病房呼叫系統(tǒng)

1、單片機(jī)課程設(shè)計課題：系別：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程姓名：學(xué)號：華南理工2014年01月01日成績評定一、指導(dǎo)教師評語（根據(jù)學(xué)生設(shè)計報告質(zhì)量、答辯情況及其平時表現(xiàn)綜合評定）。二、評分評分項(xiàng)E設(shè)計報告評分答辯評分平時表現(xiàn)評分合計（10斷）任務(wù)完舟情況（26）:課程設(shè)計報告質(zhì)量（40分）表達(dá)情訪（16）回答問題情況（1吩）工作態(tài)度與律（1吩）紀(jì)獨(dú)立工作能力（1吩）得分課程設(shè)計成績評定班級姓名學(xué)號成績：分（折合等級）指導(dǎo)教師簽字年月日一、設(shè)計目的2.二、設(shè)計要求2.三、總體設(shè)計1.四、各部分電路設(shè)計2.五、整體電路圖5.六、設(shè)計總結(jié)1.參考文獻(xiàn)10附1源程序代碼1.1、設(shè)計目的病房呼叫系統(tǒng)

2、是病人請求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理的緊急呼叫工具。它的實(shí)際意義在于能夠?yàn)獒t(yī)院提供一個成本低、不復(fù)雜、生產(chǎn)和安裝方便的簡單快捷病房呼叫系統(tǒng)，方便病人更快找到醫(yī)生，以節(jié)約病人的寶貴時間。它主要用于協(xié)助醫(yī)院病員在病床上方便地呼叫醫(yī)務(wù)人員，可將病人的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士，是提高醫(yī)院和病房護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。醫(yī)院的競爭越來越激烈，商業(yè)醫(yī)院的生存是第一位的，提升檔次和服務(wù)質(zhì)量迫在眉睫，陪護(hù)問題一直是醫(yī)患矛盾的主體，也是長期困擾衛(wèi)生系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的大問題。使用病房呼叫系統(tǒng)，可以方便病人更快地找到醫(yī)生，以節(jié)約病人的寶貴時間。因此該系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用前景和廣闊的市場發(fā)展空間。本設(shè)計是基于51系列的

3、單片機(jī)設(shè)計的病房呼叫系統(tǒng)。在該設(shè)計中每個患者床頭都有一個按鍵，當(dāng)患者有需要的時候，按下按鍵，此時，值班室的系統(tǒng)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(hù)士會看到哪個病房的患者又需要，然后護(hù)士按下“響應(yīng)”鍵取消當(dāng)前呼叫。本系統(tǒng)是一個64個床位的的病房呼叫系統(tǒng)，核心部件選擇內(nèi)部存儲資源豐富的AT89C51I片機(jī)，輸入采用8X8矩陣鍵盤。顯示采用2位7段共陰極LED動態(tài)顯示，復(fù)位電路采用上電加按鈕復(fù)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(tǒng)程序比較簡單，接口可以不通過擴(kuò)展而實(shí)現(xiàn)，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(jī)內(nèi)部有充足的程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元，因此不需要進(jìn)行外圍存儲擴(kuò)展。又采用了直觀的匯編語言，故該系統(tǒng)具有安裝方便，成本低等特點(diǎn).二、設(shè)計要求(1)設(shè)計一個可容64張床位的病房呼叫系統(tǒng)。(2)要求每個床位都有一個按鈕，當(dāng)患者需要呼叫護(hù)士時，按下按鈕。此時護(hù)士值班室內(nèi)的呼叫系統(tǒng)板上顯示該患者的床位號，并振鈴3秒。(3)當(dāng)護(hù)士按下“響應(yīng)”鍵時，取消當(dāng)前呼叫。三、總體設(shè)計1、總體框圖2、框架模塊功能描述(1)上電按鍵復(fù)位(復(fù)位電路)：該部分包括晶振和復(fù)位，需要時對控制器發(fā)出中斷信號，以對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(2)8*8按鍵電路(鍵盤電路)：鍵盤電路輸入相當(dāng)于一個外界的干擾信號，用于向單片機(jī)傳

5、輸命令或數(shù)據(jù)。(3)單片機(jī)AT89C51:總體電路的控制核心，通過軟件編程，對實(shí)時采集的信息進(jìn)行處理，同時也對調(diào)節(jié)電路進(jìn)行驅(qū)動和控制。(4)數(shù)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(yīng)電路：用于LED數(shù)碼管上顯示按鍵數(shù)值，同時振鈴。(6)按鍵響應(yīng)電路：用于對數(shù)碼管上顯示的數(shù)值復(fù)位，對單片機(jī)程序清零。因該系統(tǒng)需要比較多的輸入、輸出口，所以采用內(nèi)部存儲資源和I/O口比較多的MCS-51指令系列的AT89C51單片機(jī)，2位LED動態(tài)顯示，需要8根數(shù)據(jù)線，采用P0口作為數(shù)據(jù)線，P3口的P3.0P3.1作為線選，相當(dāng)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(shí)現(xiàn)護(hù)士響應(yīng)該患者的請求產(chǎn)生中斷。根據(jù)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(jié)省硬件，利用內(nèi)部ROM,進(jìn)行循環(huán)查詢。揚(yáng)聲器可以用一個準(zhǔn)I/O口，這里采用P0的第八口P3.7。采用AT89C51作為運(yùn)算和控制單元完全滿足系統(tǒng)的需求。四、各部分電路設(shè)計1、復(fù)位電路RST引腳是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。采用上電加按鈕復(fù)位，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)設(shè)計考慮到該系統(tǒng)比較重要，所以除了采用上電復(fù)位的方式外，應(yīng)該還有按鈕復(fù)位備用復(fù)位方式以防止系統(tǒng)死機(jī)時能。如下圖1所示。圖1上電加按鈕復(fù)位電路2、時鐘電路時鐘是時序的基礎(chǔ)，AT89C51核片內(nèi)由一個反相放大器

