病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計報告(共16頁)

1、武漢輕工大學(xué)(dxu)電子系統(tǒng)設(shè)計(shj)基于(jy)單片機的病房呼叫系統(tǒng)論文學(xué)院 電氣與電子工程學(xué)院專業(yè) 電氣類班級 英才1301 學(xué)生姓名 林楓，樊謙學(xué)號 1304080059（林楓）1304080051（樊謙）目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc419227865 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc419227865 h 3 HYPERLINK l _Toc419227866 前 言 PAGEREF _Toc419227866 h 4 HYPERLINK l _Toc419227867 1系統(tǒng)整體(zhngt)設(shè)計 PAGEREF _

2、Toc419227867 h 4 HYPERLINK l _Toc419227868 功能與方案確定 PAGEREF _Toc419227868 h 4 HYPERLINK l _Toc419227869 功能要求 PAGEREF _Toc419227869 h 4 HYPERLINK l _Toc419227870 方案論證 PAGEREF _Toc419227870 h 4 HYPERLINK l _Toc419227871 總體結(jié)構(gòu)框圖 PAGEREF _Toc419227871 h 5 HYPERLINK l _Toc419227872 2系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc4192

3、27872 h 5 HYPERLINK l _Toc419227873 硬件構(gòu)成示意圖 PAGEREF _Toc419227873 h 5 HYPERLINK l _Toc419227874 單片機簡介 PAGEREF _Toc419227874 h 6 HYPERLINK l _Toc419227875 主要單元模塊介紹 PAGEREF _Toc419227875 h 6 HYPERLINK l _Toc419227876 控制器AT89C51 PAGEREF _Toc419227876 h 6 HYPERLINK l _Toc419227877 顯示電路設(shè)計 PAGEREF _Toc419

4、227877 h 6 HYPERLINK l _Toc419227878 報警電路設(shè)計 PAGEREF _Toc419227878 h 7 HYPERLINK l _Toc419227879 控制電路設(shè)計 PAGEREF _Toc419227879 h 7 HYPERLINK l _Toc419227880 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc419227880 h 7 HYPERLINK l _Toc419227881 系統(tǒng)主程序流程圖 PAGEREF _Toc419227881 h 7 HYPERLINK l _Toc419227882 顯示程序流程圖 PAGEREF _Toc41922

5、7882 h 7 HYPERLINK l _Toc419227883 鍵盤掃描流程圖 PAGEREF _Toc419227883 h 7 HYPERLINK l _Toc419227884 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果 PAGEREF _Toc419227884 h 7 HYPERLINK l _Toc419227885 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc419227885 h 7 HYPERLINK l _Toc419227886 結(jié) 論 PAGEREF _Toc419227886 h 7 HYPERLINK l _Toc419227887 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc419227887 h 8 H

6、YPERLINK l _Toc419227888 附 錄 PAGEREF _Toc419227888 h 8 HYPERLINK l _Toc419227889 附錄一 整體電路圖 PAGEREF _Toc419227889 h 8 HYPERLINK l _Toc419227890 附錄二 程序 PAGEREF _Toc419227890 h 8摘要(zhiyo)病房呼叫(h jio)系統(tǒng)是病人請求值班醫(yī)生或護士進行診斷、護理的緊急呼叫工具它主要用于協(xié)助(xizh)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)生或護士是提高醫(yī)院和病房護理水平的必備設(shè)備之一。醫(yī)院的競爭越來越

7、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)方便病人更快找到醫(yī)生以節(jié)約病人的寶貴時間 系統(tǒng)是基于51系列的單片機設(shè)計的病床呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心輔以矩陣鍵盤、LED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。每個病人要呼叫可以按鍵同時會有蜂鳴器響不同的數(shù)碼管顯示床位號相應(yīng)的指示燈亮。這里主要矩陣鍵盤輸入信號這是編程的關(guān)鍵。 在該設(shè)計中每個病房都有一個按鍵當(dāng)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(xiàn)循環(huán)顯示醫(yī)護人員按下“

