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1、基于单片机的病房呼叫控制系统设计目 录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1设计目的及意义11.2国内外研究现状21.3设计意义2第2章设计方案概述42.1设计原理42.2设计总体概述42.3模块器件选型4第3章系统的硬件电路63.1系统主电路图63.2单片机AT89C5163.2.1单片机AT89C51简介63.2.2单片机AT89C51的主要功能和特性73.2.3单片机复位电路83.2.4单片机时钟电路93.3功能模块电路93.3.1无线发射模块电路93.3.2无线接收模块电路123.3.3数码管显示电路143.3.4报警电路15第4章系统的软件设计174.1程序流程图174.1.1
2、主程序流程图174.1.2定时中断服务流程图184.1.3跳出中断服务流程图184.2程序设定194.2.1程序初始化设定194.2.1延时子程序设定204.2.2数码管显示时序设定204.2.3单片机外部中断设定21第5章硬件焊接及调试235.1硬件焊接235.2硬件调试23结论25致谢26参考文献27附录1附录2摘 要随着科学技术的发展，无线技术在我们生活的不同领域都得到了十分普遍的应用，而医疗方面对无线技术的需求也是日益增加。病床呼叫是进行医患沟通从而传递临床信息的重要方式, 病人可通过病房呼叫系统将请求迅速传递到医生或护士处,同时会在监控中心主机上留下及时准确并且完整的记录, 病房呼叫
3、系统是提高医院或养老院等设施的护理水平的必备设备之一。本设计是以AT89C51单片机为核心，通过无线信号传输技术来进行信息传递从而构建出的无线呼叫系统。系统通过键盘进行信号输入，无线模块进行信号发送和接受，信号通过单片机处理进而发送到数码管显示模块和声音报警模块实现报警呼叫功能。本系统优点是通过单片机的优良性能大大降低了生产的成本，同时通过无线技术提高了应用范围，有着成本低、效率高、操作方便等特点。关键词：单片机；病床呼叫；数字显示；无线传输ABSTRACTWith the development of science and technology, wireless technology h
4、as been widely used in different fields of our life, at the same time the demand for wireless technology is also increasing.Clinical call for help is an important means to transfer the clinical information of the ward call system, the patients request can be quickly transmitted to the doctor or nurs
5、e on duty, and keep accurate and complete records in the duty room of the monitoring center on the host, is one of the necessary equipment to improve the level of nursing and hospital ward.The design is based on AT89C51 microcontroller as the core, through the wireless signal transmission technology
6、 to transmit information to construct the wireless call system. The system of signal input through the keyboard module, wireless signal sending and receiving signals, and then sent to the digital tube display module and voice alarm module to achieve the alarm call function through the single-chip pr
7、ocessing. This system has the advantages of excellent performance through the microcontroller can greatly reduce the production cost, at the same time through wireless technology to improve the range of applications, has the advantages of low cost, high efficiency, convenient operation.Keywords: MCU