7、構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘，時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生內(nèi)部方式和外部方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式，在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體作為定時元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時鐘。時鐘發(fā)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(fā)光二極管，它是一種由某種半導(dǎo)體材料制成的PN結(jié)，由于摻雜濃度很高，當(dāng)正相偏置時，會產(chǎn)生大量的電子-空穴復(fù)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(yīng)速度快，顏色豐富（紅、黃、綠等）等特點(diǎn)，是智能儀器最常使用的顯示器。LED顯示器有單個、七段和點(diǎn)陣式幾種類型，本設(shè)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(fā)光二極管和蜂鳴器相串聯(lián)，用三極管加限流電阻作為控制開關(guān)，用單片機(jī)P3.7端口控制，當(dāng)有高電平導(dǎo)通，顯示器顯示床號的同時蜂鳴器發(fā)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(diào)試時經(jīng)過橡膠鍵盤與按鈕鍵盤進(jìn)行比較，雖然橡膠鍵盤的正確率較高，易用性較強(qiáng)，但是由于購買困難最終制作實(shí)物時選用經(jīng)濟(jì)、已購買的按鈕開關(guān)。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(dāng)有呼叫發(fā)出時，值班室人員收到相應(yīng)信息后，可按下“響應(yīng)按

9、鈕”，通過編程令單片機(jī)執(zhí)行中斷程序。五、整體電路圖1、整體電路圖2、系統(tǒng)初始化及呼叫過程啟動系統(tǒng)后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，此時，單片機(jī)執(zhí)行SETBEASETBEX0SETBIT0CLRP3.7MOV30H,#0FFHLCALLDISPLED當(dāng)執(zhí)行以上程序后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化，此時LED數(shù)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(jìn)入鍵盤掃描，端口P2進(jìn)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(dāng)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(yīng)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(yīng)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(fā)出報警響聲，提醒值班室人員有病人出現(xiàn)緊急情況。如圖8所示：3、響應(yīng)過程當(dāng)有呼叫發(fā)出時，值班室人員收到相應(yīng)信息后，可按下“響應(yīng)按鈕”，單片機(jī)執(zhí)行中斷程序，程序如下：INTR_0:MOV30H,#0FFHCLRP3.7護(hù)士聽到呼叫時按下呼叫按鈕，如圖9所示:圖9護(hù)士看到呼叫時的響應(yīng)（按下按鈕）六、設(shè)計總結(jié)1、設(shè)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(shè)計中首先考慮到鍵盤的設(shè)計問題，由于這個題目的鍵盤設(shè)計是所有題目中最多的，達(dá)到了64個按鍵，想到我們剛學(xué)習(xí)的鍵盤設(shè)計知識，沒有采用獨(dú)立式鍵盤，因?yàn)槿绻捎眠@種方案的話I/O口是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用的，于是

11、采用按鈕構(gòu)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(yàn)我們對所學(xué)知識有比較透徹的了解和我們的耐心。當(dāng)然在設(shè)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(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，如對以前所學(xué)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(jī)匯編語言掌握得不好不過通過這次課程設(shè)計之后，也學(xué)到了很多知識，更重要的是一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故，學(xué)好用好，學(xué)以致用。最后在百般努力下，這次課程設(shè)計終于完成了，在設(shè)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(dǎo)下，終于實(shí)現(xiàn)了設(shè)計的要求。同時，在老師的身上也讓我學(xué)得到很多實(shí)用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！2、設(shè)計體會通過此次設(shè)計，我進(jìn)一步加深了對單片機(jī)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(jī)后我屏住呼吸懷著激動的心情按下了運(yùn)行鍵，然而我并沒看到我期望看到的結(jié)果，心情很是失落。于是我開始認(rèn)真排查錯誤，我發(fā)現(xiàn)：(1)后面幾行以行為單位的鍵值顯示有重復(fù)。(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(yáng)聲器并不發(fā)聲。(4)護(hù)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(jī)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(dāng)我反復(fù)按護(hù)士按鈕時發(fā)現(xiàn)單片機(jī)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(guān)失去了作用，于是我將電阻值改小點(diǎn)，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(shù)據(jù)線提供，我將該最低位數(shù)據(jù)線不通向LED時，居然發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(yáng)聲器驅(qū)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(dāng)聽到我做的系統(tǒng)發(fā)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(xiàn)了，我發(fā)現(xiàn)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(jīng)過認(rèn)真排查我發(fā)現(xiàn)我將MOVA,#00H寫成了MOVA,00H,MOVA,00H可能將00H單元的不確定數(shù)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(shè)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(xué)好后續(xù)課程的信心。參考文獻(xiàn)1王意崗.病房呼叫系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計J.北京石油化工學(xué)院學(xué)報，2009,17(2):40-43.3鄒春明，王艷茹.基于低壓線載波技術(shù)的病床呼叫系統(tǒng)J.電子技術(shù)應(yīng)用，2005,31(9):60-634何立民.單片機(jī)初級教程-單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006,82(1):2-35李朝青

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18、EYLCALLDISPLJMPDP1KEY:LCALLKSJNZK1LCALLDELAY2;RETK1:LCALLDELAY2JNZK2LJMPKEYK2:MOVR2,#0FEHMOVP1,#0FFH;MOVR4,#00HK3:MOVP2,R2LOOP0:JBP1.0,LOOP1;MOVA,#00HLJMPLOOPK初始化系統(tǒng)，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