畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于AT89S51單片機(jī)的多功能病床呼叫系統(tǒng)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書題 目： 基于51單片機(jī)多 功能病床呼叫系統(tǒng) 系 別： 電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)摘 要我國進(jìn)行單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)已經(jīng)有二十多年的歷史，在此期間所進(jìn)行的單片機(jī)開發(fā)項(xiàng)目已經(jīng)由簡單到復(fù)雜，由小型系統(tǒng)到大型綜合系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用也越來越廣泛，從開始的工作控制，到現(xiàn)在的航空航天、消防安全、工作數(shù)據(jù)采集、石油地質(zhì)勘探、鐵路交通運(yùn)輸以及樓宇自動化等，甚至目前的許多家電中都有單片機(jī)的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)已逐漸發(fā)展成為一門關(guān)鍵的技術(shù)學(xué)科。而隨著社會的進(jìn)步和發(fā)

2、展，醫(yī)療水平的不斷提高，現(xiàn)代醫(yī)院護(hù)理需要簡易及時地獲知并處理病人的突發(fā)病況?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的醫(yī)院病床呼叫控制系統(tǒng)能同時監(jiān)控多個病床，避免了人工呼叫的不便與效果差等缺點(diǎn)，它是現(xiàn)代醫(yī)院必不可少的設(shè)備。有了病床呼叫控制系統(tǒng)，醫(yī)院的護(hù)理工作變得更加方便全面，不用再為人手不足或未能及時發(fā)現(xiàn)突發(fā)病況而煩惱。本文介紹了基于at89s51單片機(jī)的多功能病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)采用主從結(jié)構(gòu)，當(dāng)病床有按鍵按下時，以呼叫源為從機(jī)的at89s51單片機(jī)對信息進(jìn)行處理，然后通過芯片max485發(fā)送，等待主機(jī)的接收；以監(jiān)控系統(tǒng)為主機(jī)的另一塊at89s51單片機(jī)將接收到的信息處理，并且led數(shù)碼管顯示對應(yīng)的床號，同時

3、蜂鳴器報警；最后通過復(fù)位鍵撤銷報警。at89s51是一個低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，用其設(shè)計(jì)的電路具有性能可靠，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：單片機(jī);病床呼叫系統(tǒng)；主從結(jié)構(gòu)；蜂鳴器；at89s51；max485；ledabstractmicrocontroller project development in china has been 20 years of history, undertaken during this period has been microcontroller development projects from simple to complex, from sm

4、all systems to large integrated systems. microcontroller applications are more and more widely, from the beginning of job control, and now aerospace, fire safety, work data collection, petroleum exploration, rail transportation, and building automation, and even now many home appliances are single-c

5、hip microcomputers. with the rapid development of computer technology, microcontroller has been gradually developed and become a key technical discipline. with social progress and development of the continuous improvement of medical standards, modern hospital care needs to be informed and to deal wi

6、th simple and timely patients sudden illness. design based on single-chip microcomputer of hospital beds in the same time call control system can monitor many beds, to avoid some disadvantages :the inconvenience of artificial call and poor result, these are essential to modern hospital equipment. wi

7、th the call control system of hospital beds, hospital care has become more convenient and comprehensive, no longer in short supply or failure to timely detection of sudden illness and trouble. a method to devise a multi-bed system is based on the microcontroller at89s51 in the article. this design u

8、ses master-slave structure, when the beds when the button is pressed to call the source at89s51 microcontroller from the machine to process the information, then send the chip max485, waiting to receive the host; to monitor and control systems for a host of other at89s51 microcontroller will receive

9、 information processing and led digital display of the bed number and the buzzer alarm. finally, reset alarm key revocation. at89s51 is a low-power, high-performance cmos 8-bit microcontroller. the circuit is designed reliable and easy to use with it.keywords: microcontroller; beds call system; mast