8、;hospital call;digital display;wireless transmission II西安电子科技大学电气信息工程系毕业设计（论文）第1章 绪论1.1设计目的及意义在科学技术的高速发展的社会背景下，由单片机进行控制的电子系统已普遍得到应用，并随着科技的发展逐渐应用于社会的各个领域。随着政府制定了了相关医疗的政策规定，病房呼叫系统对于医院综合水平标准的界定有了很大的影响。病房呼叫系统指的是一种可应用在医院病房、养老院等机构的设备，是可以使相关工作人员和患者信息交流专用的呼叫联络系统，是提高医院、养老院等机构的护理水平的必备设备之一。在过去的护理中，每当病人需要医护人员服务
9、时不得不亲自或找人到值班室去沟通。而在应用了病房呼叫系统后，患者和医护人员会通过系统及时进行沟通回应，可在减少医疗资源投入的同时保证患者得到最佳的护理。由此可以看出，病房呼叫系统的有无直接影响到病人的护理状况，所以在系统研出后立刻受到医疗系统的广泛重视。目前，我国病房呼叫系统的研究情况较国际水平还有些差距，已不能满足现代化医院对于智能化管理的需求。随着医院规模的不断扩大，许多紧急情况不能得到及时有效的解决，这样不仅给病人带来了生命安全的威胁，而且也给医院的经济效益及信誉带来相当大的损失。而且有线式的系统设计，其线路存在电路布线复杂、制作使用维护费用高、易出故障、维修不便且明线不雅观等缺陷，这些
10、都在医院的日常工作中埋下了安全隐患。传统的病房呼叫系统大多是通过有线形式对病人的请求进行传输，不同程度上存在布线复杂，安装麻烦等问题，尤其是当用户过多时这些缺点会更为突出。而如果将信号传递方式换成较为先进的无线信号通信形式的话,这些问题可以更大程度上避免。无线式的病房呼叫系统是由单片机、无线信号编码解码芯片等器件组成的适用于医院、养老院这种对中短距离通信有需求的无线呼叫系统。无线病房呼叫系统可以通过客户的要求对其设定成单用户式和多用户式。单用户式结构相对简单，体积更小，病人可以将其随身携带，多用于两点间的联络与定位。而多用户可根据不同的要求设定成不同的类型，同时扩展十分的方便，其特点是可以多终
11、端工作，相比功能更为齐全。如果把病房呼叫系统更改为无线联络的方式，可以实现病人将呼叫终端随时携带的设想。这样即使医护人员不能随时在身边，也能随时响应病人的呼叫请求，从而能够更为全面提高设施的护理质量。1.2国内外研究现状随着现代社会科学技术的迅速发展，呼叫系统的应用从研究层面已经进入到实际运营层面。国内很多呼叫中心的工作模式，已从单纯的客户服务向同时兼顾服务与经营两方面的混合模式转变。这是发展适应市场调节的现象，同时也是呼叫技术应市场需求的发展结果。信息化时代的医院、养老院等护理机构的管理已从传统的人工管理模式，发展向着更为先进的电子化，信息化，网络化，智能化的新型管理模式的方向进行发展，病房
12、呼叫系统可以实现医院、养老院的病房的智能化管理，有着病房终端呼叫，医护人员处报警，同时进行信息储存显示等功能,为医院和患者都带来方便。在国外，很多医院的ICU病房，即重症监护病房基本都有病床呼叫器的存在，因为在这些病房中病人的辅助呼吸方式更多的使用的是机械呼吸系统，该系统由于对病人的活动起到了很大的限制，导致病人经常需要护理人员的帮助，而病房呼叫系统能够同时节省医疗资源以及很方便医院进行护理。病床呼叫系统已经完全进入商业化运营阶段，已经广泛应用于医院、养老院以及家庭的个人护理上。而在中国，我国相关于病房呼叫系统方面的研究相对于国际先进水平尚有不足之处，已不能满足医院智能化管理的要求。随着医院规
13、模的不断扩大，许多紧急情况不能得到及时有效的解决，这样不仅给病人带来了生命安全的威胁，而且也给医院的经济效益及信誉带来相当大的损失。原因首先在于国内的医疗系统网络化并不完善，很多医院并没有配备病床呼叫系统，其次哪怕是有的医院装配了病房呼叫系统也是装配的是有线型的病房呼叫系统，但是有线式的病房呼叫系统有开发使用的成本高、使用和维护都较为不便等缺陷。随着现在医疗环境对医疗设施的要求越来越高，医院开始更多的采用无线式的呼叫系统，因为无线式的呼叫系统不仅施工和维护较有线式的方便、操作更为简单，而且有线式的病房呼叫系统的大部分优点其也拥有。随着我国开始了医疗体制改革，医疗资源的优化和运营已经越来越受国家
14、政府重视，通过对于医疗资源的重组和优化，国家和企业相继建立为数不少的研发中心对医疗设施的优化研究，使我国的无线式病房呼叫系统相关研究得到了长足的发展。1.3设计意义本设计以AT89C51单片机为核心，通过无线发射接收模块来对病人的请求信号进行传输，通过AT89C51对于病人的请求信息进行处理,实现病人和医护人员的远程请求呼叫。在该设计中每个病房都有一个相应号码，当患者需要医护人员帮助时候，通过按键发出请求，此时医护人员处的数码显示管能够显示对应号码。在国内仍旧以有线式呼叫为主的情况下，本设计有着采用无线信号的发射和接收实现无线通信，单片机处理信息的优点。此系统为医院提供了一个功能完善，操作简单
