基于單片機(jī)的醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)講解

1、智能儀表課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課題名稱醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)姓名學(xué)號(hào)所在班級(jí)指導(dǎo)教師揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院二一年九月1總 目 錄第一部分：任務(wù)書第二部分：課程設(shè)計(jì)報(bào)告第三部分：附錄2第 一 部 分任務(wù)書3智能儀表課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課題名稱醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求利用單片機(jī)和總線通信實(shí)現(xiàn)醫(yī)院病房的呼叫，具有下面的功能：1. 在病人病床處設(shè)置按鈕開關(guān)，每個(gè)病床的開關(guān)分為緊急按鈕和正常按鈕兩部分，按鈕啟動(dòng)時(shí)， 按鈕旁的指示燈亮，提示病人按鈕已按下，其中綠色代表正常呼叫，紅色代表緊急呼叫。2.護(hù)士一邊，當(dāng)病人按下按鈕時(shí)，警報(bào)燈亮，并伴隨蜂鳴，顯示板上病人對(duì)應(yīng)位置的燈亮，其中一般呼叫綠燈亮，

2、緊急呼叫紅燈亮，亮燈時(shí)伴有閃爍。3. 護(hù)士接到呼叫后，到病房并關(guān)閉呼叫4. 由于病床數(shù)量眾多，一方面單片機(jī)接口有限，另一方面線路過多不符合實(shí)際，所以選用總線通信方式，考慮到傳輸距離和速度RS-485 串口通信更具優(yōu)勢(shì)。三、時(shí)間安排第一周：星期一星期二：布置任務(wù)，熟悉資料，確定儀表的功能要求、性能指標(biāo)。熟悉實(shí)驗(yàn)板原理圖和印刷板圖。星期三星期五：進(jìn)行儀表的方案選擇， 確定主要芯片、 工作方式、輸入輸出信號(hào)的接口方式、鍵盤和顯示方式、以及通信方式。進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和元器件選擇，畫出硬件原理圖。第二周：星期一星期五：根據(jù)硬件原理圖，焊接硬件電路；測(cè)試硬件電路的功能；軟件設(shè)計(jì)，包括軟件需求說明、軟件結(jié)構(gòu)框圖

3、、主要軟件功能模塊的流程圖；編寫程序。第三周：星期一星期三：調(diào)試程序，聯(lián)調(diào)軟件和硬件。星期四星期五：寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四、應(yīng)交成果應(yīng)交成果包括：4紙質(zhì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告和電子文檔；硬件原理圖的Protel文件，程序；可以演示的硬件和軟件成果。五、課程報(bào)告內(nèi)容課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括下列部分：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書儀表的功能要求、性能指標(biāo)要求。方案選擇：提出多種方案，進(jìn)行方案比較，說明選定方案的理由，描述硬件和軟件的功能分工。硬件設(shè)計(jì)：包括硬件結(jié)構(gòu)框圖、原理圖及其各個(gè)主要環(huán)節(jié)的工作原理說明，元器件選擇的計(jì)算方法或者理由，利用提供的實(shí)驗(yàn)板焊接元器件。軟件設(shè)計(jì)：首先提出軟件的功能需求，然后進(jìn)行軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再畫出主要功

4、能模塊的軟件框圖。程序編寫和調(diào)試。設(shè)計(jì)小結(jié)。報(bào)告中硬件原理于用Protel 畫出，軟件框圖和程序流程圖用Visio 畫出。5第 二 部 分課程設(shè)計(jì)報(bào)告6目錄第一章技術(shù)指標(biāo)81. 1 課題及要求81. 2 功能描述8第二章整體方案設(shè)計(jì)82.1 整體方案結(jié)構(gòu)方框圖82.2 整體方案原理9第三章單元電路設(shè)計(jì)93.1 主控制電路設(shè)計(jì)93.2 護(hù)士值班室報(bào)警電路設(shè)計(jì)113.3 單片機(jī)復(fù)位電路123.4 RS-485 通信電路133.5 整體電路133.6 整機(jī)原件清單16第四章測(cè)試與調(diào)整174.1 主控制電路的測(cè)試與調(diào)整174.2 護(hù)士值班室報(bào)警電路的測(cè)試與調(diào)整174.3 主控軟件框圖174.4 接收軟