10、er-slave structure; buzzer; at89s51; max485; led目 錄引言11 病床呼叫控制系統(tǒng)的研究目的及意義11.1 病床呼叫控制系統(tǒng)的功能與設(shè)計(jì)方案21.1.1從機(jī)實(shí)現(xiàn)按鍵呼叫功能21.1.2主機(jī)實(shí)現(xiàn)顯示功能21.1.3實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信功能21.2 病床呼叫控制系統(tǒng)的原理框圖31.3 主要芯片的相關(guān)介紹31.3.1 單片機(jī)at89s5131.3.2傳輸芯片max48582 多功能病床呼叫控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)92.1 電路工作原理圖92.1.1從機(jī)的構(gòu)成及工作原理92.1.2主機(jī)的構(gòu)成及工作原理102.2 病床呼叫控制系統(tǒng)的各部分電路設(shè)計(jì)102.2.1單片機(jī)時鐘電

11、路的設(shè)計(jì)102.2.2 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)112.2.3按鍵控制電路的設(shè)計(jì)122.2.4數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)122.2.5聲音報警電路的設(shè)計(jì)132.2.6通信電路的設(shè)計(jì)133 多功能病床呼叫控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)143.1 程序設(shè)計(jì)思想143.2流程分析143.3 程序設(shè)計(jì)143.3.1從機(jī)主程序143.3.2呼叫功能處理153.3.3主機(jī)主程序173.3.4床號顯示程序183.3.5延時程序184 應(yīng)用軟件及程序語言介紹194.1 protel介紹194.2 keil uvision3介紹194.2.1系統(tǒng)概述194.2.2keil c51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)194.3 c語言介紹205

12、 結(jié)論20謝 辭21參考文獻(xiàn)22附 件23引言1 病床呼叫控制系統(tǒng)的研究目的及意義病房呼叫系統(tǒng)由安裝在病區(qū)護(hù)士站的呼叫主機(jī)和分別設(shè)置在病房床頭、病房衛(wèi)生間的呼叫分機(jī)、走廊顯示屏組成，一旦病房床頭或衛(wèi)生間有人按呼叫按鈕，護(hù)士站的主機(jī)就發(fā)出聲光報警信號，同時，走廊顯示屏同步顯示呼叫床位號，護(hù)士人員便可以立刻趕往病房處理緊急情況。衛(wèi)生間的呼叫分機(jī)需要有防水功能，這一點(diǎn)很重要。甚至為了方便病區(qū)工作人員工作，可以安裝通話和顯示裝置，以便治療師可以及時了解情況。 病房呼叫系統(tǒng)是為了提高醫(yī)院管理水平和服務(wù)水平的輔助設(shè)施。由于患者在住院期間, 可能會在任意時間請求醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理，所以求助呼叫是傳送信

13、息的重要手段。而病床呼叫系統(tǒng)正是患者向值班醫(yī)生或護(hù)士發(fā)出緊急呼叫的工具,要將患者的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士,并在護(hù)士站的監(jiān)控中心留下準(zhǔn)確完整的記錄,是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。因此該系統(tǒng)需要24小時連續(xù)工作，要求故障率要低，性能要穩(wěn)定，質(zhì)量要可靠，能及時、準(zhǔn)確地將病人信息傳送至值班醫(yī)生或護(hù)士。當(dāng)今社會, 病床呼叫系統(tǒng)已成為醫(yī)院不可缺少的監(jiān)護(hù)設(shè)備, 它對于病人和醫(yī)護(hù)人員之間的信息溝通起著十分重要的作用, 能夠有效的保證病人及時得到醫(yī)護(hù)人員的看護(hù)和醫(yī)治, 同時為醫(yī)護(hù)人員的醫(yī)護(hù)管理帶來了極大的方便。而且系統(tǒng)操作簡便，利于推廣，歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。1.1 病床呼叫控制系統(tǒng)的功能

14、與設(shè)計(jì)方案目前，醫(yī)院病床呼叫裝置大多由單片機(jī)及低壓電力線等傳輸，通過單片機(jī)的i/o接口，使得系統(tǒng)構(gòu)成簡單。設(shè)計(jì)將利用單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一個多功能病床呼叫系統(tǒng)。1.1.1從機(jī)實(shí)現(xiàn)按鍵呼叫功能以從機(jī)作為呼叫源，由at89s51單片機(jī)、傳輸電路及一些外圍電路組成。若干個按鍵接在單片機(jī)at89s51的i/o口上，當(dāng)某一按鈕按下時，對應(yīng)的led燈亮，單片機(jī)確認(rèn)呼叫地址后，掃描i/o的狀態(tài)。一旦有鍵按下，立即把對應(yīng)的請求信息進(jìn)行處理，再傳輸電路發(fā)送給主機(jī)，并等待主機(jī)的確認(rèn)。1.1.2主機(jī)實(shí)現(xiàn)顯示功能以主機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)，由at89s51單片機(jī)、顯示裝置、報警電路、傳輸電路以及一些外圍電路組成。主機(jī)接收從從機(jī)發(fā)來