15、而且成本较低的呼叫设备。第2章 设计方案概述2.1设计原理通过对设计进行了一定程度的调查研究之后，对设计的工作过程就有了比较深刻的了解。本设计中通过按键响应，假设一个床位发出请求，系统将请求转化为无线信号，然后无线信号被系统接收然后将信号传输发送到单片机，单片机处理病人的呼叫信号，将发出信号的床位显示在数码显示管上，同时进行报警，这样便是完成病房呼叫系统的全部工作流程。本设计的要点是通过无线模块发射和接受信号，经过单片机AT89C51进行处理后将信号发到显示模块和报警模块，从而完成了对病房呼叫的过程的模拟。2.2设计总体概述我在本次设计的初期通过查找资料以及咨询老师等方式初步制定了设计方案，在
16、通过比较了数字电路和模拟电路与单片机功能实现的差别进一步优化了电路设计，同时在比较了不同种类的无线发送接受模块的优缺点比较之后，制定出以下设计方案，设计原理框图见下图2-1。图2-1 设计原理框图在呼叫请求于输入端输入之后，信号首先经过无线发射模块由其转化为无线信号，无线信号被无线接收模块接收，转送至单片机，单片机将请求信号进行处理之后2.3模块器件选型完成了设计方案和设计原理图的制定，接下来的工作便是对于各工作模块进行元器件选型。在单片机的选择上，AT89C51能完全满足本设计中对于功能的要求，而在日常的学习中，这个芯片也是我最常接触到的单片机，所以选用这个芯片对本设计来说是十分合适的；而无
17、线通信模块的应用也是本设计中较为重要的部分，所以在元器件选型时我对此较为重视。首先在整理资料时候初步总结出了几个适用的芯片，然后对这几个芯片的性能参数进行多方面的比较，经过多次与指导老师的研讨后，我在本次设计中选用的无线通信芯片是PT2262/2272，选用这一组芯片的原因是因为本身厂家在制作的时候会对芯片进行编码处理，使只能由同组芯片进行无线联络，而PT2262/2272功能满足本设计要求，不论是设计还是使用都较为简易。数码显示管在本设计选用的是LCD1602,此数码管功能满足设计要求，与单片机AT89C51也能较方便的实现正常工作显示。最后报警部分的功能由蜂鸣器和发光二极管组成，这两个在我
18、之前的学习中多次应用，无论是设计还是焊接都较为适合。第3章 系统的硬件电路3.1系统主电路图 设计由两部分组成，分别是信号发射部分和主功能部分，信号由信号发射模块经由无线信号接收的方式进入主功能部分，信号被接收之后转入单片机，通过单片机处理分别把信号传递到数码管显示模块和报警模块。如图3-1所示为设计主体部分总电路图。图3-1 设计主体电路图3.2单片机AT89C513.2.1单片机AT89C51简介单片机AT89C51是一种微处理器，是低电压、高性能CMOS8位处理器，FLASH存储器带有4K字节存储量。属于既可以编程又可以擦除只读存储器的单片机。本器件采用了ATMEL高密度非易失存储器制造
19、技术制造，同时能与工业标准化的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，所以AT89C51单片机是一种为嵌入式系统提供简易而且高效信息处理方式的微控制器，AT89C2051是AT89C51的一种精简版本。引脚排列如下图3-2所示。图3-2 AT89C51引脚图3.2.2单片机AT89C51的主要功能和特性AT89C51的主要功能部件和特性如下：8位微处理器（CPU）、程序存储器（4KB Flash ROM）、数据存储器（128B RAM）、4个8位可编程并行I/O口（P0、P1、P2、P3）、 1个全双工的异步串行口、2个可编程的16位定时器/计数
20、器、中断系统具有5个中断源、5个中断向量、32可编程I/O线、特殊功能寄存器（SFR）26个、 13个程序加密锁定位、低功耗的闲置和掉电模式。 AT89C51引脚介绍如下：(1) VCC（40脚）：接+5V电源。(2) GND(20脚)：接数字地。 (3) XTAL1(19脚)：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。 (4) XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。本设计用12M晶振。(5) RESET（9脚）：复位信号输入端，高电平有效。 (6) EA/VPP(31脚)：当EA为高电平时，当超出片内程序范围时自动读取片外程序；当EA为低电平时，只读外部程序内容。本设计EA
21、接VCC。 (7) P0：8位，漏极开路的双向I/O口。当AT89C51扩展外部存储器及I/O口时，P0作为地址总线低8位，及数据总线的分时复用端口。也可作为通用的I/O口使用，但需要加上拉电阻，这时为准双向口。当作为输入时，应先向端口锁存器写入1。 (8) P1：8位，专为用户使用的准双向口，具有内部上拉电阻。 (9) P2：8位，准双向口，具有内部上拉电阻。当扩展外部存储器及I/O口使用时，作为高8位地址总线。也可作为通用I/O口。 (10) P3：8位，准双向口，具有内部上拉电阻。可作为通用I/O口使用。可作为通用I/O口使用，还提供第二功能，见表3-1。表3-1 P3口的第二功能P3.