5、件框圖194.5 整體電路測(cè)試19第五章設(shè)計(jì)小結(jié)205.1 設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況205.2 問題及改進(jìn)205.3 心得體會(huì)207第一章技術(shù)指標(biāo)1.1課題及要求一個(gè)病房有兩個(gè)床位，每個(gè)病人都有兩個(gè)按鈕（緊急呼叫，一般呼叫）來呼叫護(hù)士，護(hù)士站接收信息，去病房服務(wù)并解除呼叫。1. 2 功能描述1. 在病人病床處設(shè)置按鈕開關(guān)，每個(gè)病床的開關(guān)分為緊急按鈕和正常按鈕兩部分，按鈕啟動(dòng)時(shí)， 按鈕旁的指示燈亮，提示病人按鈕已按下，其中綠色代表正常呼叫，紅色代表緊急呼叫。病人按下開關(guān)后不能再關(guān)閉呼叫，只有等護(hù)士來以后，才能由護(hù)士取消2.護(hù)士一邊，當(dāng)病人按下按鈕時(shí)，警報(bào)燈亮，并伴隨蜂鳴，顯示板上病人對(duì)應(yīng)位置的燈亮，其中

6、一般呼叫綠燈亮，緊急呼叫紅燈亮，亮燈時(shí)伴有閃爍。3. 護(hù)士接到呼叫后，到病房并關(guān)閉呼叫4. 由于病床數(shù)量眾多，一方面單片機(jī)接口有限，另一方面線路過多不符合實(shí)際，所以選用總線通信方式，考慮到傳輸距離和速度RS-485 串口通信更具優(yōu)勢(shì)。第二章2.1整體方案結(jié)構(gòu)方框圖病床 1發(fā)送端主機(jī)發(fā)送信號(hào)病床 2病床 1發(fā)送端主機(jī)發(fā)送信號(hào)病床 2病床 1發(fā)送端主機(jī)發(fā)送信號(hào)病床 2整體方案設(shè)計(jì)接收端主機(jī)按地址依次接收信號(hào)2.2 整體方案原理81. 病房?jī)?nèi)設(shè)有發(fā)送主機(jī)，當(dāng)病人有需求時(shí)按呼叫按鈕，主機(jī)一端口接收到一個(gè)高電平時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮。同樣，當(dāng)病人遇到緊急情況時(shí)，按亮緊急指示燈。2. 發(fā)送主機(jī)不斷地向接收主機(jī)

7、以總線的方式發(fā)送信息，使接收端主機(jī)端口表現(xiàn)出電平的高低變化點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈， 采用延時(shí)程序使指示燈閃爍， 當(dāng)有指示燈亮?xí)r， 接收主機(jī)原定的穩(wěn)定狀態(tài)打破，使蜂鳴器鳴叫。3. 醫(yī)護(hù)站接到呼叫信息，前往相應(yīng)的病房?jī)?nèi)，按取消按鈕（取消按鈕由發(fā)送主機(jī)定義，并且只有該取消按鈕能取消指示燈的閃爍） ，解除呼叫。主機(jī)用 51單片機(jī)代替，按鈕、指示燈和蜂鳴器用單片機(jī)的I/O 口控制。第三章單元電路設(shè)計(jì)3.1 主控制電路設(shè)計(jì)開關(guān)部分S1、 S2為1號(hào)病床的兩個(gè)按鈕，分別控制呼叫和緊急兩種指示燈；S3、 S4為 2號(hào)病床的兩個(gè)按鈕，分別控制呼叫和緊急兩種指示燈；S5取消 1號(hào)病床指示燈，S6取消 2號(hào)病床指示燈。9