8、響應(yīng)”鍵取消當(dāng)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(guān)鍵詞AT89C51矩陣鍵盤LED病床呼叫前 言伴隨著醫(yī)療體制改革(t zh i )的不斷深化和醫(yī)療事業(yè)的飛速發(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( zhn yn)的醫(yī)療服務(wù)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(shupng)高低不再僅僅局限于軟、硬件的建設(shè)上更要比服務(wù)。原有的服務(wù)體系已不足以適應(yīng)現(xiàn)代社會需求謀求適合現(xiàn)代社會需求的客戶服務(wù)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(wù)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

9、進的信息技術(shù)為醫(yī)院服務(wù)更大程度的提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量及利潤是醫(yī)院信息化建設(shè)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(wù)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)方便病人更快找到醫(yī)生以節(jié)約病人的寶貴時間。 病床呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)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(shè)備之一。病床呼叫系統(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(zhǔn)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(yī)院病房呼叫系統(tǒng)主要為兩大類有線式和無線式。無線

10、式病房呼叫系統(tǒng)不存在鋪設(shè)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(shè)備。本文設(shè)計的是有線式的適合較小的醫(yī)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(wěn)定對其他醫(yī)療設(shè)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。病床呼叫管理系統(tǒng)便于病員快捷的呼叫護士縮短人工呼叫的時間。當(dāng)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(dāng)病人按下開關(guān)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(shè)備能夠使病員及時快捷地與醫(yī)護人員進行溝通。 系統(tǒng)整體設(shè)計 功能與方案確定 功能要求 一，任一病房共8張呼叫醫(yī)護值班室馬上能響應(yīng)并顯示。二，顯示病房床號。三，若有

11、多個病床呼叫就循環(huán)顯示。四，處理完畢后可以清除記錄。方案(fng n)論證 方案(fng n)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EPROM芯片可構(gòu)成一個完整的最小微機電路,以此為基礎(chǔ)(jch)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)多塊串并并串轉(zhuǎn)換電路74LS164和74LS165 IC芯片實現(xiàn)接口。按照一般的設(shè)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

12、口組成。在完成顯示功能過程中P1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(dān)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。 方案二 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(gòu)成一個完整的最小微機電路。以此為基礎(chǔ)在智能裝置中若要配置多位數(shù)碼管顯示器以及m行n列矩陣鍵盤的話可以不擴展I/O芯片而由8051自

13、身I/O口實現(xiàn)上述功能。 3 輸入部分鍵盤輸入 按鍵控制器 AT89C51輸出部分 LED顯示 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)掃描方式其軟件實現(xiàn)起來比較簡單但硬件電路過于復(fù)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(fù)雜合理利用單片機I/O口比較起來本文采用的是方案二。 總體結(jié)構(gòu)框圖 框架模塊功能描述 一.輸入部分包括按鍵輸入按鍵輸入相當(dāng)于一個外界的干擾信號用于向單片機傳輸命令或數(shù)據(jù)。 二.調(diào)節(jié)電路部分包括晶振和復(fù)位需要時對控制器發(fā)出中斷信號以對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。三微處理器采用常見的A

14、T89C51單片機為控制核心通過軟件編程對實時采集的信息進行處理同時也調(diào)節(jié)電路進行驅(qū)動和控制。 四輸出部分包括LED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。 五系統(tǒng)過程的綜述鍵盤按鈕輸入信號AT89C51單片機收到信號后進行處理通過輸出系統(tǒng)將信號顯示在LED屏上此時還可以通過按鍵進行中斷調(diào)節(jié)顯示會發(fā)生相應(yīng)變化實際情況出發(fā)人們易于操作。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件(yn jin)結(jié)構(gòu)電路(dinl)外圍(wiwi)電路主要由按鍵，蜂鳴器組成。其中按鍵部分的9個獨立按鍵用來檢測8個床位及強制清除狀態(tài)。蜂鳴器用來做為病人呼叫后的報警裝置。單片機簡介 單片機全稱為單片微型計算機Single Ch

