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基于单片机地病床呼叫系统摘要：在大型医院中，常需要有一种内部联络和呼叫系统，以便于在病员和服务人员之 间建立必要地联络，而一般地内部通话系统都比较少，经常使用地是比较便宜地呼叫指 示，这种呼叫指示系统在提示地同时，能够用数码管显示各呼叫地号码.本设计是以AT89C51为核心地病人呼叫系统，对该系统地硬件和软件结构进行了 相应地描述•通过对病区地数据采集，实现医院医疗人员值班室和病人房之间地通信呼叫 联系，具有使用方便、操作简单等特点.这使得衡量一个医院地综合水平高低.临床呼叫求助装置是传送临床信息地重要手段，关 系病员安危，传统地病房呼叫系统普遍采用有线式,虽然布线安装繁琐、维护不便、利用 率低，而且实时性差.但是相对无线式呼叫系统而言，它地可靠性高，不会干扰其它更疗 仪器设备，冃前大多数医院采用有线呼叫系统,在医院地病房里每个床位边都装有一个呼 叫按钮，当病人需要帮助时，按下呼叫按钮，护士办公室里呼叫显示板上相应房间号地 指示灯点亮并进行声音提示.关键词：单片机，矩阵键盘，点阵，LED显示，呼叫系统.人收集整理/乂他学习参考.目 录引言1 51系列单片机地简介1.1单片机地发展介绍 11.2单片机地结构特点 21.3单片机地实际应用 21.4 控制器 AT89C51 32基于单片机地病房呼叫系统地设计地实现 52」设计基木要求： 52.2系统总体方案： 52.3硬件电路： 62.4系统软件设计 102.5系统地调试与结果 15结论 16致谢 17参考文献 18附录 19附录A：原理图 19附录B：源程序 19引言病床呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护 人员和病员地专用呼叫系统，是提高医院水平地必备设备之一.病床呼叫系统地 优劣直接影响到病员地安危，历来受到各大医院地普遍重视•它要求及时、准确 可靠、简便可行、利于推广[1].目前市场上存在着许多种型号不一功能各异地医院病房呼叫系统，主要为 两大类：有线式和无线式[2]•无线式病房呼叫系统不存在铺设线路地问题，但是 可靠性差，而且无线电波会干扰其他医疗仪器设备[3].本文设计地是有线式地， 适合较小地医院病房使用，具有成本低，易于操作、安装和维护，而且具有可 靠稳定，对其他医疗设备不会产生干扰地特点；但受到布线较多，影响美观， 故不适宜较大地医院.病床呼叫管理系统便于病员快捷地呼叫护士，缩短人工呼叫地时间•当今病 房呼叫系统正在逐步地向智能化发展，它可以和录像机一起使用，当病人按下 开关时，在护士值班室地大屏幕能够观察病人地需要•并且可以配备对讲机等设 备，能够使病员及时快捷地与医护人员进行沟通.1 51系列单片机地简介1.1单片机地发展介绍单片机也被称作“单片微型计算机J “微控制器"和“嵌入式微控制器”，单 片机一词最初源于"Single Chip Microcomputer,\简称SCM.随着单片机在技术 和体系结构上地进步，其控制功能不断扩展，国际上逐渐采用“MCIT （Micro Controller Unit,微控制器）来代替SCM.单片机地发展历史大致分为4个阶段.第一阶段：单片机地探索阶段.这一阶段主要是探索如何把计算机地主要部 件集成在芯片上.第二阶段:单片机地完善阶段.Intel公司在MCS-48地基础上推出了完善地、 典型地MCS-51单片机系列•它在以下几个方面奠定了典型地通用总线型单片机 体系结构：① 设置了经典、完善地8位单片机地并行总线结构;② 外围功能单元由CPU集中管理地模式；③ 体现控制特性地地址空间和位操作方式；④ 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突岀控制功能地指令.第三阶段：向微控制器发展地阶段•这一阶段主要是为了满足测控系统要求 地各种外围电路和接口电路，突出其职能化控制能力.第四阶段：单片机地全面发展阶段•由于很多大半导体和电气厂商都开始参 与单片机地研制和生产•随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，逐渐出 现了高速、低功耗、大寻址范围、强运算能力地8位、16位、32位通用型单片 机以及小型廉价地专用型单片机，还有功能全面地片上单片机系统[4].1.2单片机地结构特点单片机是微型机地一个重要分支，它在结构上地最大特点是把CPU、存储 器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模地集成电路芯片上.单片机内是一种式实时控制计算机，式就是现场控制，需要有较 强地抗干扰能力，较低地成本.单片机由于这种结构，所以具有很多显著地特点•主要有控制能力强，抗干 扰能力强、可靠性高，性能价格比高，低功耗、低电压，扩展了多种串行口和 系统扩展容易等特点.1.3单片机地实际应用单片机广泛应用于仪表仪器、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备 地智能化管理及过程控制等领域，大致可分为以下几个范畴：(1) 在智能仪器仪表上地应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便 等特点，广泛应用于仪器仪表中看，结合不同类型地传感器，可以实现诸如电 压、功率、频率、温度、流量、速度、角度、硬度、元素、压力等物理量地测 量•采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化.且功能比采用电子和 熟悉屯路更加强大•例如精密地测量设备(功率计、示波器和各种分析仪).(2) 在工业控制中地应用用单片机可以构成形式多样地控制系统、数据采集系统.例如工厂流水线地 智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系 统等.(3) 在家用电器中地应用可以这样说，现在地家电基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、 电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门， 无其不有，无所不在.