15、的信息，并通過單片機(jī)at89s51進(jìn)行處理，然后通過數(shù)碼管顯示對應(yīng)的床位號，蜂鳴器報警，以便提示醫(yī)護(hù)人員盡快到達(dá)現(xiàn)場。1.1.3實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信功能以芯片max485作為傳輸電路，將從機(jī)發(fā)送的信號通過有線傳輸至主機(jī)，已達(dá)到及時傳輸病人信息給醫(yī)護(hù)人員的目的。1.2 病床呼叫控制系統(tǒng)的原理框圖at89s51振蕩電路鍵 盤max485at89s51蜂鳴器數(shù)碼管顯示max485從機(jī)原理框圖主機(jī)原理框圖振蕩電路圖11.3 主要芯片的相關(guān)介紹1.3.1 單片機(jī)at89s51（1）at89s51 是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel公司高密度非 易

16、失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng) 可編程flash，使得at89s51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 at89s51具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s51 可降至0hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ra

17、m、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。（2）單片機(jī)at89s51的特殊功能寄存器mcs-51單片機(jī)內(nèi)有21個特殊功能寄存器，每一個寄存器是一個存儲單元，但不作一般ram使用，而是有各自不同的特殊功能。它們主要用于描述單片機(jī)的狀態(tài)字和控制字，大體分為兩類：一類發(fā)布單片機(jī)的地址信號、控制命令以及輸入/輸出數(shù)據(jù)信號，通過單片機(jī)引腳形成對外電路的三組總線信號；另一類作單片機(jī)內(nèi)部控制使用。簡要介紹如下：p0端口地址線/數(shù)據(jù)線分時使用端口。作地址線使用時，輸出低8位地址信號；作數(shù)據(jù)線使用時，i/o端口，

18、輸入/輸出數(shù)據(jù)信號。sp堆棧指針，用于指示堆棧的棧頂。堆棧 內(nèi)按照“先入后出”原則組織的一段區(qū)間，單片機(jī)內(nèi)的堆棧通常設(shè)置在片內(nèi)ram中，具有向下生長的性質(zhì)。dpl8位數(shù)據(jù)寄存器。dph8位數(shù)據(jù)寄存器。dpl和dph除作兩個獨(dú)立8位數(shù)據(jù)寄存器使用外，還可以和在一起構(gòu)成一個16位的數(shù)據(jù)指針，dpl作為低8位，dph作為高8位。pcon電源控制寄存器。對于采用hmos工藝結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，用于串行方式中選擇波特率的倍數(shù)。對于chmos工藝結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，除了用于串行方式中選擇波特率的倍數(shù)外，還用于選擇工作在正常操作方式，或是工作在低功耗操作方式。tcon定時器/計(jì)數(shù)器控制寄存器，用于確定采用何種觸發(fā)方式和

19、有無中斷申請。tmod定時器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器，用于規(guī)定定時器/計(jì)數(shù)器的工作方式。tl0定時/器計(jì)數(shù)器t0的低8位。tl1定時/器計(jì)數(shù)器t1的低8位。th0定時/器計(jì)數(shù)器t0的高8位。th1定時/器計(jì)數(shù)器t1的高8位。p1端口8位i/o數(shù)據(jù)端，作8條數(shù)據(jù)線使用。scon串行口控制寄存器，用于設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送標(biāo)志。sbuf串行i/o緩沖器，用于接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。p2端口高8位地址線/8位i/o數(shù)據(jù)線合用端口，p2和p0組成單片機(jī)的16位地址線。一般情況下，p2做地址線用時，不再用于i/o數(shù)據(jù)線，因此無需鎖存p2。ie中斷允許寄存器，用于是否允許或禁止中斷。p3端口8位i/o數(shù)據(jù)

