醫(yī)院病房無(wú)線呼叫系統(tǒng)

摘要病房呼叫系統(tǒng)在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)醫(yī)護(hù)人員與患者以及相關(guān)家屬進(jìn)行切實(shí)有效的溝通，其在相關(guān)病房以及養(yǎng)老院等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠確保護(hù)理的及時(shí)性以及高效性。該系統(tǒng)性能程度的好壞在一定程度上關(guān)乎到患者的安危，因此受到廣大醫(yī)院所青睞。在確保穩(wěn)定運(yùn)行的情況下力求操作便捷。本文基STC89C52

單片機(jī)完成了相關(guān)呼叫功能的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，在此過(guò)程當(dāng)中還對(duì)相關(guān)硬件電路以及軟件程序進(jìn)行了有效分析。信號(hào)的傳送是依靠nRF24L01模塊進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)?，其具體操作是從機(jī)對(duì)相應(yīng)的床號(hào)進(jìn)行有效采集并反饋給相關(guān)主機(jī)，一旦主機(jī)接到來(lái)自于從機(jī)的信號(hào)以后，便去激發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，與此同時(shí)二極管也進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)光提示，則證明有患者尋求援助，只要有人對(duì)主機(jī)上的呼應(yīng)鍵進(jìn)行操作，便會(huì)使相應(yīng)的呼叫警報(bào)解除，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離及時(shí)傳送。本文主要針對(duì)主機(jī)完成信號(hào)接收并報(bào)警以及從機(jī)檢測(cè)進(jìn)行展開(kāi)設(shè)計(jì)。在滿足各方面需求以及確保性能穩(wěn)定的前提下，還應(yīng)具備耗材量低、結(jié)構(gòu)緊湊、距離范圍廣、傳遞效率高等方面的特點(diǎn)，針對(duì)于無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用具有一定的創(chuàng)新性。關(guān)鍵字：nRF24L01、STC89C52

單片機(jī)、無(wú)線病床呼叫I

1緒論1.1課最近幾年來(lái)看，人們的生活水平在某種程度上得到了有效改善，人們對(duì)各方面的物質(zhì)水平以及相應(yīng)的服務(wù)水平的追求也越來(lái)越高，尤其是在醫(yī)療服務(wù)水平方面，這就需要相關(guān)醫(yī)護(hù)人員在對(duì)患者進(jìn)行服務(wù)的時(shí)候具有一定的及時(shí)性這個(gè)環(huán)節(jié)的有效實(shí)施可以說(shuō)是提高醫(yī)院服務(wù)質(zhì)量的重中之重在一定程度上相關(guān)醫(yī)護(hù)人員對(duì)突發(fā)狀況的應(yīng)變也需要有效提升。病人突然出現(xiàn)突發(fā)狀況，再向相關(guān)人員進(jìn)行求助的時(shí)候往往會(huì)存在一定的時(shí)間差，由于這個(gè)時(shí)間差的存在可能導(dǎo)致最佳治療時(shí)機(jī)的延誤，最終釀成大禍，無(wú)藥可醫(yī)直至死亡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為了有效壓縮這種不良現(xiàn)象的產(chǎn)生，普遍適用的臨床呼叫儀器的開(kāi)發(fā)成為當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。性能良好的醫(yī)護(hù)呼叫儀器作為輔助支撐，不僅能夠在很大程度上醫(yī)院的相關(guān)管理水平有效提升而且還能有效降低醫(yī)護(hù)人員的精神疲勞強(qiáng)度。所謂的臨床呼叫是將病床信息有效傳送的重要方式之一，在此過(guò)程中可以將相關(guān)病人或者家屬的相關(guān)請(qǐng)求信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤，并及時(shí)傳遞給相關(guān)醫(yī)生或者醫(yī)護(hù)人員。并在相應(yīng)主機(jī)上一定的預(yù)警，由此可見(jiàn)，這是有效提高護(hù)理水平的必需品。該系統(tǒng)性能程度的好壞在一定程度上關(guān)乎到患者的安危，在確保穩(wěn)定運(yùn)行的情況下力求操作便捷。基于電力線載波以及單片機(jī)完成相關(guān)通訊工作并結(jié)合計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控便可在一定程度上設(shè)計(jì)出兼具呼叫存儲(chǔ)并存的專門化臨床呼叫系統(tǒng)從而在最大限度上滿足相應(yīng)的護(hù)理以及管理需求。1.2病床叫發(fā)展?fàn)罱刂沟侥壳盀橹?，基于相關(guān)應(yīng)用的視角出發(fā)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的商業(yè)化運(yùn)作模式。在我國(guó)相關(guān)的呼叫服務(wù)模式當(dāng)中在某種程度上已經(jīng)逐步完成了單純客戶服務(wù)到混合型模式的巨大轉(zhuǎn)變。這不僅是市場(chǎng)相關(guān)需求所導(dǎo)致的結(jié)果，也是相關(guān)技術(shù)進(jìn)行發(fā)展與完善的必然產(chǎn)物。傳統(tǒng)形式的人為管理模式已經(jīng)邁向了智能化、信息化。所謂病床呼叫系統(tǒng)在某種程度上就可實(shí)現(xiàn)相對(duì)智能化的管理，在此過(guò)程中呼叫、發(fā)出報(bào)警以及相關(guān)信息存儲(chǔ)并進(jìn)行相應(yīng)的顯示，可以為醫(yī)院以及患者在很大程度上帶來(lái)安心便捷的服務(wù)效果。拒不完全統(tǒng)計(jì)在我國(guó)當(dāng)中目前存在大大小小的醫(yī)院足余個(gè)其中具備自己相對(duì)獨(dú)立的信息管理系統(tǒng)的相關(guān)醫(yī)院僅占3成左右；再往更深的角度出發(fā)，具備前端電話接入能力的就少之又少了。當(dāng)前市面上這種呼叫系統(tǒng)形式類型繁多，而且各種功能參差不齊，但是根據(jù)信號(hào)的傳輸形式可將其有效分為兩類，即有線與無(wú)線的形式。傳統(tǒng)類型的有線式呼叫系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，多數(shù)采用分級(jí)傳輸?shù)男问剑粌H成本相對(duì)較高體積龐大，在實(shí)時(shí)性方面效果也不佳，除此之外，安裝調(diào)試較為困難而且故障率很難2