15、ipMicrocomputer,又稱為微控器Microcontroller Unit或嵌入式控制器Embedded Controller。它是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機通常片內(nèi)都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。隨著技術(shù)的發(fā)展單片機片內(nèi)集成的功能越來越強大并朝著片上系統(tǒng)方向發(fā)展。 單片機有著體積小、功耗低、功能強、性能價格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點在自動化裝置、智能儀器儀表、過程控制、通信、家用電器等許多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。 主要單元模塊介紹 控制器STC89C52 STC89C52是美國ATM

16、EL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元功能強大STC89C52單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 顯示電路設(shè)計 一LED顯示原理 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

17、、響應(yīng)速度快顏色豐富紅、黃、綠等等特點是智能儀器最常使用的顯示器。 LED的正向工作電壓降一般在1.2-2.6V發(fā)光工作電流在5mA-20mA發(fā)光強度基本上與正向電流成正比故電路須串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?2。LED很適合于脈沖工作狀態(tài)在平均電流相同的情況下脈沖狀態(tài)比直流工作狀態(tài)產(chǎn)生的亮度增強20%左右。LED顯示器有單個、七段和點陣式幾種類型。本設(shè)計將使用七段LED顯示器。 二七段LED顯示 七段LED顯示器由數(shù)個LED組成一個陣列并封裝與一個標(biāo)準(zhǔn)外殼中。為適用于不同的驅(qū)動電路有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)如圖所示。用七段LED顯示器可組成0-9數(shù)字和多種字母為了適應(yīng)各種裝置的需要這種顯示中還有一個小數(shù)

18、點所以實際共有八段。圖2-8 LED顯示器的兩種結(jié)構(gòu)為了顯示某個數(shù)或字符就要點亮對應(yīng)的段這就需要譯碼。譯碼有硬件和軟件之分硬件譯碼的優(yōu)點是計算機時間的開銷比較小但硬件開支大。與硬件電路相比軟件譯碼顯示電路省去了硬件譯碼器本設(shè)計采用軟件譯碼的方式。按照顯示方式七段LED系統(tǒng)又有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示之分。這次設(shè)計采用的是靜態(tài)顯示利用74LS373和顯示器組成了顯示系統(tǒng)。在每一次顯示輸出后能夠保持不變僅在待顯示數(shù)字需要改變時才更新鎖存內(nèi)容。報警(bo jng)電路設(shè)計 采用(ciyng)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(zuwi)控制開關(guān)用單片機P3.7端口控制當(dāng)有高電平導(dǎo)通顯示器顯示床

19、號的同時蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”聲作為呼叫提示。 控制電路設(shè)計 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)按鈕”通過編程令單片機執(zhí)行中斷程序。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)主要構(gòu)思程序主要由3大模塊構(gòu)成。分別為中斷模塊，按鍵檢測模塊，數(shù)碼管顯示及蜂鳴器報警模塊。中斷模塊采用了定時器0和定時器1，定時器0定時周期較短，其主要負(fù)責(zé)數(shù)碼管的實時顯示。定時器1定時時間較長，主要負(fù)責(zé)病人呼叫后的數(shù)碼管閃爍及當(dāng)前顯示哪位病人號碼。按鍵檢測模塊則是通過9個獨立按鍵分別檢測8個病人和1個強制清零按鈕的狀態(tài)。數(shù)碼管顯示模塊則是實時顯示當(dāng)前電路狀態(tài)，即所呼叫的病人編號。系統(tǒng)主程序流程圖 TIM0中斷

20、(zhngdun)流程TIM1中斷(zhngdun)流程系統(tǒng)調(diào)試(dio sh)與結(jié)果 系統(tǒng)調(diào)試工作是系統(tǒng)開發(fā)過程中必不可少(b b k sho)的一個過程一個完整的控制系統(tǒng)調(diào)試包含控制系統(tǒng)的硬件聯(lián)調(diào)、軟件聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)仿真、仿真燒錄和現(xiàn)場安裝調(diào)試等幾個環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)設(shè)計(shj)組裝完成后首先是進行實驗室條件下的系統(tǒng)硬件調(diào)試調(diào)試成功后有了硬件的保證就容易發(fā)現(xiàn)軟件的漏洞進而促進改進和完善。所有的調(diào)試通過后要進行現(xiàn)場運行并能持續(xù)一定的時間待其中未發(fā)現(xiàn)故障后方可驗收合格才算完成了整個系統(tǒng)的設(shè)計工作 4.1 硬件調(diào)試 軟件調(diào)試 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件調(diào)試也沒有規(guī)律可循調(diào)試時更多的是憑經(jīng)驗。軟件調(diào)試的主要任務(wù)