20、線/第2功能線合用端口，在做數(shù)據(jù)線使用時，不作第2功能線；當(dāng)作第2功能線時，不作數(shù)據(jù)線用。ip中斷優(yōu)先級控制寄存器，用于選擇中斷優(yōu)先級別。psw程序狀態(tài)字，反映運(yùn)算結(jié)果標(biāo)志及選擇工作寄存器組。rs0和rs1選擇工作寄存器組的決定位。rs1 rs00 0選中0組為工作寄存器組0 1選中1組為工作寄存器組1 0選中2組為工作寄存器組1 1選中3組為工作寄存器組p奇偶標(biāo)志，指令運(yùn)算結(jié)果有奇數(shù)個“1”時，p=1；有偶數(shù)個“1”時，p=0。ov溢出標(biāo)志，運(yùn)算結(jié)果超出補(bǔ)碼表示范圍時有溢出，ov=1；無溢出，ov=0。f0需用戶自己定義。ac半進(jìn)（借）位，又稱輔助進(jìn)（借）位，運(yùn)算中低4位向高4位有進(jìn)（借）位

21、時，ac=1；否則ac=0。cy進(jìn)（借）位，在加（減）法運(yùn)算中有進(jìn)（借）位時，cy=1；無進(jìn)（借）位時，cy=0。a累加器，8位數(shù)據(jù)寄存器，是單片機(jī)指令操作中用得最多的寄存器。本身帶有零標(biāo)志z，當(dāng)a=0時z=1，a0時z=0。零標(biāo)志常用于條件轉(zhuǎn)移。bb寄存器，存放8位數(shù)據(jù)用。（3）單片機(jī)at89s51引腳功能（如圖2） 圖2p0口p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字

22、節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。 p1口p1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 此外，p1.0和p1.2分別作定時器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時，p1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號 第二功能 p1.0 t2（定時器/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時鐘輸出 p1.1 t2ex

23、（定時器/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） p1.5 mosi（在系統(tǒng)編程用） p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用） p1.7 sck（在系統(tǒng)編程用） p2口p2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。 在flash

24、編程和校驗(yàn)時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 p3口p3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 p3口亦作為at89s51特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗(yàn)時，p3口也接收一些控制信號。 端口引腳 第二功能 p3.0 rxd(串行輸入口) p3.1 txd(串行輸出口) p3.2 into(外中斷0) p3.3 int1(外中斷1) p3.4 to(定時/計(jì)數(shù)器0)

25、 p3.5 t1(定時/計(jì)數(shù)器1) p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，

26、可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令才能將ale激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ale禁止位無效。psen程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)at89c51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen信號。ea/vpp外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平，cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的

27、指令。xtal1和xtal2外部時鐘振蕩信號輸入端。（4）串行通信接口的結(jié)構(gòu)幀和波特率在串行通信中，數(shù)據(jù)是以幀的格式發(fā)送或接收的。一幀數(shù)據(jù)由811位二進(jìn)制數(shù)組成：起始位1位，常用“0”表示數(shù)據(jù)的開始；數(shù)據(jù)常有58位二進(jìn)制數(shù)，并且規(guī)定低位在前，高位在后。數(shù)據(jù)后有奇偶校驗(yàn)位p，最后一位是停止位，以“1”結(jié)束。波特率（baud rate）是數(shù)據(jù)傳送的速率，定義為每秒傳送的二進(jìn)制數(shù)位數(shù)。其倒數(shù)是傳送1位二進(jìn)制數(shù)所需的時間。片內(nèi)串行口單片機(jī)的串行口主要由一個數(shù)據(jù)緩沖器sbuf、兩個控制寄存器scon和pcon、波特率發(fā)生器t1、發(fā)送/接收控制器和輸入移位控制器等組成。串行口數(shù)據(jù)緩沖器sbuf既可以用于發(fā)