保證。無(wú)線形式的可靠性又很堪憂，與此同時(shí)，相應(yīng)的無(wú)線電波在某種程度上還會(huì)對(duì)其他儀器產(chǎn)生干擾效果，當(dāng)前的應(yīng)用還局限于有線式。1.3研究主要內(nèi)容本文在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用了

Nordic旗下的NRF24L01射頻芯片，其相應(yīng)的工作頻段為，主控芯片采用STC89C52單板機(jī)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行有效控制。相對(duì)而言該設(shè)計(jì)理念不僅能夠滿足于低成本、低能耗，在一定程度上還能實(shí)現(xiàn)切實(shí)有效的高速傳輸，除此之外，軟件編程相對(duì)容易，最重要的就是通訊方面能夠確保穩(wěn)定可靠。整體系統(tǒng)可以歸結(jié)為主從二機(jī)，有效利用NRF24L01模塊的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)功能，其中超聲波無(wú)線測(cè)距的核心部分為

STC89C52

主控芯片。從機(jī)的功能在于相關(guān)測(cè)距的檢測(cè)工作，再經(jīng)由主控芯片進(jìn)行加工處理，在憑借無(wú)線模塊將相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞給主機(jī)。在此過(guò)程中其也基于nRF24L01對(duì)從機(jī)的信號(hào)進(jìn)行有效接收，再傳遞給主控芯片進(jìn)行相應(yīng)處理加工，最終得以在LCD1602當(dāng)中進(jìn)行顯示。憑借主機(jī)當(dāng)中的三個(gè)按鍵即可完善報(bào)警距的預(yù)置。其中包括參數(shù)設(shè)定鍵以及加減鍵。對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)按可以將點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為連續(xù)操作，操作相對(duì)較為便捷。其工作原理為一旦檢測(cè)結(jié)果低于預(yù)置的距離，便執(zhí)行相關(guān)報(bào)警工作，蜂鳴器以及二極管聯(lián)合作用。主控芯片采用STC89C52機(jī)的發(fā)展勢(shì)頭極為迅速并且具體應(yīng)用也相對(duì)較為廣泛，這與其所構(gòu)成的系統(tǒng)特性始終脫離不了干系，即：··

可靠性方面極為穩(wěn)定。相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)建工作相對(duì)容易并且結(jié)構(gòu)較為緊湊?！ば詢r(jià)比高物美價(jià)廉，除此之外系統(tǒng)還具備一定的柔性特征。針對(duì)于主控芯STC89C52可進(jìn)行兩個(gè)最小系統(tǒng)的搭（其一實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)送的管控，其二實(shí)現(xiàn)就收部分的管控）。2總體方案設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)出的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)是利用NRF24L01塊進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)的，具體可以分為主機(jī)與從機(jī)兩大塊。其中型號(hào)為nRF24L01的無(wú)線集成模塊產(chǎn)自于挪威Nordic旗下利用它可以進(jìn)行無(wú)線以及較遠(yuǎn)間距的信號(hào)傳送其中相應(yīng)的主機(jī)能夠完成相關(guān)信號(hào)的接收并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效處理將加工后的數(shù)據(jù)傳遞給顯示屏并做出相應(yīng)的報(bào)警提示而叢機(jī)是在發(fā)射信號(hào)端也就是病床這邊進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集并執(zhí)行發(fā)送功能。在此過(guò)程中可以保證100m以內(nèi)信號(hào)不發(fā)生失真，當(dāng)主機(jī)部完成從機(jī)所發(fā)送相關(guān)信號(hào)的接收過(guò)程在此便會(huì)對(duì)蜂鳴器以及二極管執(zhí)行相應(yīng)的控制并伴隨著聲光形式的報(bào)警，目的在于對(duì)患者的呼叫進(jìn)行相關(guān)提示，一旦相關(guān)人員對(duì)主機(jī)上的呼應(yīng)按鈕進(jìn)行操作即可消除對(duì)應(yīng)病床的警報(bào)不僅在一定程度上能夠完成自動(dòng)重發(fā)，還能夠?qū)λ瞻l(fā)的信息進(jìn)行識(shí)別CRC校驗(yàn)，該產(chǎn)品還存在一ShockBurstTM模式，在該模3

