病房呼叫系統(tǒng)說明書講解

1、單片機原理及外圍電路課程論文基于51單片機的簡易病房呼叫系統(tǒng)姓名：* * *學號：502121210* 班級：通信工程16-1摘要：本系統(tǒng)是基于51單片機的簡易病床呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)以 80c51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(shù)字電路組成的能夠?qū)崿F(xiàn)病人和醫(yī) 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，醫(yī)護人員按下“響應”鍵取消當前呼 叫。此系統(tǒng)能夠為醫(yī)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(tǒng). 關鍵詞：80c51單片機矩陣鍵盤led顯示呼叫系統(tǒng)abstract thi

2、s system is the patients request to the doctor on duty or nurse emergency call tool s for diagnosis, care, and it is mainly used to assist the hospital patient in the bed easily call th e medical staff, the patients request can be quickly sent to the duty doctor or nurse is to impro ve one of the es

3、sential equipment of hospital and ward level of care.increasingly fierce compe tition in the hospital, commercial hospital survival is the first to enhance the grade and quality of service is imminent,accompany the issue has been the main body of the patient conflict, bu t also long-troubled health

4、system quality of service issues, using the ward call system more c onvenient for patients to find a doctor to save the valuable time of the patient.the system is a ward call system based on the 51 series micro-chip design. the sy-stem uses 80c51 micro-controller as the core, supplemented by matrix

5、keyboard, led dot matrix displa y of a simple circuit and some analog and digital circuits to achieve the transfer of informatio n between patients and health care.in this design,each ward has a button, when patients in need, press the button, the display of t he duty room to display the number of b

6、eds in this patient, people use to achieve circular displ ay, press the medical staff response to cancel the current call. this system can provide a low cost, high efficiency, easy operation and easy installation and maintenance system for the hos pital.keywords： 80c51 single-chip word call system m

7、atrix keyboard led display目錄1 .緒論11.1 課題背景及研究意義11.2 具體現(xiàn)狀11.3 課題的設計目的11.4 課題的主要工作22系統(tǒng)概述22.1 方案論證22.2 系統(tǒng)設計原理 33系統(tǒng)硬件設計 43.1 主控電路設計43.3 顯示電路53.4 示警電路63.5 鍵盤電路63.6 總體電路圖74系統(tǒng)軟件設計74.1 主程序設計74.3 仿真結果94.4 布線104.5 覆銅10吳！未定義書簽結論參考文獻11附錄a系統(tǒng)整體電路13附錄b pcb圖和3d效果圖13附錄c全部程序清單 141 .緒論1.1 課題背景及研究意義伴隨著醫(yī)療體制改革的不斷深化和醫(yī)療事業(yè)的

8、飛速發(fā)展，越來越多的人們需要迅 捷、方便地得到醫(yī)院的各種各樣的醫(yī)療服務，這必將使醫(yī)院之間的競爭日趨激烈。這使 得衡量一個醫(yī)院的綜合水平高低，不再僅僅局限于軟、硬件的建設上，更要比服務。原 有的服務體系已不足以適應現(xiàn)代社會需求，謀求適合現(xiàn)代社會需求的客戶服務系統(tǒng)，是 所有企事業(yè)單位計劃做或正在做的工作。這些工作有利于改善服務量，提高效率并增加 企業(yè)效益，從而贏得良好的社會聲譽。如何利用先進的信息技術為醫(yī)院服務，更大程度 的提高醫(yī)院的服務質(zhì)量及利潤，是醫(yī)院信息化建設中的一個重要著眼點。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，提升檔次和服務質(zhì)量迫在眉 睫，陪護問題一直是醫(yī)患矛盾的主體，也是長