21、是排查錯誤。 通過在KEIL_C編譯器下調(diào)試程序有兩種錯誤一種邏輯錯誤也就是語法錯誤是很容易被發(fā)現(xiàn)的另一種是功能錯誤是指在沒有語法錯誤的基礎(chǔ)上由于設(shè)計思想或算法的問題導(dǎo)致不能實現(xiàn)軟件功能的一種錯誤。通過這兩方面錯誤不斷地調(diào)試以及對各模塊的調(diào)試最后組成一個完整的程序。 結(jié) 論 至此本設(shè)計的主要內(nèi)容已經(jīng)完成。本章是在對前面完成的工作進行總結(jié)的基礎(chǔ)上提出今后進一步工作的建議和設(shè)想。選擇這個課題難點為病人都按開關(guān)時在數(shù)碼顯示器能循環(huán)顯示病床這也就是考驗我們對所學(xué)知識有比較透徹的了解和我們的耐心。隨著集成電路和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器

22、的核心部件是單片機因其極高的性價比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展從而加快了智能儀器的發(fā)展在做畢業(yè)設(shè)計的過程中雖然碰到了不少的困難但是在老師的指導(dǎo)以及自己的努力下終于取得了一定成果。 一、 主要工作(gngzu)及結(jié)論 1、熟悉AT89C51單片機功能(gngnng)及工作特性掌握其接口(ji ku)擴展方法。 2、對鍵盤和顯示器進行選型比較得出各種型號優(yōu)劣比。 3、采用面向?qū)ο蟮乃枷敕謱哟?、分模塊構(gòu)建設(shè)計的總體框架。 二、 存在的問題 1、電子電路的設(shè)計中對各種影響因素的考慮不夠完全。 2、系統(tǒng)設(shè)計不夠優(yōu)化有待改善。如顯示屏上數(shù)字有閃爍跡象顯示程序仍可完善又如系統(tǒng)可增加優(yōu)先級的設(shè)定方便處理急救病人。 3

23、、沒有擴展更多電路如日歷時鐘電路、通訊接口電路等。 這些都為我今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 參考文獻(xiàn) 譚浩強.MCS-51單片機應(yīng)用教程.北京清華大學(xué)出版社,20045762 2 張振榮.MCS-51單片機及實用教程.北京人民郵電出版社,2000231236 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).北京高等教育出版社,20001723 李伯成.單片機及嵌入式系統(tǒng).北京清華大學(xué)出版社,2005337346 肖金球.單片機原理與接口技術(shù).北京清華大學(xué)出版社,2004153159 附 錄 整體電路圖 程序(chngx) #include #include public_head.h #inc

24、lude key_inspection.h#include digital_display.hint key_status8; /定義數(shù)組用來存放(cnfng)病人按鍵狀態(tài)int count, count_1, display_flag, buzzer_flag;int display_none; /數(shù)碼管熄滅(xmi)標(biāo)志int _flash; /數(shù)碼管閃爍標(biāo)志/* * 定時器初始化 * 定時器0 定時周期 3ms 用于動態(tài)數(shù)碼管掃描 * 定時器1 定時周期 50ms 用于蜂鳴器響 */void Init_Tim(void)TMOD = 0 x11;TH0 = TIM0_H;TL0 = TIM0_L;ET0 = SET;TH1 = TIM1_H;TL1 = TIM1_L;ET1 = SET;EA = SET;TR0 = SET;/* * 主函數(shù) */void main(void)int i;for(i = 0; i 0; i-)for(j = 110; j 0; j-);/* *