28、送，又可以用于接收，有讀寫指令區(qū)分。串行口控制寄存器scon用于規(guī)定串行口的工作狀態(tài)及存放狀態(tài)信息。電源控制寄存器pcon用于規(guī)定波特率的大小。當(dāng)需要從串行口rxd端接收數(shù)據(jù)時，首先應(yīng)當(dāng)使用指令使scon的ren位置1，表明cpu允許接受。這時，片外數(shù)據(jù)串行從rxd進(jìn)入單片機(jī)，數(shù)據(jù)最低位首先進(jìn)入，最高位最后進(jìn)入。進(jìn)入的數(shù)據(jù)先在輸入移位控制器暫存，等一幀數(shù)據(jù)進(jìn)入完畢后再從輸入移位控制器并行送入緩沖器sbuf，并經(jīng)片內(nèi)總線送到累加器a。與此同時將中斷標(biāo)志ri置位并提出片內(nèi)串行口中斷申請。cpu響應(yīng)中斷后，需要用指令將ri復(fù)位，接著進(jìn)行下一幀數(shù)據(jù)的接收。當(dāng)需要從串行口txd端發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)從累

29、加器a并行寫入到sbuf中，再經(jīng)控制門串行從txd送到單片機(jī)外。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，sbuf內(nèi)空，引起中斷標(biāo)志位ti置位發(fā)出片內(nèi)串行口中斷申請。cpu響應(yīng)中斷后，需要用指令將ti復(fù)位，接著進(jìn)行下一幀數(shù)據(jù)發(fā)送。異步通信和同步通信通信雙方按事先約定的幀格式完成數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的全過程，稱為異步通信。由于一幀數(shù)據(jù)采用固定格式，發(fā)送方只要有數(shù)據(jù)從起始位發(fā)出，接收方就能接收到，因此異步通信不需要專門的同步字符。通信雙方使用同步字符實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的全過程，稱為同步通信。通信前，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的雙方約定好同步字符。發(fā)送方先發(fā)送同步字符，隨后是一組數(shù)據(jù)。接收方只要接收到同步字符，就把同步字符后面出現(xiàn)的數(shù)據(jù)

30、塊當(dāng)作有用數(shù)據(jù)一并接受。（5）單片機(jī)at89s51相對于at89c51增加的新功能包括： 新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比at89c51更低！ isp在線編程功能，在改寫單片機(jī)存儲器內(nèi)的程序時不用把芯片從工作環(huán)境中剝離。 最高工作頻率為33mhz，就是說s51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。 具有雙工uart串行通道。 內(nèi)部集成看門狗計(jì)時器，不再需要像at89c51那樣外接看門狗計(jì)時器單元電路。 雙數(shù)據(jù)指示器。 電源關(guān)閉標(biāo)識。 全新的加密算法，程序的保密性加強(qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、8

31、9c51等等早期mcs-51兼容產(chǎn)品。在at89s51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。at89s51就是在這樣的背景下取代at89c51的，所以本設(shè)計(jì)也選用了at89s51。1.3.2傳輸芯片max485 max485是用于rs-485通信的低功耗收發(fā)器，芯片中具有一個驅(qū)動器和一個接收器。max485的驅(qū)動器擺率不受限制，可以實(shí)現(xiàn)最高2.5mbps的傳輸速率。這種收發(fā)器在驅(qū)動器禁用的空載或滿載狀態(tài)下，吸取的電源電流在120a 至500a 之間。驅(qū)動器具有短路電流限制，并可以通過熱關(guān)斷電路將驅(qū)動器輸出置為高阻狀態(tài)，防止過度的功率損耗。接收器輸入具有失效保護(hù)特性，當(dāng)輸入開路時，可以確保邏

32、輯高電平輸出。max485采用單一電源+5 v工作，額定電流為300a，采用半雙工通訊方式。它完成將ttl電平轉(zhuǎn)換為rs485電平的功能。max485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單,內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。ro和di端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機(jī)連接時只需分別與單片機(jī)的rxd和txd相連即可；/re和de端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/re為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)de為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)閙ax485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個管腳控制這兩個引腳即可；a端和b端分別為接收和發(fā)送的差分信號端,當(dāng)a引腳的電平高于b時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)a的電平低