9、期困擾衛(wèi)生系統(tǒng)服務質(zhì)量的大問題，使用 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。病房呼叫管理系統(tǒng)便于病員快捷的呼叫護士，縮短人工呼叫的時間。當今病房呼叫 系統(tǒng)正在逐步地向智能化發(fā)展，它可以和錄像機一起使用，當病人按下開關時，在護士 值班室的大屏幕能夠觀察病人的需要。并且可以配備對講機等設備，能夠使病員及時快 捷地與醫(yī)護人員進行溝通。1.2 具體現(xiàn)狀目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)，主要為兩大類： 有線式和無線式。無線式病房呼叫系統(tǒng)不存在鋪設線路的問題，但是可靠性差，而且無 線電波會干擾其他醫(yī)療儀器設備。本文設計的是有線式的，適合較小的醫(yī)院病房使用， 具有

10、成本低，易于操作、安裝和維護，而且具有可靠穩(wěn)定，對其他醫(yī)療設備不會產(chǎn)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(yī)院。病房呼叫系統(tǒng)是一種應用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方，用來聯(lián)系溝通醫(yī)護人員和病 員的專用呼叫系統(tǒng)，是提高醫(yī)院水平的必備設備之一。病房呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到 病員的安危，歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時、準確可靠、簡便可行、利于 推廣。1.3 課題的設計目的1 .根據(jù)課堂講授內(nèi)容，做相應的自主練習，消化課堂所講解的內(nèi)容；通過調(diào)試典型例題 或習題積累調(diào)試c程序的經(jīng)驗；通過完成輔導教材中的編程題，逐漸培養(yǎng)學生的編程能 力、用計算機解決實際問題的能力。2 .培養(yǎng)針對課題需

11、要，選擇和查閱有關手冊、圖表及文獻資料的自學能力，提高組成 系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動手能力。3 .通過對課題設計方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程， 軟硬件設計的方法、內(nèi)容及步驟。4 .鞏固、加深和擴大單片機應用的知識面，提高綜合及靈活運用所學知識解決工業(yè)控 制的能力。1.4課題的主要工作本課題的研究重點是設計一種基于 80c51單片機的簡易病房呼叫系統(tǒng)。(1)設計一個可容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，當患者需要呼叫護士時，按下按鈕。此時護 士值班室內(nèi)的呼叫系統(tǒng)板上顯示該患者的床位號，并響鈴 3秒。(3)當護士按下“響應”鍵時，取消當前呼叫。2系統(tǒng)

12、概述2.1 方案論證萬案一：使用8051單片微機外加作地址鎖存用的一塊 8三態(tài)鎖存器74ls373芯片和一塊 epro通片可構成一個完整的最小微機電路12。以此為基礎，在智能裝置中若要配置 多位數(shù)碼管顯示器，以及 m行n列矩陣鍵盤的話，可通過擴展諸如 8255或8279之類的 并行1/0芯片來完成，或者通過串行通訊口 p3.0(rxd)和p3:1(txd)經(jīng)多塊用一并，并 一用轉(zhuǎn)換電路74ls164和74ls165 ic芯片實現(xiàn)接口。按照一般的設計方法，顯示和鍵 盤搜索按下鍵均按動態(tài)掃描的方法進行，顯示電路接口由p1 口和p2口組成，鍵盤接口由p2 口和p3 口組成。在完成顯示功能過程中，p1

13、 口鎖存器顯示字符的八段字形碼，p2 口的高6位(p2.7-p2.2)鎖存待顯示字符的位選碼。8051按分時方式執(zhí)行程序進入到鍵 盤搜索時，經(jīng)p2.7-p2.2輸出鍵盤掃描的行選碼，鍵盤的列輸入由p3 口的p3.7-p3.4承擔緩沖功能。利用p2 .7-p2.2輸出數(shù)據(jù)代碼的做法是通過改變程序計數(shù)器高 6位數(shù) 值來實現(xiàn)的。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)基本方框圖萬案一：用8051自身接口實現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描， 使用8051單片微機外加作地址 鎖存用的兩塊8三態(tài)鎖存器74ls373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多位數(shù)碼管顯示器，以及m行n列矩陣

