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1、 前言随着信息技术的发展与医疗卫生事业的深化改革，国家金卫工程的实施使医院管理信息化的进程大大加快，医院的信息化建设取得了很大进展。因此，设计一个支持医院病床呼叫，具有一条线缆传输多路呼叫信息的功能的系统，是非常必要的。这里介绍一种以AT89s51单片机为控制核心的医院呼叫器的设计方法。实验结果表明，系统硬件、软件设计方案合理，实现了住院病人可通过按动自己的床位按扭开关向医护人员发出“呼喊”信号；一旦有病人发出“呼喊”信号，医护人员值班室显示床位编号，扬声器发出提示声响信号；通过这次课程设计，让我们了解到医院呼叫器的原理和基本理论，锻炼了我们的实践能力和动手能力，在此我们运用我们所学到的专业知
2、识，通过查阅相关资料做出了这个设计。关键词：呼叫器/单片机/医院/显示正文部分一.设计要求1.设计一种呼喊器，供医院住院病人“呼喊”医护人员时使用。2.住院病人可通过按动自己的床位按钮开关向医护人员发出“呼喊”信号。3.一旦有病人“呼喊”，医护人员值班室设置的显示器即显示出该病人的床位编号，同时扬声器发出声响信号提示值班人员。4.最好用所熟悉的仿真软件仿真，将仿真结果写到报告中。5.写出完整的设计报告二.设计硬件电路图及其说明我通过查阅相关资料，对各个模块进行独立分析。其中包括按键及信号处理、单片机控制及其、数码管显示数字、蜂鸣器嘟嘟响报警、所需5V直流稳压电源等各模块。我通过对比和总结，结合
3、实际能力，选择和搭配了如下的硬件模块结构。此设计以单片机AT89s51为核心，由单片机I/O口采集检测开关信号，经过单片机内部MCU程序处理后通过数码管显示相应的按键号，并进行相应的声音报警，提醒医生注意当病人需要呼叫医务人员的时候，只要按一下床头的开关，医务人员值班室的指示台上就会发出音频信号，并且有指示灯指示出病人所在的房号及床号。系统组成如图1所示。声音报警单片机处理按钮开关数码显示图1 医院呼叫器装置原理框图按钮开关电路键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键码，而后者则用硬件方法来产生键码。在单片机中使用的
4、都是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单，成本低廉，非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘，行列式键盘等，本文按钮开关电路如图2所示。 图2按钮开关电路按钮开关电路采用低电平有效。通过单片机检测P1口状态分别判断是几号按钮（病床）按下按钮。该电路总共采用7路，分别代表7个病床，如果想要扩展，可在该基础上进行扩展。此处为了便于设计，采用7路按钮开关。 备注：此处优先级是相同的，也就是说如果某一病床呼叫，在报警期间，其他按钮无效。我们设计的报警时长是5S。我们此处设计的是简易装置，如果需要优先级或者可查询，可在此基础上进行软硬件的扩展，实现所需功能。单片机控制及显示电路单片机控制及显示电路如图3所
5、示。采用静态显示方式，利用单片机的P0口的P0.0P0.6作为数码管七段码的输入。采用共阳极数码管 (见图3)。单片机检测到按键信号，通过内部程序处理进行相应病床的显示。 图3 单片机控制及显示电路声音报警电路我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的“高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的巨型波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使喇叭发出不同的声音。本文设计声光报警电路见图4。当有按键按下时，单片机从P1.7口输出一周期高低信号，控制三极管的通断，从而使扬声器通断，发
6、出一定周期的音频报警信号。报警时间为5S。 图4 声音报警电路外部震荡电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作，在单片机结构内部有一个时钟振荡电路，只需要外部接一个震荡源就能产生一定的时钟信号，送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。如图5。 图5 震荡电路一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容C1，C2的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟
7、周期。其大小是时钟信号频率的倒数。图中时钟频率为24MHz。单片机复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端，只要将该端持续4个机器周期的高电平，即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图6。 图6 复位电路在方案中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位可使寄存器及存储器的值都恢复到初始值,而前面的功能提到了倒计时间需要有记忆功能,该功能实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位,所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址 显示电路设计显示电路使用了七段数码管，它是共阳极的，由低电平
8、点亮.显示功能与硬 件关系极大，当硬件固定后，如何在不引起操作者误解的前提下，提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。三.软件设计3.1系统软件流程图如图7所示。采用检测端口形式，当P1.0P1.3有低电平输入。即做相应处理。当检测到按键1按下时，扬声器发出间断的“嘟、嘟、嘟”声，共阳数码管显示1，说明是1病床按下呼叫按键，当检测到按键2按下时，扬声器发出间断的“嘟、嘟、嘟”声，共阳数码管显示2，说明是2病床按下呼叫按键，当检测到按键,3按下时，扬声器发出间断的“嘟、嘟、嘟”声，共阳数码管显示3，说明是3病床按下呼叫按键。如此类推。 图73.2软件程序#include#define uint u
9、nsigned int#define uchar unsigned charunsigned char codetable=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;sbit com1=P10;sbit com2=P11;sbit com3=P12;sbit com4=P13;sbit com5=P14;sbit com6=P15;sbit com7=P16;sbit spk=P17; uint i,k;void baojing(uchar xu,uchar jing);void display(uncharxu);void init(