33、于b端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制max485的接收和發(fā)送即可。同時將a和b端之間加匹配電阻，一般可選100的電阻。圖32 多功能病床呼叫控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 電路工作原理圖2.1.1從機(jī)的構(gòu)成及工作原理圖4以從機(jī)作為呼叫源，由at89s51單片機(jī)、傳輸電路及一些外圍電路組成（如圖4）。若干個按鍵接在單片機(jī)at89s51的i/o口上，當(dāng)某一按鈕按下時，對應(yīng)的led燈亮，單片機(jī)確認(rèn)呼叫地址后，掃描i/o的狀態(tài)。一旦有鍵按下，立即把對應(yīng)的請求信息進(jìn)行處理，再傳輸電路發(fā)送給主機(jī)，并等待主機(jī)的確認(rèn)。2.1.2主機(jī)的構(gòu)成及工作原理圖5以主機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)，由

34、at89s51單片機(jī)、顯示裝置、報警電路、傳輸電路以及一些外圍電路組成（如圖5）。主機(jī)接收從從機(jī)發(fā)來的信息，并通過單片機(jī)at89s51進(jìn)行處理，然后通過數(shù)碼管顯示對應(yīng)的床位號，對應(yīng)的led燈亮，蜂鳴器報警，以便提示醫(yī)護(hù)人員盡快到達(dá)現(xiàn)場。2.2 病床呼叫控制系統(tǒng)的各部分電路設(shè)計(jì)2.2.1單片機(jī)時鐘電路的設(shè)計(jì)圖6單片機(jī)的時鐘信號一般由兩種電路產(chǎn)生：內(nèi)振蕩電路和外振蕩電路。設(shè)計(jì)采用內(nèi)振蕩電路提供時鐘脈沖，要在xtal1和xtal2之間外接6m振蕩器石英晶體，以及兩個30pf的電容（如圖6）。這時的內(nèi)部振蕩電路相當(dāng)于一個高增益放大器，與晶振接在一起形成正反饋的自激振蕩，再經(jīng)整形和分頻形成單片機(jī)內(nèi)各邏輯

35、部件所需的時鐘脈沖。2.2.2 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用手動復(fù)位按鈕方式，并接10k電阻和10f極性電容(如圖7)。圖7單片機(jī)的復(fù)位操作由復(fù)位引腳rst/vpd上出現(xiàn)的高電平引起。復(fù)位后機(jī)內(nèi)各個特殊功能寄存器將被初始化：p0p3=ffh已向各端口線寫入1，使各端口既能作輸入線，又能作輸出線使用。sp=07h堆棧棧底位于07h單元，第1個進(jìn)棧字節(jié)將寫入08h單元中。dptr=0000h片外存儲器的操作將從0000h單元開始。tcon=00ht0、t1的工作被停止。tl0=00h，th0=00ht0的初值為0000h。tl1=00h，th1=00ht1的初值為0000h。scon=00h串行口

36、處于工作方式0，允許發(fā)送，禁止接受。psw=00h工作寄存器選用0組。a=00h累加器清0。b=00hb寄存器清0。2.2.3按鍵控制電路的設(shè)計(jì)圖8設(shè)計(jì)中的從機(jī)有4個按鍵，分別與at89s51單片機(jī)的p1.1、 p1.2、p1.3、 p1.4口相連，代表4個病床號。還有4個發(fā)光二極管分別與at89s51單片機(jī)的p2.0、p2.1、p2.2、p2.3相連，并與4個按鍵相對應(yīng)。當(dāng)有按鍵按下時，相對應(yīng)的發(fā)光二極管會被點(diǎn)亮（如圖8）。2.2.4數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì) 圖9數(shù)碼顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。而數(shù)碼顯示器有發(fā)光二極管led和液晶顯示器lcd兩種。設(shè)計(jì)采用靜態(tài)共陽極led顯示，vcc接+5v

37、，每一條段選線a、b、c、d、f、e、g、dp分別與主機(jī)的at89s51單片機(jī)的p2口相連，當(dāng)i/o口輸出0時，該段點(diǎn)燃，輸出數(shù)字按段選線組成。同時，當(dāng)有病床呼叫時，原為綠色的led燈熄滅，而對應(yīng)的紅燈點(diǎn)亮（如圖9）。2.2.5聲音報警電路的設(shè)計(jì)圖10報警電路由蜂鳴器、pnp三極管和4.7k電阻組成，并接于主機(jī)的at89s51單片機(jī)的p1.2口。當(dāng)從機(jī)有按鍵按下時，該i/o口為0，蜂鳴器報警（如圖10）。2.2.6通信電路的設(shè)計(jì)圖11設(shè)計(jì)采用芯片max485作通信電路，因此分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端的ro和di端，與單片機(jī)連接時只需分別與單片機(jī)的rxd和txd（即：p3.0和p3.1口