22、0RXD串行数据输入口P3.1TXD串行数据输出口P3.2INT0外部中断0P3.3INT1外部中断1P3.4T0定时器0外部计数入P3.5T1定时器1外部计数输入P3.6WR外部数据写选通输出P3.7RD外部数据读选通输出3.2.3单片机复位电路单片机的复位信号输入端为RST引脚，高电平有效。复位功能由电路通过上电加按钮来完成，本系统中由于考虑到按键可能出现功能障碍，所以为防止系统死机在复位电路上多配置了一个备用按钮辅助完成复位功能。如下图3-3所示。VCCRET单片机818W-PB C110uF R12K R2200K图3-3 复位电路3.2.4单片机时钟电路在单片机电路中，时序的基础是时
23、钟，AT89C51中振荡器由一个反相放大器构成，这个反相放大器起时钟功能，时钟的产生方式分为外部和内部两种方式。本设计使用内部方式，单片机的XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，电容选用30pF电容。通过内部反相放大器自激振荡，产生时钟。时钟发生器对振荡脉冲二分频。如下图3-4所示：XTAL1XTAL2单片机C1C2图3-4 时钟电路3.3功能模块电路 由系统原理框图可知，整个系统分为以下几个模块：无线发射模块、无线接收模块、报警模块、数码管显示模块。设计的主控芯片是单片机，本设计使用AT89C51编程来周边功能模块。下面开始对硬件各模块电路的设计进行介绍。3.3.1无线发射模块电
24、路本设计选用的PT2262/PT2272 采用CMOS 工艺制造的通用编解码电路，优点是使用成本和设计成本都较低，PT2262/PT2272 最多可有12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平)，通过串行输出设定的地址码和数据码来进行无线遥控发射信号。如图3-5为无线发射模块图。图3-5 无线发射模块原理图 本设计中的无线发射接收模块包含三个部分，分别是4路非锁存输出的接收模块和4键遥控器，T10A发射模块，工作频率315MHZ，实际应用距离50-100米，编码芯片为PT2262，遥控器中备有电池。接收模块有四路输出，高电平电压约为5V，电流约为2mA，即可与单片机对接，
25、也可以直接通过加一级放大驱动继电器或小型直流电机来进行信号发送。遥控器由PT2262编码，发射模块上有A、B、C、D四个按键，经过程序定义为1、2、3、4号病床，按键按下代表病人进行呼叫。如图3-6为发射模块成品实物图。图3-6 发射模块实物图从电路图可以看出PT2262的引脚使用状况，其中引脚10、11、12、13脚均作为数据输入端，当有一个按键触动，即有对应口会有编码发出，其内部下拉。1、8脚VCC接电源电压，9脚接地。单片机的数据口通过直接与这四个数据输入端相连，所以通过用高低电平的形式实现不同的地址编码。为避免电路之间互相影响从而影响设计正常工作，无线信号发射模块应尽量远离单片机的晶振
26、部分，同时也要远离其他元件，避免出现电磁干扰。模块的信号发射由T10A完成，T10A由于采用较为先进的声表谐振器，在稳频处理上更为优秀，而电路板也采用特殊材料，减少介质损耗的同时体积小巧。经由PT2262编码，发射器上的ABCD四键分别代表不同的病床号，通过按键表示病人发出请求。在PT2262/2272的使用上，采用8位地址码和4位数据码来进行，这组芯片的1-8脚为地址设定脚，其可以选择悬空、接正电源和接地三种状态，地址编码为不重复的6561组，厂家在生产时会悬空地址编码端，由用户自行设置。正常工作的条件是发射模块和接受模块的地址编码完全相同，而设置地址码的原则为不同系统由不同地址码区别划分，