10、);void delay(uint z) uint x,y; for(x=110;x0;x-) for(y=z;y0;y-);void main() while(1) if(com1=0) delay(5); if(com1=0) baojing(14,1); if(com2=0) delay(5); if(com2=0) baojing(14,2); if(com3=0) delay(5); if(com3=0) baojing(14,3); if(com4=0) delay(5); if(com4=0) baojing(14,4); if(com5=0) delay(5); if(com5
11、=0) baojing(14,5); if(com6=0) delay(5); if(com6=0) baojing(14,6); if(com7=0) delay(5); if(com7=0) baojing(14,7); void baojing(uchar xu,uchar jing) display(jing); for(i=0;i10;i+) for(k=0;k10;k+); spk=0; delay(xu); spk=1; delay(xu); void display(uchar jing) P0=tablejing; 仿真结果:0A08E400C0F9A4B0999282F88
12、09048:0408B2007F057E0040:1008B6007D6E7C00AB07AA06D3EB9400EA94004059:1008C60007EB1B70F31A80F0ED1D70011CED4C70E8:0108D600E33E:0108D70022FE:100800002090031208B22090077D017F0E1208731A:100810002091031208B22091077D027F0E12087307:100820002092031208B22092077D037F0E120873F4:100830002093031208B22093077D047F0E
13、120873E1:100840002094031208B22094077D057F0E120873CE:100850002095031208B22095077D067F0E120873BB:100860002096031208B22096977D077F0E12087318:030870000208007B:100873008F0CAF057E001208EEE4F508F509E4F5E8:100883000AF50B050BE50B7002050A640A450A70AD:10089300F20509E50970020508640A450870DFC21C:0F08A30097AF0C7E
14、001208B6D297AF0C0208B6C2:0808EE00EF9008E493F580226D:030000000208D81B:0C08D800787FE4F6D8FD75810C02080062:00000001FF4.电路原理图仿真分析Proteus软件是来自英国Labcenter Electronics公司的EDA工具软件,Proteus软件除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图,PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外, 其革命性的功能是,他的电路仿真是互动的,针对微处理器的应用,还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,并实现软件源码级的实时调试,如有显示及输出,PROTUE
15、S的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。该电路的仿真，我采用Proteus这个仿真软件进行做的，仿真效果非常好 ，达到课程实际之要求。仿真按键按下，声音报警和数码管显示相应的按键号码。效果图如图.8所示。该图为我按下按键6时的显示数值，在按下5S内，蜂鸣器持续发出音频报警信号。 图8效果图单片机工作原理1.由单片机检测P0口的按键状态，当有低电平输入时候，单片机做相应的软件执行。2.由单片机内的显示和声音报警程序进行相应输出，来告知医生某床位有病人呼叫。3，数码管按优先级别循
16、环显示病房号，闪烁灯闪烁。通过复位端，还可以进行手动的复位功能五.元器件清单单片机AT89C51 1个 电阻1k 4个 10k 1个 510欧 7个 扬声器 1个数码管 1个 晶体振荡器 1个 电解电容22uF 1个 瓷片电容30PF 2个 弹性按键 5个六，结束语我们通过认真研究，对一些部件进行简化，再结合软件模拟，得出了达到实验要求的设计结果。 经过运行，本设计可以实现课程设计要求里的所有要求。优点：当无输入的时候，数码管上无显示；当有一路输入的时候，数码管显示该病房号，对应病房的灯亮；当有多路输入时，对应病房的灯亮，数码管按优先级别循环显示病房号，通过复位端，还可以进行手动的复位。能实现
17、病人有需要时能随时通过按钮按键来通知医护人员，而不需要呼喊或是亲自走去呼喊工作人员，节省了时间。缺点：电路连接有点麻烦，程序编写得有点长，扬声器响得不够清晰，当存在噪声时，可能会导致医护人员不知道 改进方法：可以在电路中增加一个发光二级管。心得体会通过这“呼喊器”设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。一开始由于程序不对，然后在那里找到底出现在哪里了，可是改来改去都还是那个错误，就觉得太麻烦了，我都快被弄晕了，真响放弃，可是后来静下心来想想，重新再看
18、一遍，最后还是把程序给编好了。可是接下来麻烦又来了，我的设计电路图不能复位，然后又开始琢磨电路图，无论我怎么看都找不出错误，后来逐个电路图来分析，终于功夫不付有心人，在复位电路那里，我把本该接地的接成了电源。最后终于成功了，有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。虽然课程设计即将结束，但是对于我们来说，这才刚刚开始。因为我们还有很多不足需要学习。通过辛苦的前期准备工作，我们从中学到了很多。无论做什么都不能急于求成和眼高手低，只有改掉我们身上的缺点才能够离成功更近一
19、步。本次课程设计，我按要求设计出了所有要求的功能。所以我们所做的该系统只是一个简单的设计模型，在理论很好的实现设计要求，如果考虑实际用途等，我们需要更加深入的研究这个课题 致谢首先，我们学校和系领导精心为我们安排了这次课程设计，不但可以检验我们的理论知识的掌握情况，更能锻炼我们的实际动手能力。这不仅可以提高我们的学习兴趣，同时还以使我们认识到我们所学专业在实际中的广泛应用，使我们不再对所学专业感到陌生，而且还可以培养大家的积极性。尤其要感谢的是我们的指导老师田瑞利老师，她给予了我们理论知识上的悉心指导，使我们最后能顺利地完成设计任务，上识家一个良好的实习基地，工作人员也锻炼一下我们没有她的指导，我们是很难取得成功的。我觉得在此次课程设计培养了我们的独立精神，让我们自己做一个设计，我想这样能更好地发挥我们各自的特长，对我们以后的学习和工作有很多的帮助。 参考资料数字电子技术基础简明教程(第三版)单片机应用技术(C语言版) 11