38、）相連；/re和de端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/re為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)de為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)。由于芯片max485工作在半雙工狀態(tài)，故只用單片機(jī)的p3.5口控制這兩個引腳即可；a端和b端分別為接收和發(fā)送的差分信號端,當(dāng)a引腳的電平高于b時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)a的電平低于b端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0（如圖11）。分別在主、從機(jī)接上通信電路，a、b端對應(yīng)相連，即可實(shí)現(xiàn)有線傳輸功能。3 多功能病床呼叫控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 程序設(shè)計(jì)思想當(dāng)病人按下病床按鈕時，病床指示燈亮，呼叫系統(tǒng)啟動、處理數(shù)據(jù)并處于發(fā)送狀態(tài)，等待值班室的接收。當(dāng)值班室接收到呼叫數(shù)據(jù)后，顯示器顯示病床號

39、，同時有聲音報警。如果醫(yī)護(hù)人員處理完畢后，可通過復(fù)位鍵清除信號。3.2流程分析設(shè)計(jì)流程圖（如圖12）：開 始是否有按鍵按下點(diǎn)亮床頭燈串口數(shù)據(jù)緩沖器sbuf賦值max485處于發(fā)送狀態(tài)發(fā)送數(shù)據(jù)max485處于接收狀態(tài)接收數(shù)據(jù)串行口用方式1接收串行口用方式1發(fā)送驗(yàn)證sbuf的值顯示床號報 警是是復(fù)位清除信號是否否否從機(jī)流程圖主機(jī)流程圖圖123.3 程序設(shè)計(jì)3.3.1從機(jī)主程序void main(void)scon = 0x40;tmod = 0x20;th1 = 0xf0;tl1 = 0xf0;tr1 = 1;p2 = 0xff；while(1)key11();key12();key13();ke

40、y14(); 3.3.2呼叫功能處理void key11(void)uchar temp ;if(key1 = 0) key_delay();if(key1 = 0) p2 = 0xfe;temp = 0x56;sbuf = temp;while(ti=0);ti = 0; while(key1 = 0) ; fs = 1; void key12(void)uchar temp ; if(key2 = 0) key_delay();if(key2 = 0) p2 = 0xfd;temp = 0x59;sbuf = temp;while(ti=0);ti = 0; while(key2 = 0)

41、 ; fs = 1; void key13(void) uchar temp ; if(key3 = 0) key_delay();if(key3 = 0) p2 = 0xfb;temp = 0x65;sbuf = temp;while(ti=0);ti = 0; while(key3 = 0) ; fs = 1; void key14(void)uchar temp ; if(key4 = 0) key_delay();if(key4 = 0) p2 = 0xf7;temp = 0x95;sbuf = temp;while(ti=0);ti = 0; while(key4 = 0) ; fs

42、 = 1; 3.3.3主機(jī)主程序void main(void)uchar cemp;scon = 0x50;tmod = 0x20;th1 = 0xf0;tl1 = 0xf0;tr1 = 1;js = 0;led1 = 1;led2 = 0;led3 = 1;led4 = 0;led5 = 1;led6 = 0;led7 = 1;led8 = 0;p2 = 0x3f;while(1) while(ri=0) ;ri = 0;desplay();cemp = p2;while(1) p2=cemp;beep = 0;delays();p2 = 0x00;beep = 1;delays();if(

43、ri = 1)break;3.3.4床號顯示程序void desplay(void)switch(sbuf)case 0x56: p2 = 0x06;p0 = sbuf ;break;case 0x59: p2 = 0x5b;p0 = sbuf ;break;case 0x65: p2 = 0x4f;p0 = sbuf ;break;case 0x95: p2 = 0x66;p0 = sbuf ;break; 3.3.5延時程序（1）1ms的延時void key_delay(void) unsigned char n, m; for (n = 7; n 0; n-) for (m = 70;