8、LED 顯示部分LED 燈L1 、 L2 、 L3、 L4 分別對(duì)應(yīng)開關(guān) S1、 S2、 S3、S4。3.2 護(hù)士值班室報(bào)警電路設(shè)計(jì)10接收端 LED 及蜂鳴器電路L1、 L2 分別對(duì)應(yīng)病床 1的呼叫和緊急呼叫指示；L3、 L4 分別對(duì)應(yīng)病床2的呼叫和緊急呼叫，每當(dāng)有燈亮?xí)r蜂鳴器鳴叫。3.3 單片機(jī)復(fù)位電路113.4 RS-485 通信電路3.5 整體電路發(fā)送端1213接收端143.6 整機(jī)原件清單電阻： 5k15 個(gè)10k4 個(gè)1k2 個(gè)5005 個(gè)1202 個(gè)電容： 30p4 個(gè)102 個(gè)0.18 個(gè)LED ： 8 個(gè)晶振： 12MHz1 個(gè)電鈴： 1 個(gè)按鍵開關(guān)： 8 個(gè)51 單片機(jī)：

9、2 個(gè)MAX485 ： 2 個(gè)MAX232 ： 2 個(gè)三極管： 9 個(gè)15第四章測(cè)試與調(diào)整4.1 主控制電路的測(cè)試與調(diào)整開始的設(shè)計(jì)是用按鍵開關(guān)，病人按一次按鍵，對(duì)應(yīng)的LED燈亮，第二次按，對(duì)應(yīng)的LED滅。由于中斷口有限，我們采用了查詢方式，一開始會(huì)出現(xiàn)按鍵按下去沒有反應(yīng)的情況，經(jīng)檢查， 是由于查詢方式本身存在的弊端，不能像中斷一樣迅速反應(yīng)按鍵的變化。查詢方式下檢測(cè)按鍵，只有當(dāng)程序進(jìn)行到此步驟時(shí)才檢測(cè)，而中斷是在任何情況下有按鍵中斷就進(jìn)行。仔細(xì)考慮后， 我們?cè)黾恿搜h(huán)程序的延時(shí)時(shí)間，使一個(gè)循環(huán)的時(shí)間差不多是人一次按鍵的時(shí)間。更改后勉強(qiáng)能達(dá)到效果。指導(dǎo)老師檢查后，按照醫(yī)院管理中的實(shí)際要求，給我們提

10、出了改進(jìn)意見：由于病人在緊急情況下可能會(huì)不停的按按鈕，不經(jīng)意間會(huì)將燈給按滅，所以關(guān)燈按鈕應(yīng)該另設(shè)，由護(hù)士關(guān)滅。按照這樣的要求，查詢方式也能夠?qū)崿F(xiàn)，而且很穩(wěn)定。4.2 護(hù)士值班室報(bào)警電路的測(cè)試與調(diào)整發(fā)送端電路調(diào)試完成后，將其與接收端相連，接收端沒有任何反應(yīng)，檢查線路無誤。將程序在自己的單片機(jī)盒子上模擬沒有錯(cuò)誤。這樣一來， 程序和電路都無誤？本次的課程設(shè)計(jì)陷入僵局。三天后，在一次線路測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)了通信接線的錯(cuò)誤，原來我一直把單片機(jī)的P3.6 口當(dāng)成了 P3.7 口。更正后，終于能夠通信了，結(jié)果很理想，沒有錯(cuò)誤。4.3 主控軟件框圖16發(fā)送端主程序初始化；TMOD=0x20TH1=0xfdTL1=0

11、XfdEA=1ES=1SCON=0x50PCON=0x80TR1=1P0置1若 P1.0有高電平 P0.0置0若 P1.1有高電平 P0.1置0若 P1.2有高電平 P0.2置0若 P1.3有高電平 P0.3置0若 P1.7有高電平 P0.0和P0.1置1若 P1.6有高電平 P0.2和P0.3置1發(fā)送標(biāo)志置 1發(fā)送數(shù)據(jù)延時(shí)174.4 接收軟件框圖接收端主程序初始化：TMOD=0x20TH1=0xfdTL1=0xfd;EA=1ES=1SCON=0x50PCON=0x80TR1=1P0置1接收數(shù)據(jù)標(biāo)志置 0表示接收數(shù)據(jù)SBUF給P1P0重新置 1延時(shí)產(chǎn)生閃爍效果4.5 整體電路測(cè)試當(dāng)通信接線錯(cuò)誤