式下能夠兼容自動(dòng)從發(fā)與相關(guān)應(yīng)答功效，此外不用再去引入相關(guān)MCU單元。根據(jù)病床呼叫所需實(shí)現(xiàn)的預(yù)期目標(biāo)以將構(gòu)成該系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)一步確定：主控芯片發(fā)送線收發(fā)按鍵源與光聲警報(bào)以幕顯示電路等方面。如圖1示所建立的呼叫系統(tǒng)整體框架。STC89主控制器

nRF24L01發(fā)射模塊病號(hào)呼叫電源模塊

nRF24L01接收模塊電源模塊

STC89主控制器

液晶顯示聲光報(bào)警按鍵模塊圖1病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3關(guān)于芯片的相關(guān)簡(jiǎn)介3.1無(wú)擬采用型號(hào)為無(wú)線集成模塊以及相應(yīng)的外圍電路其產(chǎn)自于挪威Nordic旗下在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)射頻的收發(fā)，其工作頻段也很人性化，采取國(guó)際通用形式的ISM大約2.4～2.5GHz電壓可以根據(jù)實(shí)際情況在.9~3.6V這個(gè)范圍選取。在數(shù)據(jù)錄入方面可以采取速形式，具體可以實(shí)現(xiàn)s的寫入，在數(shù)據(jù)傳輸方面也可實(shí)現(xiàn)最2Mbit此基礎(chǔ)上還能夠兼容自動(dòng)從發(fā)與相關(guān)應(yīng)答功效，在一定程度上簡(jiǎn)化了集成量。該產(chǎn)品還搭載一種ShockBurstTM模式，可以有效利用編程手段進(jìn)行通頻以及輸出功率進(jìn)行相應(yīng)的配置，6dBm情況下進(jìn)行發(fā)射信號(hào)時(shí)，其工作的電流僅僅，接收端的電流值也不2.3mA，在此過(guò)程當(dāng)中不僅可以將功耗最大限度的壓低還有空閑與掉電等模式可供選取在某種程度上可以為編程帶來(lái)一定的便捷操作。3.1.1關(guān)于的相關(guān)概述nRF24L01

是當(dāng)前市面上較為成熟的單片形式的射頻芯片，其工作頻段采取國(guó)際通用形式的ISM，大約在～在其內(nèi)部還集成配備了功放、頻率集成、晶體振蕩器以及相關(guān)調(diào)制器等相應(yīng)模塊，該產(chǎn)品還搭載一模式，可以有效利4

用編程手段進(jìn)行通頻以及輸出功率進(jìn)行相應(yīng)的配置，6dBm況下進(jìn)行發(fā)射信號(hào)時(shí)，其工作的電流僅僅，接收端的電流值也不過(guò)，在此過(guò)程當(dāng)中不僅可以將功耗最大限度的壓低還有空閑與掉電等模式可供選取在某種程度上可以為編程帶來(lái)一定的便捷操作。其具體特性如表1所示：表1特性說(shuō)明567

特性說(shuō)明GFSK制，硬件集OSI路層具有自動(dòng)應(yīng)答和動(dòng)再發(fā)射功能自動(dòng)生成報(bào)頭和CRC校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)傳輸率ls或/sSPI率為0Mb/10Mb/頻道數(shù)目125個(gè)與其nRF24系列射頻器件相兼容引腳4mm封裝供電電壓為.9V～V3.1.2針對(duì)于引腳功能進(jìn)行相關(guān)描述如圖2示具體封裝形式、相關(guān)引腳的排布及其功能介紹。圖2封裝框圖表2相關(guān)引腳說(shuō)明5

引腳CE，SCKMOSI，MISOIRQXC2，_PAANT1,ANT23.1.3相應(yīng)的工作模式

相關(guān)說(shuō)明發(fā)射或接收引端，微處理器可通過(guò)此引腳配置標(biāo)志位電源輸入端電源地晶體振蕩器引腳為功率放大器供電，輸出1V天線接口參考電流輸入如表3所示，僅需內(nèi)部的相關(guān)寄存器進(jìn)行有效配置就可以實(shí)現(xiàn)接收、發(fā)送、掉電這幾種相應(yīng)的工作模式。表3nRF24L01工式模式

_RX

CE

寄存器狀模式

0

數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器當(dāng)中模式

0

在發(fā)送模式，0

直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模2待機(jī)模1

0

0

TXFIFO為空無(wú)數(shù)據(jù)傳輸

0

其中表里所提及到的待機(jī)模式1在具體應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中能夠使相應(yīng)的電流損耗切實(shí)有效降低，但值得注意的是這種情況下晶體振蕩器依然能夠持續(xù)進(jìn)行工作；當(dāng)芯片內(nèi)部寄存器FIFO呈現(xiàn)出空狀態(tài)的時(shí)候，還需CE的相關(guān)狀態(tài)置為1便可進(jìn)入待機(jī)模式2；在待機(jī)的情況下，相應(yīng)設(shè)置好的控制字還會(huì)進(jìn)行有效保留，不用在對(duì)其進(jìn)行賦值。耗電6

量最少的也就是所謂的掉電模式，但是在這種情形下nRF24L01就不會(huì)再進(jìn)運(yùn)作了，同樣，相應(yīng)設(shè)置好的控制字也會(huì)有所有效保留。3.1.4具體工作原理當(dāng)其在進(jìn)行具體數(shù)據(jù)發(fā)射的過(guò)程當(dāng)中，第一步要做的就是對(duì)nRF24L01行相應(yīng)的配置使其工作在發(fā)射模式下，根據(jù)具體需求對(duì)接收信號(hào)的相關(guān)物理地址TX_ADDR以及相關(guān)數(shù)PLD依次基于時(shí)序錄入內(nèi)部相應(yīng)的緩存區(qū)在此過(guò)程當(dāng)中需要借助口進(jìn)行錄入，值得注意的是必須保持

