供 5V 電源。晶振模塊為單片機提供時鐘，使系統各部分能協調工作。復位電路模塊為單片機系統復位。2. AT89C51 控制器AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓,高性能 CMOS8 位單片機，片內含 4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和 128 bytes 的隨機存取數 據存儲器(RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS-51 指令系統,片內置通用 8 位中央處理器(CPU)和 Flash 存儲單元，功能強大AT89C51 單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控

12、制領域2。主要特性： 與 MCS-51 產品指令系統完全兼容 4K 字節可重擦寫 Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 全靜態操作:0Hz-24MHz 三級加密程序存儲器 1288 字節內部 RAM 32 個可編程 I/O 口線 2 個 16 位定時/計數器 5 個中斷源 可編程串行 UART 通道 AT89C51 單片機采用 40Pin 封裝的雙列直插 DIP 結構，圖 1.1 是它的引腳配置圖。40 個引腳中，正電源和地線兩根；4 組 8 位 I/O 口，共 32 個引腳；時鐘電路引腳 XTAL1和 XTAL2；控制信號引腳包含：復位輸入端 RET，地址鎖存允許輸出/編程脈沖輸入端

13、 ALE/PROG，片外程序存儲器選通控制信號端 PSEN，內外程序存儲器選擇/編程電源輸入端 EA/VPP。單片機7 / 15 第 7 頁 共 15 頁此帶有優先級的病房呼叫系統的設計中使用單片機,主要是使用 P0-P3 四個通用 I/O口,通過 P1 口和 P3 口的低三位作為輸入口，P0 口、P2 口和 P3 口的高兩位作為輸出口，點亮相應數據對應的數碼管，當有人按下開關時點亮 LED 小燈，驅動蜂鳴器響起。3. LED 數碼管LED 顯示器為 8 段或 7 段，每一個段對應一個發光二極管。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。共陽極顯示器的發光二極管的陽極接到一起，通常此公共陽極接正電壓，當

14、某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。共陰極顯示器的發光二極管的陰極接到一起，通常此公共陰極接地，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態式和動態式兩類。表 1 共陰極 8 段 LED 段碼顯示字符共陰極段碼顯示字符 共陰極段碼 0 0fcH9 0f6H 1 60HA 0eeH 2 0daH B 3eH 3 0f2H C 9cH 4 66H D 7aH單片機8 / 15 第 8 頁 共 15 頁 5 0b6H E 9eH6 0beH F 8eH

15、 7 0e0H 滅 00H 8 0feH3.23.2 軟件設計軟件設計3.2.13.2.1 系統調試與結果系統調試與結果系統調試工作是系統開發過程中必不可少的一個過程，一個完整的控制系統調試包含控制系統的硬件聯調、軟件聯調、系統仿真、仿真燒錄和現場安裝調試等幾個環節。在系統設計組裝完成后，首先是進行實驗室條件下的系統硬件調試，調試成功后，有了硬件的保證，就容易發現軟件的漏洞，進而促進改進和完善。所有的調試通過后，要進行現場運行并能持續一定的時間，待其中未發現故障后，方可驗收合格，才算完成了整個系統的設計工作。以下是用到的軟件1.Keil 3對于 AT89C51 的控制設計，以 Keil 3 軟

16、件編程環境，以 proteus 軟件為電路仿真設計環境。二者的結合為該系統的設計提供有利條件2. Proteus ISISProteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows 操作系統上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點是：（1）全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統的標準，并在同類產品中具有明顯的優勢。（2）具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、RS232 動態仿真、I2 C 調試器、SPI 調試器、鍵盤和 LCD 系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發

17、生器等13。（3）目前支持的單片機類型有：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 系列以及各種外圍芯片。（4）支持大量的存儲器和外圍芯片。未通電時如圖：單片機9 / 15 第 9 頁 共 15 頁通電后如圖：按鍵 1 后：單片機10 / 15 第 10 頁 共 15 頁按各鍵后分別出相應數字并伴有蜂鳴，當按復位鍵時歸零。如圖：繼續電路按鍵 2：單片機11 / 15 第 11 頁 共 15 頁3.2.23.2.2 程序流程圖及源程序代碼程序流程圖及源程序代碼1.1.程序流程圖程序流程圖如下：開始

18、工作 有一個病房呼叫有多個病房呼叫 判斷優先級單片機12 / 15 第 12 頁 共 15 頁 顯示病房號并響鈴開始有病房再次呼叫 判斷優先級 顯示病房號并響鈴2.2.程序代碼程序代碼#include #define uchar unsigned charsbit key4=P30;/定義按鍵位置 sbit key3=P31;sbit key2=P32;sbit key1=P33;sbit reset=P34;/復位sbit BEEP=P17;/定義蜂鳴器端口uchar flag,i;void choice();void clean();void delay();void de();void

19、ring();void main() while(1)P3=0 xff;reset=0;BEEP=0;flag=0;choice();單片機13 / 15 第 13 頁 共 15 頁delay();clean(); void choice()/確定病人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&key

20、2!=0)P0=0Xcf; flag=1;else if(key4=0)de();if(key4=0&key1!=0&key2!=0&key3!=0)P0=0Xe6; flag=1;void clean() /RESET 為高的時候復位if(reset=1)BEEP=0;P0=0 x3f;flag=0;void delay() /RESET 為低的時候延時while(!reset)ring();單片機14 / 15 第 14 頁 共 15 頁void ring()for(i=0;reset=0;i+)/喇叭發聲的時間循環 de(); BEEP=!BEEP;if(key1

21、=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&key1=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-);第四章第四章總結總結4.14.1 結論結論至此，此系統的詳細設計及過程已經結束。在設計的過程中遇到了很多問題，發現了自己的不足之處，有很多沒有學習，如Proteus 仿真知識及操作，還有單片機的 C 語言編程；有些軟件掌握得不夠牢固，通過此次學習，進一步加強了我的理解，同時提高了我獨立自學的能力。整個設計過程中，同學的幫助，以及校圖書館的資料給了我很大的幫助。此次設計讓我從中學到很多東西。雖然中間遇到很多困難，但都對于我是一次很好的鍛煉。設計以后，才更加深刻感受到自己的學習只是理論部分，而且很多時候不能付諸實踐。這次設計能夠讓我從實踐中重