(4) 在计算机网络和通信领域地应用现在地单片机普遍具有通信接口，可以很方便地与计算机实现数据通信， 为计算机网络和通信设备间地应用提供了极好地物质条件，可以地通信设备慕 本上都实现了单片机智能控制，从，机、小型程控交换机、楼宇自动 通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见地移动，集群移 动通信，无线对讲机等.(5) 单片机在I矢用设备领域中地应用单片机在易用设备领域中地应用相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪, 监护仪，超声波诊断设备及病床呼叫系统等等•此外单片机在工商、金融、科研、 教育、国防、航空航天领域都有相当广泛地应用.1.4 控制器 AT89C51AT89C51是美国ATMEL公司生产地低电压,高性能CMOS8位单片机， 片内含4k bytes地可反复擦写地只读程序存储器(PEROM)和128 bytes地随机存 取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司地高密度，非易失性存储技术生 产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储 单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比地应用场合，可灵活 应用于各种控制领域[5].主要特性:① 与MCS-51产品指令系统完全兼容② 4K字节可重擦写Flash闪速存储器③ 1000次擦写周期④ 全静态操作：0Hz・24MHz⑤ 三级加密程序存储器⑥ 128x8字节内部ram⑦ 32个可编程I/O 口线⑧ 2个16位定时/计数器⑨ 5个中断源⑩ 可编程串行UART通道AT89C51单片机采用40Pin封装地双列直插DIP结构，图1.1是它地引脚 配置图.40个引脚中，正电源和地线两根；4组8位I/O 口，共32个引脚；时 钟电路引脚XTAL1和XTAL2；控制信号引脚包含：复位输入端RET,地址 锁存允许输出/编程脉冲输入端ALE/PROG,片外程序存储器选通控制信号端 PSEN,内外程序存储器选择/编程电源输入端EA/VPP.图1.1 AT89C51单片机引脚图2基于单片机地病房呼叫系统地设计地实现2.1设计基本要求：1） 设计一个可容64张床位地病房呼叫系统.2） 要求每个床位都有一个按钮，当患者需要呼叫护士时，按下按钮•此时 护士值班室内地呼叫系统板上显示该患者地床位号，并振铃3秒.3）当护士按下“响应"键时，取消当前呼叫.2.2系统总体方案：对于该设计我有两套实现方案，这两套方案主要根据键值显示方式地不 同而划分地：方案一、采用静态LED显示•单片机上电运行进入键盘扫描主程序即通过 循环判断键盘是否有键按下，一旦有键按下，立即调用键值读入子程序主要是 通过以列为单位逐行扫描按钮，后经简单加法运算得岀键值.该键值被单片机读 入后立即通过串行口采用静态LED显示，接着单片机启动定时器后返回主程序 即进入判断是否有键按下地循环.此时定时器正在计时，预先设计10ms中断一 次，在中断服务程序中将P1.0取反使扬声器发声并判断3s是否到，若到则关 定时器同时将P1.0清零使扬声器停止发声返回主程序，若不到3s再返回主程 序.护士响应请求将键按下时，则产生外部中断，在中断服务程序中灭管停铃再 返回主程序.方案二、采用动态LED显示•单片机上电运行进入动态显示主程序，此时 显示缓冲区地显示码是灭灯显示码，该主程序通过循环反复显示缓冲区中地显 示码，当有病人按下键呼叫护士时，则通过外部中断使单片机进入键值读入中 断服务子程序，同时在此中断服务子程序中将键值送入显示缓冲区后，立即启 动定时器并返冋动态显示主程序.那么由于显示缓冲区内容地更新则即可将病 人病床号显示出來.此时定时器正在计时，预先设计10ms中断一次，在中断服 务程序中将P1.0取反使扬声器发声并判断3s是否到，若到则关定时器同时将 P1.0清零使扬声器停止发声返回主程序，若不到3s再返冋主程序•护士响应请 求将键按下时，则产生外部中断，在中断服务程序中灭管停铃，再返回主程序.经过再三考虑和反复对比，最后我认为方案一即静态LED显示方案更容 易实现该系统•这主要是因为编写方案一地判断是否有键按下地主程序比编写 方案二动态显示地主程序更容易些，但是方案一地显示硬件电路比方案二复杂 一点即本设计要用到两个74LS164移位寄存器.可见软件地较易实现是以增加 硬件电路为代价地.综上我采用方案一即静态LED显示方案来完成本设计任务.2.3硬件电路:图2」硬件电路硬件电路描述如下:利用可编程并行接口芯片8255外扩I/O实现对矩阵式键盘地扫描与键值地 读入，外部电源通过上拉电阻RESPACK接8255 PC 口，PC 口作为输入口构成 键盘地行，8255地PA 口作为输出口构成键盘地列，行列之间通过按钮连接. 利用74LS373锁存器将89C51地数据线和地址线（低8位）分离出來从而使 89C51具有与一•般CPU相类似地三总线.74LS164移位寄存器与共阳极LED构 成静态显示电路.74LS164移位寄存器地时钟信号由89C51地TXD提供，显示 数据由89C51地RXD串行输出到74LS164由其显示，由于串行发送数据时先 发送数据地低位所以显示床号个位地74LS164移位寄存器地输入由显示床号十 位地74LS164移位寄存器地最低位数据线提供.INTO接到按钮供护士响应病人 请求灭管停铃之用.50HZ地方波从P1.OS输出，经简单地放大电路后驱动扬声 器发声.硬件键盘电路工作原理：单片机上电运行即进入判断键盘是否有键按下主程序，8255 PA 口输岀全0 值，后读8255 PC 口若其值全1则证明键盘无键按下，若其值不全为1则证明 64个键中有一键按下.单片机随机键盘扫描子程序，本设计首先将第0列送0 其它列送1,然后读8255 PC 口通过对ACC各位地判断来识别键值.若第0列 无键按下则转判下一列，最后返回.键值通过：行首键号+列值二键。