14、鍵盤的話，可以不擴展i/o 芯片而由8051自身i/o 口，實現(xiàn)上述功能，即用p0 口的八個端口作為led的段選，用 p1 口和p2 口的做鍵盤電路的接口。綜上所述，方案一中鍵盤顯示均采用動態(tài)掃描方式，具軟件實現(xiàn)起來比較簡單，但 硬件電路過于復雜，沒有合理利用單片機的 i/o .而方案二外圍電路簡單，且軟件實現(xiàn) 起來也不是太復雜，合理利用單片機i/o 口，比較起來本文采用的是方案二?；?0c51單片機的簡易病房呼叫系統(tǒng)的硬件主要是利用單片機80c51,然后通過獨立式鍵盤來獲取呼叫的病床號， 其次通過數(shù)碼管顯示出病床號同時也利用報警電路進 行病房呼叫報警，最后利用復位電路對整個呼叫系統(tǒng)進行復位

15、， 使其恢復到初始化狀態(tài)。 以下是系統(tǒng)設計原理。2.2 系統(tǒng)設計原理用8051自身接口實現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描，使用80c51單片微機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多位數(shù)碼管顯示器，以及 8 行8列矩陣鍵盤的話，可以不擴展i/o芯片而由80c51自身i/o 口，實現(xiàn)上述功能。本課題以是80c51單片機為核心設計的一種呼叫系統(tǒng)電路，系統(tǒng)整體硬件電路包括， 復位電路，顯示電路，鍵盤電路，單片機主板電路等組成，系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機復位、報警設置、時鐘振蕩、lcd顯示組成。系統(tǒng)框圖如圖2-2所示：圖2-2系統(tǒng)基本方框圖3系統(tǒng)硬件設計3.1主控電路設計inte

16、l公司在mcs-48的基礎上推出了完善的、典型的 mcs-51單片機系列。80c51 單片機屬于mcs-51系列單片機，由intel公司開發(fā)，具結構是8048的延伸，改進了 8048 的缺點，增加了如乘（mul、除（div）、減（subb、比較（cmp、16位數(shù)據(jù)指針、 布爾代數(shù)運算等指令，以及串行通信能力和5個中斷源。采用40引腳雙列直插式dip（dual in line package ）,內(nèi)有 128 個 ram元及 4k的 rom 80c51 有兩個 16 位定 時計數(shù)器，兩個外中斷，兩個定時計數(shù)中斷，及一個串行中斷，并有 4個8位并行輸入 口。80c51內(nèi)部有時鐘電路，但需要石英晶體

17、和微調(diào)電容外接，本系統(tǒng)中采用12mhz勺晶振頻率。由于80c51的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量 豐富來源廣，應用也很成熟，故采用 80c51來作為控制核心，如圖3-1所示。80c51 具有以下特點：設置了經(jīng)典、完善的8位單片機的并行總線結構；外圍功能單元由cpu!中管理的模式；體現(xiàn)控制特性的地址空間和位操作方式；指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。51r二v x-tr 1 j ahd jlimmnooodoodo5好認口(qoqdnmnmwm口him舟舐翼_s . jlsttcl: to，巾: fo to4dp3 &ixhu_hw3.2復位電路u

18、1xtal1 rxtal230tt圖3-2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(tǒng)設計考慮到該系統(tǒng)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(tǒng)死機時能。上電加按鈕復位一般由 rc組成，它響應時間大約為10ms當按下按鈕時，系統(tǒng)會從地址 0000h從新開始執(zhí)行程序，如圖3-2所示rstpsenale ea3.3 顯示電路3-3顯示器所要顯示的就是呼叫病房的號碼，所以在模塊的設計當中，我設計了如 所示的電路。圖3-3顯示電路3.4 示警電路示警電路由一個npnw spake和接，當有鍵按下時，有信號輸入， speake段出

19、聲音，提醒值班護士有病人需要醫(yī)務人員。如圖3-4所示。圖3-4示警電路3.5 鍵盤電路鍵盤電路采用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(jīng)濟、已購買的按鈕開關。仿真圖如圖 3-5所示。6圖3-5鍵盤電路3.6 總體電路圖總體電路圖如圖3-6所示圖3-6總體電路4系統(tǒng)軟件設計4.1主程序設計因該系統(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-5甘旨令系列的80c51單片機，需要8根數(shù)據(jù)線，采用p0口作為數(shù)據(jù)線，p3 口的p3.0,p3.1作