CSN為相應(yīng)的低電平時(shí)才能進(jìn)行TX的連續(xù)錄入TX_ADDR僅需錄入一次就可以實(shí)現(xiàn)有效發(fā)射，這些任務(wù)完成以后，就可以對(duì)CE進(jìn)行相應(yīng)的置位并需要完成保持10以上，相關(guān)數(shù)據(jù)便會(huì)在延時(shí)以后完成發(fā)射倘若將自動(dòng)應(yīng)模式進(jìn)行開(kāi)啟一完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的發(fā)射就會(huì)來(lái)到接收模式下在此需要注意的是必須使自動(dòng)應(yīng)答與之前設(shè)置的地址具有相對(duì)的一致性。躺若相關(guān)應(yīng)答已經(jīng)收到，便會(huì)跳轉(zhuǎn)到自動(dòng)重新發(fā)送，假設(shè)重發(fā)的次數(shù)達(dá)到飽和，相應(yīng)的MAXRT便會(huì)置為高電平，在此過(guò)程當(dāng)，TXFIFO部信息也會(huì)進(jìn)行有效存儲(chǔ)只MAXTX_其中的一個(gè)成為高電平且把持IRQ為低，系統(tǒng)便會(huì)立即進(jìn)行中斷，并且會(huì)有相應(yīng)的信息傳達(dá)到MCU中。最終完成成功發(fā)射以后，倘CE依舊保持為低電平，此便會(huì)立即進(jìn)入到空閑模式1；相應(yīng)的堆棧里面依然存在相關(guān)數(shù)據(jù)的話，并且保持CE為高，則會(huì)轉(zhuǎn)入下一階段的數(shù)據(jù)發(fā)射；反之相應(yīng)的堆棧里面呈現(xiàn)空狀態(tài)即可跳入到空閑模式。當(dāng)其在進(jìn)行具體數(shù)據(jù)接收的過(guò)程當(dāng)中，第一步要做的就是對(duì)nRF24L01行相應(yīng)的配置使其工作在接收模式下，需要等130相關(guān)延時(shí)，即可進(jìn)入待收狀態(tài)。一旦能夠有效檢測(cè)CRC以及相應(yīng)的有效地址會(huì)把相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保存部應(yīng)的中斷標(biāo)志也會(huì)被置為高電平以及IRQ拉低可實(shí)現(xiàn)有效中斷，便會(huì)MCU下達(dá)相應(yīng)接收通知。倘若此刻保持自動(dòng)應(yīng)答處于開(kāi)啟狀態(tài)，便會(huì)自動(dòng)將應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的反饋?zhàn)詈笸瓿沙晒?shù)據(jù)接收以后，倘若將的值拉低，就會(huì)跳轉(zhuǎn)到空閑模式1。值得注意的是再往相應(yīng)寄存器當(dāng)中錄入數(shù)據(jù)的同時(shí)要保持其工作在掉電或者待機(jī)的情況下，如圖3、4所SPI相關(guān)讀寫時(shí)序圖。7

圖3讀操作相關(guān)時(shí)序圖圖4寫操作相關(guān)時(shí)序圖3.1.5相關(guān)配置字所謂SPI作為一種能夠進(jìn)行串行通訊的有效接口論上其數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸?shù)乃俣茸罡呖蛇_(dá)到1Mb/s左右，但是值得注意的是，在進(jìn)行相應(yīng)的傳輸過(guò)程當(dāng)中，內(nèi)部原理憑借低字節(jié)為媒介，先將數(shù)據(jù)送到低字節(jié)當(dāng)中，在進(jìn)行向高字節(jié)的傳輸工作。對(duì)于所要傳輸?shù)膯巫止?jié)數(shù)據(jù)來(lái)講，還需保證先傳高位再送低位的原則。SPI在一定程度上產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的指令僅有八個(gè)，在具體應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中需要經(jīng)由模塊上的MOSI進(jìn)行相應(yīng)的輸入MCU所接收的相關(guān)數(shù)據(jù)或者狀態(tài)信息也是來(lái)源MOSI。nRF24L0l模塊內(nèi)部的各個(gè)配置字均可依據(jù)相應(yīng)的寄存器來(lái)完成相關(guān)的定義工作，與此同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些寄存器的相關(guān)訪問(wèn)。如表4示其內(nèi)部相對(duì)較為常用的寄存器說(shuō)明。8