27、而同系统地址码设定需要相同。PT2262 管脚说明如表3-2。T10A规格见表3-3。表3-2 PT2262管脚说明 名称管脚说明A0-A111-8,10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”、“1”、“悬空”D0-D57-8,10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉VCC18电源正端（）GND9电源负端（）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效 OSC116振荡电阻输入端与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC215振荡电阻振荡器输出端DOUT17 编码输出端（正常时为低电平）表3-3 T10A规格说明技术指标参数工作电压3V-12V工作电流25mA(12
28、V)；2mA(3V)谐振方式声表谐振调制方式AM/ASK/OOK工作频率315MHz、433.92MHz可选频率误差150kHz(max)发射功率25mW(315MHz, 12V时)3.3.2无线接收模块电路本设计的无线信号接收模块包括接收头和解码芯片PT2272两部分。信号通过接收头输入到PT2272的DIN脚，然后解码芯片对接收的信号进行解码。无线接收模块如图3-7所示。图3-7 无线接收模块原理图接收到的信号是由地址码、数据码、同步码组成的码字，信号发送到解码芯片PT2272后，芯片首先核对地址码，在核对两次没有错误之后会输出高电平到VT 脚，同时也会输出高电平到对应数据脚，假设发送端一
29、直按键发送，那么编码芯片也会持续输出。如果发射模块没有按键发送信息，编码芯片电源不接通，其17脚为低电平，高频发射电路不工作，当有按键按下发送信息时，编码芯片通电工作，17脚输出调制后的串行数据信号，当17脚接通高电平时的高频发射电路开始振荡的同时发射等幅的高频信号，当17脚接低平时高频发射电路停止振荡，由此可以看出高频发射电路的工作状态由PT2262 的17脚输出的数字信号来决定。PT2272管脚说明如表3-4。XY-R04A接收模块如表3-5。表3-4 PT2272管脚说明名称管脚说明A0-A111-8,10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为 “0”,“1”,“f”(悬空),必须与2
30、262一致,否则不解码D0-D57-8,10-13地址或数据管脚,作为数据管脚时,只有在地址码与2262一致数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换VCC18电源正端（）GND9电源负端（）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC215振荡电阻振荡器输出端VT17解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）表3-5 XY-R04A接收模块规格说明工作电压DC50.25V或DC30.25V工作电流4mA（5V）工作频率315MHz/433MHz输出数据TTL电平
31、最大速率1KHZ接收灵敏度-105dBm工作温度-10+60解码器类型固定码解码芯片的数据输出口连接对应的I/O口，在经过非门之后接在单片机的P0.0-P0.3引脚上。电路图中的按键是呼叫应答的回应键，无线信号反相后输入8位与门的4068芯片中，芯片的引脚1与int0端口相连，当按键按下时，int0端口会从高电平变为低电平，通过触发外部中断0进入中断处理程序。PT2262/2272除了一定要将地址编码设置一致以外，还需要将振荡电阻进行匹配，译码器振荡频率一般需要高于编码器振荡频率的2.5-8倍，不然会影响接收距离。在设计使用中,可以通过调节外接振荡电阻达到目的，振荡电阻的阻值越大相对应振荡频率
32、就越慢，发码时间随着编码宽度增长而变长。信号由接收头进行接收，然后把收到的信号传至PT2272的14脚（DIN）。在使用时，厂家为了方便生产管理产品，PT2262/2272在出厂时的1-8脚全部悬空，作为八位地址编码端使用，用户可以根据需求选择编码状态，改变地址编码的方式是将编码芯片和解码芯片的1-8脚设置相同即可，例如发射模块的PT2262的3脚正电源，4脚接地，其它引脚悬空。在设置接收模块的PT2272时候将4脚接地，3脚接正电源，其它引脚同样悬空就可以实现发射模块和接收模块的配对通信。只有发射模块和接受模块的地址编码完全一致时，VT端才会输出解码有效高电平信号，接收模块所对应的D1-D4