12、的問題解決后，整體的調(diào)試也進(jìn)行的非常的順利，測(cè)試結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果完全一致。具體結(jié)果： 發(fā)送端有病人的按鍵按下時(shí)對(duì)應(yīng)的燈亮，并且信息被傳送到接收端，接收端對(duì)應(yīng)的燈也點(diǎn)亮閃爍并伴隨蜂鳴；當(dāng)發(fā)送端的取消按鈕按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈滅，接收端對(duì)應(yīng)的指示燈也熄滅，蜂鳴停止。18第五章設(shè)計(jì)小結(jié)5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況任務(wù)的完成比預(yù)期晚了，原本是計(jì)劃三個(gè)星期完成，結(jié)果卻拖到了第四個(gè)星期。完成后的實(shí)驗(yàn)成果，模擬了醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)， 由于材料有限， 我們模擬的是雙機(jī)通信。 實(shí)物部分已經(jīng)滿足要求。另外硬件圖，程序都已完成，實(shí)驗(yàn)報(bào)告即將完成。5.2 問題及改進(jìn)我們用按鍵開關(guān)來實(shí)現(xiàn)指示燈的點(diǎn)亮和關(guān)閉，但是并沒有用中斷，

13、由于中斷口數(shù)量有限，所以我們選用了一般的 I/O 口。這樣一來， 編程就會(huì)有很多麻煩， 最終沒有得出滿意的效果。老師指導(dǎo)后， 我們把開燈和關(guān)燈分成兩個(gè)鍵， 這樣一來不但避免了病人的誤操作， 也降低了程序的難度。課程設(shè)計(jì)中途，我們遇到了硬件的問題，檢查了一遍又一遍還是不果，就在我們快要放棄的時(shí)候，一不小心把錯(cuò)誤檢查出來了是接線的錯(cuò)誤，起初我們還以為原來的接線方式是完全正確的，已經(jīng)將接線問題排除在外了，所以試驗(yàn)中確實(shí)不可以想當(dāng)然。5.3心得體會(huì)經(jīng)過漫長(zhǎng)的暑假， 開學(xué)一來就是課程設(shè)計(jì)。第一天就把題目給我們，緊接著就是查資料。說實(shí)話， 當(dāng)時(shí)我還沒有一點(diǎn)頭緒或是還沒進(jìn)入狀態(tài)，最主要的是連實(shí)驗(yàn)要求都要我們

14、自己來定，也就是說整個(gè)實(shí)驗(yàn)給我們的就是一個(gè)題目“醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)” 。在搜索資料的過程中，我看到了好多傳統(tǒng)的或是高級(jí)的醫(yī)院病房呼叫機(jī)器，還有許多其他學(xué)校的設(shè)計(jì)報(bào)告，根據(jù)這些，我們初步確定了本課題的實(shí)驗(yàn)要求。第二天開始畫圖，用protel 軟件畫圖，之前雖然用過，但是基本忘的差不多了，只有不斷地學(xué)習(xí)和向同學(xué)請(qǐng)教。一開始我還有點(diǎn)疑惑，為什么程序還沒寫就開始畫圖，后來想想也對(duì)，畫圖就是確定輸入，輸出，確定了程序的整體走向。就這樣，我們一邊學(xué)習(xí)protel 軟件，一邊在把圖一點(diǎn)一點(diǎn)的拼起來。畫完圖之后要老師來檢查， 結(jié)果錯(cuò)誤一大堆都是一些最基本的元器件連接問題：案件開關(guān)要上拉電阻和接地，LED 要接三