表：常形式的配置功能寄存地址（H）0002030407~16

寄存器名稱CONFIGEN_AAENRXADDR_AWSTATUSRX_P0~P5RXP0~P5

功能工作接收通道及自動(dòng)應(yīng)使能接收通道地設(shè)置地址寬度設(shè)置自動(dòng)重發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)間和次數(shù)狀態(tài)寄存器，用來(lái)判定工作狀態(tài)設(shè)置接收通道地設(shè)置接收接點(diǎn)地設(shè)置接收通道的有效數(shù)據(jù)寬度液顯功集模相特以相說(shuō)LCD1602型號(hào)的液晶顯示器不僅具備價(jià)格低廉其還所具有的能耗低壽命長(zhǎng)等多種優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。經(jīng)過(guò)前文的相關(guān)論述，本文所進(jìn)行的設(shè)計(jì)當(dāng)中選用了1602液晶顯示模塊，該模塊最多能夠一次性分兩行顯示總32個(gè)字符。能夠正確顯示一些簡(jiǎn)單的漢字以及各種數(shù)字與英文字母該類型的屏幕被廣泛應(yīng)用在了各種各種自動(dòng)化設(shè)備當(dāng)中，能夠很好地顯示各ASCII字符。由于其所具有的漢字庫(kù)比較有限，因此需要顯示庫(kù)中沒(méi)有的漢字時(shí)，首先需要獲取欲顯示內(nèi)容所具有的子模數(shù)據(jù)，然后再將相應(yīng)的數(shù)據(jù)放置的液晶的存儲(chǔ)器當(dāng)中。根據(jù)相關(guān)資料顯示在單片機(jī)所構(gòu)成的控制系統(tǒng)當(dāng)中引入相關(guān)顯示器去監(jiān)測(cè)輸出狀況存在以下形式的有點(diǎn)：首先，液晶顯示器受到相關(guān)信號(hào)激勵(lì)以后在一定程度上會(huì)呈現(xiàn)出相應(yīng)的色斑與亮9

度可以在相對(duì)穩(wěn)態(tài)的程度上進(jìn)行發(fā)光這一點(diǎn)就不同于那類型的顯示器其需要實(shí)現(xiàn)持續(xù)有效刷新才能將亮點(diǎn)近似保存由此可以看出其具備畫質(zhì)高不閃屏的優(yōu)良特性。其次有就是大部分都是以數(shù)字形式存在的便在無(wú)形之中與單片機(jī)更為兼容，從而達(dá)到相對(duì)可靠的功效，而且操作起來(lái)也十分便捷。再次其工作原理是憑借相關(guān)電極的控制手段改變液晶分子內(nèi)部狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)顯示功能的，因此在一定程度上要比傳統(tǒng)類型的重量要小很多。最后，在其內(nèi)部耗電的主要部件大致也就是電極與相關(guān)驅(qū)動(dòng)的IC，相對(duì)而言，耗電量方面是極為低能耗的。如圖5、6所示液晶屏實(shí)物圖。圖5液晶屏正面圖6液晶屏背面（1）引腳說(shuō)明：具體引腳說(shuō)明如表5所示：表5相引腳說(shuō)明

相關(guān)引腳引1引2引腳引4引腳引6引腳7引15引16

具體說(shuō)明VSS電源接5V正電源VL液晶顯示器比度調(diào)整端RS寄存器選，高電平時(shí)擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指寄存器R讀寫信號(hào)，高電平時(shí)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作E端使能端E端高電平跳成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令為位雙向數(shù)據(jù)線源正極背光源負(fù)極在上述表3內(nèi)容當(dāng)中，需要注意如下的幾點(diǎn)：（1）該器件第3腳的主要用途為進(jìn)行顯示器對(duì)比度的調(diào)節(jié)，但由于電源的不同會(huì)導(dǎo)致對(duì)比度產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因此一般情況下會(huì)使用一1電位器對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。（2）該器件第4腳的主要用途為進(jìn)行寄存器的選擇，在高電平時(shí)會(huì)選擇數(shù)據(jù)寄存器，而在低電平時(shí)會(huì)選擇指令寄存器。（3）該器件第5腳在電平時(shí)會(huì)選擇讀，低電平則反之。（4）當(dāng)6腳當(dāng)中的信號(hào)從變?yōu)?的時(shí)候，開(kāi)始執(zhí)行液晶模塊當(dāng)中存儲(chǔ)的命令。（2）1602LCD相關(guān)地址映射以及相關(guān)指令說(shuō)明LCD1602內(nèi)部的相關(guān)字符存儲(chǔ)形式種類極為豐富達(dá)160多種形式如阿拉伯?dāng)?shù)字、日文、英文以及常用符號(hào)等，在此過(guò)程當(dāng)中任意一個(gè)字符都有與之相對(duì)應(yīng)的代碼對(duì)號(hào)入座，比如說(shuō)對(duì)應(yīng)01000001B塊內(nèi)部?jī)H需將相應(yīng)的地址配置4即可呈現(xiàn)出字。對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的讀寫以及光標(biāo)的操作均可依據(jù)編程指令得以實(shí)現(xiàn)體相關(guān)指令說(shuō)明如表6所示。表6相關(guān)指令說(shuō)明指令指1指令2指3指令

具體說(shuō)明清顯示，指令，光標(biāo)復(fù)位到地00H位光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)回到地址和顯示模式設(shè)置I/D光標(biāo)移動(dòng)方向，高右移，低電平左移D：顯示，C：高電平光標(biāo)打開(kāi)，電光標(biāo)閃爍