20、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的專門接口外接一個接地的按鈕以實護士響應該患者的請求產(chǎn)生中斷。proteus設計具有分層次組織的設計特點。所謂分層次組織實際上是一種非常有效的系統(tǒng)方法。用戶可以將待設計的 系統(tǒng)劃分為若干子系統(tǒng)，子系統(tǒng)再劃分為若干功能模塊，功能模塊再劃分成基本模塊， 然后分層逐級實現(xiàn)。這使得系統(tǒng)的設計條理清晰、簡單可靠。這種步驟被稱為自頂向下 (top dowk的層次型設計方法。也可以倒過來，從最基本的模塊開始逐級向上完成 設計，這被成為自底向上(bottom up)設計方法。proteus對同一設計項目中原理圖 的張數(shù)沒有限制，對設計層次的深度也沒

21、有限制，用戶可以同時編輯多張原理圖，各原 理圖(總圖與子圖，子圖與總圖)之間的切換也非常方便。主機模塊主要完成數(shù)據(jù)處理 和系統(tǒng)控制功能，其中的初始化子模塊主要完成主機核心的端口配置、設置顯示器的初 值等的設定，還有l(wèi)cd顯示的初始化工作，同樣最后是完成主機系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核 的啟動。數(shù)據(jù)處理子模塊完成從機數(shù)據(jù)的接收和處理，發(fā)出提示等待相關人員處理。系 統(tǒng)控制子模塊提供數(shù)據(jù)的查詢和相關系統(tǒng)設置功能。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，采用80c51作為運算和控制單元完全滿足系統(tǒng)的需求。軟件程序流程圖如圖4-1所示。194.3仿真結果1.

22、如圖4-3所示。此時病床21,需要護士，顯示屏顯示21,實現(xiàn)警報。srtin h他 mie：i *1 tattle 蛙0由 bhtnis)/出；前 4g 電能n wfcih)麗麗謔q麗布s - xxaa *jtfhlfiiiziiiirtiaaiiop dfflet cfffslal ffm pt 爸皆也懦 前undefi 5pe：erbuudh司 eghf2 3.glue| 口 | | | 口 5nh：v|：| 地&/僦乳絢.剃值卜期1湖-3mu1m0 1tli圖4-3仿真結果圖4.4布線圖4-4布線圖4.5覆銅:jriun上河-睡 mnkskxsrtlfl 售出mvl hnhd 函u jj

23、ktl 砌岳 mwi口曰物印印后ail卅回小士卻m*t： /小 x ,上強戶 幅國劇就標國群vic里一！-et三三-三丑” - -.1- - j illl更甫就.l.-rltjtr一 ： 工ij.ew而_、 _!當feeeee后！*士可第卡曙i ,小孔哲耳蒯。1看&j曰一圖4-5覆銅圖實驗結論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

24、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(fā)現(xiàn)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指導下，終于實現(xiàn)了設計的要求。同時，在老師的身上也讓我學 得到很多實用

25、的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老 師再次表示忠心的感謝！此次設計我全部采用了 c語言，是因為相對于匯編語言而言，我對c語言更加熟悉， 在網(wǎng)上病房呼叫系統(tǒng)的例子不多，所以只能參考一些搶答器的例子。病房呼叫系統(tǒng)相比 于搶答器來說，程序上簡單很多，但是，如果是想自己寫的話，我只能選擇相對簡單的， 這樣才好更加的了解自己設計的東西，比直接copy出來的設計會學到更多的東西。參考文獻1李建忠.單片機原理及應用m,西安電子科技大學出版社，2008.2.2黃智偉.全國大學生電子設at競賽系統(tǒng)設計m,北京：北京航空航天大學出版社，2006.6.3黃智偉.凌陽單片機課程設計指導m

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