44、m 0; m-);（2）1s的延時void delays(void) unsigned char n, m,k,i; for (i = 5; i 0; i-) for (k = 4; k 0; k-) for (n = 116; n 0; n-) for (m = 172; m 0; m-); 4 應(yīng)用軟件及程序語言介紹4.1 protel介紹protel是portel公司在80年代末推出的eda軟件，在電子行業(yè)的cad軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多eda軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公

45、司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用protel。早期的protel主要作為印制板自動布線工具使用，運(yùn)行在dos環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤286機(jī)的1m內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的protel已發(fā)展到protel99（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測試板），是個龐大的eda軟件，完全安裝有200多m，它工作在windows95環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、

46、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有client/server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如orcad，pspice，excel等，其多層印制線路板的自動布線可實(shí)現(xiàn)高密度pcb的100布通率。在國內(nèi)protel軟件較易買到，有關(guān)protel軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。4.2 keil uvision3介紹4.2.1系統(tǒng)概述keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用c來開

47、發(fā)，體會更加深刻。keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹keil c51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。4.2.2keil c51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) c51工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖(1)所示，其中uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開發(fā)環(huán)境(ide)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。

48、開發(fā)人員可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及a51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.obj)。目標(biāo)文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)l51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.abs)。abs文件由oh51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的hex文件，以供調(diào)試器dscope51或tscope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如eprom中。4.3 c語言介紹c語言一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。它既具有高級語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程

49、序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到c語言，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。c語言發(fā)展如此迅速，而且成為最受歡迎的語言之一，主要因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的功能。許多著名的系統(tǒng)軟件，如dbase 都是由c 語言編寫的。用c 語言加上一些匯編語言子程序，就更能顯示c 語言的優(yōu)勢了，像pc- dos 、wordstar等就是用這種方法編寫的。 歸納起來c 語言具有下列特點(diǎn)：（1） c是中級語言。它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實(shí)用性結(jié)合起來。c 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作， 而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。（2）c是結(jié)構(gòu)式語言。結(jié)構(gòu)式語言

50、的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。c 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。（3）c語言功能齊全。具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了指針概念，可使程序效率更高。另外c語言也具有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動器。而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)決策目的的游戲。（4）c語言適用范圍大。適合于多種操作系統(tǒng)，如windows、dos、unix等等；也適用于多種機(jī)型。c語言對編寫需要硬件進(jìn)行操作的場合，明顯優(yōu)于其它

51、解釋型高級語言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用c語言編寫的。c語言具有繪圖能力強(qiáng)，可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動畫。它是數(shù)值計(jì)算的高級語言。（5）c語言文件由數(shù)據(jù)序列組成，可以構(gòu)成二進(jìn)制文件或文本文件。5 結(jié)論采用單片機(jī)at89s51設(shè)計(jì)的多功能病床呼叫系統(tǒng)，主要由主、從機(jī)構(gòu)成，并通過傳輸芯片max485為主的通信電路進(jìn)行傳輸，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高、布線施工方便、易于維護(hù),更重要的是能及時讓病人與醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行信息溝通，為醫(yī)護(hù)人員的醫(yī)護(hù)管理帶來了極大的方便。因此,該病床呼叫系統(tǒng)具有較高的實(shí)用價值。參考文獻(xiàn)1 陳尚松、雷加、郭慶. 電子測量與儀器（

52、第2版）.北京:電子工業(yè)出版社,20082 趙茂泰. 智能儀器原理及應(yīng)用（第3版）.北京:電子工業(yè)出版社,20083 喻宗泉，喻晗，李建民. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù).西安:電子科技大學(xué)出版社,20064 陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用（第2版）.北京:清華大學(xué)出版社,20075 張國雄. 測控電路（第3版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20086 江國強(qiáng). 新編數(shù)字邏輯電路.北京:郵電大學(xué)出版社，20067 趙亮，候國銳.單片機(jī)的c語言編程與實(shí)例m.人民郵電出版社,2001附 件從機(jī)pcb和程序：#include#define uchar unsigned char sbit key1 = p11 ;sbit key2 = p12 ;sbit key3 = p13 ;sbit key4 = p14 ;sbit led1 = p20 ;sbit led2 =