指5指令6指令7指令8指令9指1指11

光標(biāo)或顯示移/：高電平移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)標(biāo)功能設(shè)置命DL：高電平時(shí)位總線，低電平時(shí)位總線字符發(fā)生RAM地址設(shè)DDRAM地設(shè)置忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF為忙標(biāo)志位平表寫數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)資料可知該模塊在某種程度上可以稱之為慢顯示器件因此在進(jìn)行相應(yīng)指令執(zhí)行前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，即對(duì)忙標(biāo)志位進(jìn)行有效核對(duì)，在此過(guò)程中倘若其呈現(xiàn)出低電平，則可代表此刻不是很忙，反之相應(yīng)所需要執(zhí)行的指令便會(huì)完全失效。任意一個(gè)字符都有與之相對(duì)應(yīng)的代碼對(duì)號(hào)入座因此必須使用相應(yīng)的字符地址去執(zhí)行字符的相關(guān)顯示工作。如圖7所LCD1602的內(nèi)部線顯示地址：7內(nèi)部地址舉例進(jìn)行相關(guān)說(shuō)明第二行的開(kāi)頭對(duì)應(yīng)的字符地址40H是不是僅需利用外部設(shè)備敲入光標(biāo)便會(huì)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置呢？顯然不是這樣的這是由于錄入的相關(guān)顯示地址過(guò)程當(dāng)中在一定程度上必須使相應(yīng)的最高位D7置位，也就是說(shuō)在實(shí)際操作的過(guò)程當(dāng)中滿足01000000B10000000B其進(jìn)行有效的初始化必須對(duì)其相應(yīng)的顯示模式進(jìn)行預(yù)先配置在進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)顯示的過(guò)程當(dāng)中其光標(biāo)在一定程度是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)右移，根部不需要進(jìn)行人工干預(yù)。除此之外，每次進(jìn)行相應(yīng)指令執(zhí)行前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，即對(duì)忙標(biāo)志位進(jìn)行有效核對(duì)，在此過(guò)程中倘若其呈現(xiàn)出低電平可代表此刻不是很忙之相應(yīng)所需要執(zhí)行的指令便會(huì)完全失效LCD1602內(nèi)部的相關(guān)字符存儲(chǔ)形式種類極為豐富，高達(dá)多種形式，譬如阿拉伯?dāng)?shù)字、日文、英文以及常用符號(hào)等，在此過(guò)程當(dāng)中任意一個(gè)字符都有與之相對(duì)應(yīng)的代碼對(duì)號(hào)入座，比如A對(duì)應(yīng)01000001B（41H塊內(nèi)部?jī)H將相應(yīng)的地址配置41H即可呈現(xiàn)出字

A。STC89C52本課題采STC89C52主控芯片，該芯片成本方面價(jià)格低廉、空操控性能良好、穩(wěn)定性也是很不錯(cuò)的，而且片內(nèi)資源相當(dāng)豐富，他的里面有很大字節(jié)的只讀存儲(chǔ)器，以及256字節(jié)的RAM，各部分器件采用的存儲(chǔ)技術(shù)也是非易失的，而且片內(nèi)含有8位中央處理器Flash的存儲(chǔ)單元說(shuō)如此強(qiáng)大的單片機(jī)可以幫助我們應(yīng)用在更多的場(chǎng)合中。本文所選用的主控芯片內(nèi)部引腳數(shù)量相對(duì)豐富，高達(dá)余個(gè)可用的引腳，在這之中存在著32個(gè)雙向輸入口還有兩個(gè)外部中斷的端口2個(gè)讀寫口全雙工的串行通信口有2個(gè)，16的定時(shí)計(jì)數(shù)器有3個(gè)。STC89C52封裝形式一共有三種，在一定程度上可以適用在一些具有不同需求的各種產(chǎn)品之上該芯片控制電路再引入晶振和復(fù)位電路便可有效組成最小系統(tǒng)，通過(guò)課程學(xué)習(xí)已經(jīng)了解到，開(kāi)發(fā)板的基本組成單元就是最小系統(tǒng)本身。3.3.1關(guān)于主控芯片的各個(gè)引腳功能進(jìn)行相關(guān)描述下面針對(duì)STC89C52各個(gè)引腳的相關(guān)功能進(jìn)行有效介紹：1）主電源引腳VCC，+5V部電源的正極進(jìn)行連通；GND，+5V外部電源的地端進(jìn)行連通；2）外接晶體或外部振蕩器引腳XTAL1，該引腳的作用為與外部晶振進(jìn)行連接，在一定程度上能夠起到相應(yīng)的放大功效，所以如果設(shè)計(jì)中使用了外部振蕩器，那么這個(gè)引腳需與地端相連接。XTAL2，它接的是外部晶振的另外一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部借的是內(nèi)部的時(shí)鐘電路的輸入端，和反相放大器的輸出端。所以當(dāng)用外部振蕩器的時(shí)候，這個(gè)引腳應(yīng)該借的是外部振蕩器所對(duì)應(yīng)的輸出端口。3）控制信號(hào)線RESET

，在使用過(guò)程當(dāng)中有效利用該引腳輸入可以實(shí)現(xiàn)切實(shí)有效的硬件復(fù)位，當(dāng)向其中輸入一個(gè)復(fù)位形式的信號(hào)，內(nèi)部RAM用的電源輸入端口。即為鎖存器控制引腳，通過(guò)使用鎖存從P0口輸出的低8位地址。當(dāng)對(duì)單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行EPROM編程過(guò)程當(dāng)中，從該引腳進(jìn)行相應(yīng)編程來(lái)有效把控相關(guān)脈沖的輸入。4)多功能I/O口引腳8052單片機(jī)的I/O口一共有4個(gè)分別就是我們常見(jiàn)的和口而每一