15、極管等。畫圖的這一周， 各組的方案需要不斷地完善，以順應(yīng)實(shí)際的需求。 就這樣我們的設(shè)計(jì)要求在審查中被改了又改，我們也漸漸的融入了真實(shí)系統(tǒng)的需求設(shè)計(jì)中。因?yàn)闆]有學(xué)過單片機(jī)C語言，所以一開始入手編程比較迷茫，但是借助網(wǎng)上的程序，我把他們拼接起來并不斷的調(diào)試和完善。在此之中慢慢理解了語句的含義，編程中發(fā)揮越來越自如。將程序存入單片機(jī)后，開始模擬，但按鍵開關(guān)總是不靈敏，再三考慮，其實(shí)是程序本身的問題，中斷端口無論怎樣都不可能用查詢口來代替。 正糾結(jié)于這個(gè)問題時(shí)， 又發(fā)現(xiàn)了問題，接收端口無效，這可是大問題，于是重點(diǎn)又轉(zhuǎn)移到了這邊。第二天， 我們開始檢查問題， 首先程序肯定沒有問題， 因?yàn)槲以谧约涸?jīng)買的

16、單片機(jī)上模擬過，完全能實(shí)現(xiàn)。然后就是線路的問題，經(jīng)過各個(gè)點(diǎn)的仔細(xì)檢查，沒有發(fā)現(xiàn)問題。設(shè)計(jì)進(jìn)度由此而停滯不前。哪天老師檢查完后，也沒有說是什么原因，我在那里擺弄了半天，最終長(zhǎng)吸一口氣，準(zhǔn)備放棄。 那時(shí)候不知為什么把其中的一根線換了個(gè)接口，竟然奇跡般的成功了。最后發(fā)現(xiàn)是通信總線的接線錯(cuò)誤。 這一下可給了我重重的一擊， 因?yàn)槲抑耙恢闭J(rèn)為這邊的接線是準(zhǔn)確無誤的。后來完善要求的時(shí)候我們正好也解決了按鍵的問題。從開始到現(xiàn)在， 所有的問題都解決了?？偨Y(jié)起來，做課程設(shè)計(jì)之前一定要對(duì)自己的課題感興趣， 實(shí)踐中要不斷地學(xué)習(xí)完善自己，鼓勵(lì)和相信自己，遇到問題要科學(xué)的解決，不要想當(dāng)然。當(dāng)真正做出成果的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)，

17、其實(shí)也不難。19第 三 部 分附錄20參考資料1 張毅剛主編 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 （第一版） . 高教出版社 . 20032 程德福 林君主編 . 智能儀器（第二版） . 機(jī)械工業(yè)出版社 . 20093 杜宇人主編 . 現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù) ( 第一版 ). 機(jī)械工業(yè)出版社 . 20094 侯殿有主編 . 單片機(jī) C 語言程序設(shè)計(jì) . 人民郵電出版社 . 2010實(shí)物圖發(fā)送端21接收端22C程序發(fā)送端：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit a1=P10;sbit a2=P11;sbit a

18、3=P12;sbit a4=P13;sbit a6=P16;sbit a5=P17;23sbit b1=P00;sbit b2=P01;sbit b3=P02;sbit b4=P03;sbit fs=P37;void delay(unsigned int delaytime)/ 延時(shí)程序unsigned int j=0;for(;delaytime0;delaytime-)for(j=0;j125;j+);void main()int w=0,x=0,y=0,z=0;TMOD=0x20;/設(shè)置為定時(shí)器1方式 2TH1=0xfd;/裝初值，波特率設(shè)為9600TL1=0Xfd;EA=1;/ 開總中

19、斷ES=1;/開串口中斷SCON=0x50;/ 串口控制寄存器設(shè)置，方式 1、開串口接收。 SM0=0;SM1=1;REN=1;PCON=0x80;TR1=1;/ 開啟定時(shí)器 1中斷P0=0xff;/P0口清零24while(1)if(!a1)/ 亮燈算法delay(20);if(!a1)w+=1;if(w!=0)b1=0;if(!a2)delay(20);if(!a2)x+=1;if(x!=0)b2=0;if(!a3)delay(20);if(!a3)y+=1;if(y!=0)b3=0;25if(!a4)delay(20);if(!a4)z+=1;if(z!=0)b4=0;if(!a5)delay