組I/O口都可以單獨(dú)的作為輸入/輸出端口，在這當(dāng)中：，該端口覆蓋單片機(jī)的32至39腳，可以進(jìn)行數(shù)的輸入以及輸出，屬于是具有三態(tài)的雙向傳輸端口。該端口能夠?qū)?LSTTL門電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)P1該端口覆蓋單片機(jī)的1腳至8腳屬于是具有三態(tài)的準(zhǔn)雙向傳輸端口該端口能夠?qū)STTL電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如果在使用中把這個(gè)端口用作輸入線，那么首先就需要令單片機(jī)對(duì)口鎖存器進(jìn)行寫入1的操作該口能夠通過(guò)編程的方式令其進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入或者輸出。，該端口覆蓋單片機(jī)的21腳至28腳，屬于是具有三態(tài)的準(zhǔn)雙向傳輸端口，該端口能夠?qū)?LSTTL電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該端口能夠作為輸入或者是輸出口進(jìn)行使用。，該端口覆蓋單片機(jī)的腳至28，如果該端口作第一功能進(jìn)行使用，那么它可以發(fā)揮與P1口同樣的作用；如果該端口做第二功能使用，那么不同位所具有的用途是各不相同的，詳情見(jiàn)表7：引腳P3.24硬件系統(tǒng)的搭建4.1硬

表7P3口的第二功能表第二功能RXD（串行輸入口）TXD串行輸出口）（中斷）（中斷）器0外部中斷定時(shí)1外部中斷）部存選通RD（部存寫通）本文所設(shè)計(jì)出的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)本質(zhì)就是患者可以有效利用按鍵去尋求相關(guān)醫(yī)生或者是護(hù)士的援助，整體系統(tǒng)可以歸結(jié)為主從二機(jī)，有效利用

模塊的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)功能，中超聲波無(wú)線測(cè)距的核心部分為

STC89C52

主控芯片從機(jī)的功能在于相關(guān)測(cè)距的檢測(cè)工作，再經(jīng)由主控芯片進(jìn)行加工處理，在憑借無(wú)線模塊將相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞給主機(jī)。如圖8示超聲波測(cè)距總體原理圖。

8病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)從機(jī)電路圖如圖9所示展示出了該系統(tǒng)主機(jī)收發(fā)原理圖信號(hào)的傳送是依nRF24L01模塊進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)?，其具體操作是從機(jī)對(duì)相應(yīng)的床號(hào)進(jìn)行有效采集并反饋給相關(guān)主機(jī)，一旦主機(jī)接到來(lái)自于從機(jī)的信號(hào)以后，便去激發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，與此同時(shí)二極管也進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)光提示，則證明有患者尋求援助，只要有人對(duì)主機(jī)上的呼應(yīng)鍵進(jìn)行操作，便會(huì)使相應(yīng)的呼叫警報(bào)解除，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離及時(shí)傳送。

圖9病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)主機(jī)電路圖4.2單圖10單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊由如圖10所示展示STC89C52的最小系統(tǒng)能夠看出，該系統(tǒng)由電源、復(fù)位、晶振三部分三部分的電路所構(gòu)成。在這之中，晶振電路當(dāng)中包含以C3兩個(gè)電容，大小均是30pF，和晶振X1，大小是12M。在這里，使用電容使得晶振的起振變得更加容易。一般情況下能夠?qū)⒕д袢?4M，其所取的值的大小與單片機(jī)內(nèi)部的相應(yīng)執(zhí)行速度在一定程度上呈現(xiàn)成正比關(guān)

系。因此在進(jìn)行具體電路的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，可以將晶振與主控芯片之間的間距最大限度的減小，便可有效改善執(zhí)行速率。通過(guò)情況下使用5V的直流電源對(duì)單片機(jī)進(jìn)行供電目前較為常用的為USB接口可以使用電腦的USB口或者是充電寶等作為電源使用。除去單片機(jī)的這3個(gè)核心部分以外，還有一些其他的外部電路。因上面的屬于漏極開(kāi)路輸出口，所以需要在該端口外接上一個(gè)10K的排阻，這樣的修改能夠令該端口變?yōu)槠胀ǖ妮?輸出口，在本文所進(jìn)行的設(shè)計(jì)當(dāng)中使用該端口對(duì)液晶輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。除此之外，還有還有一點(diǎn)值得注意，就是如EA接高電平的話，那么一旦對(duì)單片機(jī)進(jìn)行了復(fù)位的話，就會(huì)從其內(nèi)部ROM當(dāng)中的初始地址進(jìn)行程序的執(zhí)行；相反，在其接低電平的時(shí)候，是從外部ROM的初始地址進(jìn)行執(zhí)行的。因?yàn)樵诒疚牡脑O(shè)計(jì)當(dāng)中將所需的程序放置在了單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)當(dāng)中，因此需要對(duì)接高電平。4.3單如圖11所示系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘電路。所謂的復(fù)位電路還是比較好理解的，跟我們的電腦重啟很相似。那我們的單片機(jī)其實(shí)也是一樣的原理，在單片機(jī)系統(tǒng)處于工作的狀態(tài)時(shí)，如果因?yàn)橐恍└蓴_而導(dǎo)致程序出現(xiàn)亂套，在按下復(fù)位鍵的時(shí)候，單片機(jī)當(dāng)中程序會(huì)重新開(kāi)始執(zhí)行，本文所設(shè)計(jì)的內(nèi)容當(dāng)中的復(fù)位電路如圖所示使用了一個(gè)10uf極性電容以及一個(gè)電阻所組成，由于電容的電壓不能進(jìn)行突變這一特性，所以當(dāng)我們給單片機(jī)供上電之后，復(fù)位電路的復(fù)位引腳會(huì)處于高電平狀態(tài)，并且它的持續(xù)時(shí)間是變化的，由電路中的值來(lái)決定的。以常見(jiàn)情況來(lái)說(shuō)，當(dāng)復(fù)位引腳置高電平之時(shí)，通常情況下如果持續(xù)時(shí)間超過(guò)了兩個(gè)周期，就會(huì)進(jìn)行復(fù)位因此對(duì)RC的值進(jìn)行合適的選擇能夠盡可能地令復(fù)位的可靠性得到保證。圖1時(shí)鐘電路

圖12復(fù)位電路

4.4液由圖13能夠看出，模塊的1、2分別連接了電源以及地端，為屏幕工作供能。通過(guò)3腳與電位器相連實(shí)現(xiàn)進(jìn)行屏幕對(duì)比度的調(diào)節(jié)，接著4引腳是連在單片機(jī)上面的P12腳，4引腳的是液晶的寄存控制腳。5引腳是連在單片機(jī)的P13腳上的，用來(lái)控制液晶的讀寫。而引腳是連在單片機(jī)的P14引腳上，是液晶的使能腳。從第七腳到14腳一共8位總線接到了單片機(jī)的P0口上，15連接系統(tǒng)VCC，16腳連接系統(tǒng)，是液晶背光電源腳。圖液晶顯示電路4.5按鍵盤作為一種很重要的設(shè)備實(shí)現(xiàn)我們與單片機(jī)之間的溝通通常情況下使用較多的鍵盤類型為獨(dú)立鍵盤與矩陣鍵盤。不同的鍵盤類型所具有的特點(diǎn)各部相同，需要根據(jù)實(shí)際的使用需求進(jìn)行選擇。一般常見(jiàn)的獨(dú)立鍵盤結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)也相對(duì)比較容易，如果設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)于硬件的要求不高，可以選擇這種鍵盤類型；與獨(dú)立鍵盤不同，矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，在進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的時(shí)候其難度也比較大，不過(guò)這種類型的鍵盤相對(duì)于獨(dú)立鍵盤來(lái)說(shuō)對(duì)于端口的占用相對(duì)較少所以在一些需要多個(gè)按鍵的設(shè)計(jì)當(dāng)中使用矩陣鍵盤比較合適在本文當(dāng)中使用延時(shí)重復(fù)掃描法獲取按鍵的內(nèi)容，之所以采用延時(shí)法主要是因?yàn)椤懊獭泵}沖通常情況下會(huì)持續(xù)幾的時(shí)間，可以說(shuō)是非常短的，相比之下我們?cè)谶M(jìn)行按鍵的時(shí)候所花費(fèi)的時(shí)間要比其大的多得多，因此在按鍵動(dòng)作被單片機(jī)檢測(cè)到以后，會(huì)稍微等待一小段時(shí)間再去進(jìn)行電平的檢測(cè)，如果此時(shí)檢測(cè)到的電平與原來(lái)的相同，則說(shuō)明鍵盤的動(dòng)作為有效按鍵。

因?yàn)樵诒疚乃O(shè)計(jì)的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)當(dāng)中只需要用到五個(gè)鍵鍵盤的電路圖如圖14所示。對(duì)于端口的占用也不是很多，因此使用獨(dú)立鍵盤進(jìn)行相應(yīng)信號(hào)的輸入。圖14按鍵模塊電路圖4.6電如圖15所示文所設(shè)計(jì)的病無(wú)線呼叫系統(tǒng)需要引3.3V以5V的相關(guān)直流電源，其實(shí)僅需一個(gè)5V就足夠了，通ASM1117芯片可以將其有效降圖電源接口電路4.7聲如圖16所示，因?yàn)榉澍Q器需要比較大的電流才能夠進(jìn)行正常工作，而單片機(jī)能夠進(jìn)行的電流輸出極其有限因此在本文病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中加入一個(gè)開(kāi)關(guān)三極管作為控制開(kāi)關(guān)對(duì)蜂鳴器進(jìn)行控制，經(jīng)過(guò)綜合分析選用了PNPS8550

三極管，由于本文當(dāng)中選用的是有源蜂鳴器因此在進(jìn)行蜂鳴器發(fā)生控制的時(shí)候只要令單片機(jī)進(jìn)行輸出高電平或者低電平就可以了，不需要連續(xù)的發(fā)出高低電平來(lái)讓它工作，這也使得需要設(shè)計(jì)的單片機(jī)程序變得相對(duì)比較簡(jiǎn)單。因?yàn)楸疚牡脑O(shè)計(jì)當(dāng)中所選用的三極管PNP型的，而默

認(rèn)狀態(tài)下單片機(jī)所輸出的信號(hào)為高電平，因此在進(jìn)行通電的時(shí)候蜂鳴器會(huì)立即發(fā)生報(bào)警。圖16聲報(bào)警電路4.8無(wú)本文所設(shè)計(jì)出的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)是利用的，其具體接線如圖17所示。

NRF24L01模塊進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)圖NRF24L01

無(wú)線發(fā)射與接收模塊接線圖5軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)5.1軟C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言它匯聚了很多語(yǔ)言的特點(diǎn)如高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。這種語(yǔ)言在1972的時(shí)候是由貝爾實(shí)驗(yàn)室的M.Ritchie推行出來(lái)的，過(guò)了年也就是1978年C語(yǔ)言在一些不同體量的計(jì)算機(jī)當(dāng)中都有了比較好的應(yīng)用它不但能夠進(jìn)行程序設(shè)計(jì)還能夠進(jìn)行應(yīng)用程序編寫。不僅在軟件開(kāi)發(fā)上能夠用C語(yǔ)言，在很多的科研中