33、端才会输出约4V互锁高电平来控制信号。如图3-8是接收模块接口与应答键处理原理图。图3-8 接收模块接口与应答键处理原理图3.3.3数码管显示电路LCD1602作为一种的点阵式液晶显示器，属于可以显示字母、数字、符号的字符型的液晶显示器。特点是功耗相对较低、无污染以及器件轻便小巧，有着平面直角显示和显示状况稳定的优势，外围电路相对较少，应用方便，显示效果好，屏幕大，分辨率高，抗干扰性强。LCD1602有16个引脚， LCD1602应用在设计中，一般数据线为7-14引脚，4、5、6引脚控制LCD1602的数据和指令的读写，由编写程序来完成LCD1602的显示功能。LCD1602的显示容量为可显示
34、2行，每行16个字符。芯片工作电流为2.0mA（5.0V），工作电压为4.55.5V，模块最佳工作电压是5.0V。引脚说明如表3-6所示。LCD1602基本操作时序如下表3-7所示。LCD1602液晶显示屏引脚图如下图3-9所示。表3-6 LCD1602引脚说明符号引脚说明VSS电源地VDD电源正极VEE液晶显示偏压信号RS数据命令选择端（H/L）R/W读/写选择端（H/L）E使能信号端D0D7数据线表3-7 LCD1602基本操作时序读状态输入:RS=L,RW=H,E=H输出：D0-D7=状态字写指令输入:RS=L,RW=L,D0-D7=指令码，E=高脉冲输出：无读数据输入：RS=H,RW=
35、H,E=H 输出：D0-D7=数据写数据输入:RS=H,RW=L,D0-D7=数据，E=高脉冲输出：无图3-9 LCD1602液晶显示屏引脚图3.3.4报警电路报警模块由两种功能，分别是通过蜂鸣器完成的声音报警功能和二极管完成的灯光报警功能。设计中采用的蜂鸣器元件是采用直流电压供电的一体化电子警报器,其类型主要分为压电式和电磁式两种。蜂鸣器普遍在生活中得到应用，小到儿童玩具大到精密仪器的报警都有蜂鸣器的应用。发光二极管就是日常所说的LED，由各种元素化合物制成。原理是不同元素电子与空穴复合时会产生颜色不同的光亮，在生活与科研中多用作为指示灯来使用，发光二极管属于半导体二极管，功能是实现电能转化
36、为光能的作用。工作方式是在电路中通电导通即可。本设计通过使用蜂鸣器完成报警功能，当病房呼叫开始，通过中断扫描检测按键然后开启蜂鸣器，蜂鸣器开始的同时开启定时器0进行中断控制。电路中通过加入一个三极管来放大电流，同时作为开关电路保护单片机的正常工作，三极管基极接通低电平时，发射极截止，接通高电平时，发射极导通。设计要求在请求收到之后立刻能做出报警，所以我把二极管和蜂鸣器放置在同一模块电路上，当单片机发送信号之后蜂鸣器和二极管能同时导通，两器件同时工作起报警的作用。当病人发出呼叫信号时，二极管导通发亮蜂鸣器工作发出警报声，直到按下取消键表示回应，按下取消键后单片机中断对报警模块的信号发送，报警过程
37、结束。电路图图如图3-10所示。 图3-10 报警电路原理图第4章 系统的软件设计4.1程序流程图4.1.1主程序流程图程序开始后首先进行单元初始化，程序中设定好定时初值，然后判断清零键是否是按下的，如果按下对其清零，接下来需要扫描键盘是否键按下，调用计数显示子程序，通过工作循环显示病床号，如果标志位为1，表示键盘按下，不响应键盘，如标志位为0，调用循环显示子程序，通过工作循环显示病床号，接着定时1s。最终将1s清除，同时准备下次定时。主程序初始化清零键是否按下?显示屏清零YN调键盘子程序N调按键子程序1s是否定时到?清楚定时标志Y调循环显示床号子程序 图4-1 主程序流程图在程序中预先将发射
38、模块的按键进行定义，即按键A对应1显示，B对应2显示，以此类推。程序流程如图4-1所示。程序见附录2。4.1.2定时中断服务流程图为了保证蜂鸣器和二极管指示灯不会再未发出请求指令时工作对病人造成干扰，须平常关闭报警模块，所以在病人开启系统进行病房呼叫时开启蜂鸣器和定时器，蜂鸣器由定时器控制关闭，定时器子程序首要再次赋予初值，每间隔50ms中断一次，当中断200次后，自动关闭蜂鸣器和定时器，中断返回等待下次工作。程序流程图如下图4-2所示。装入计数初值T增1NT=200?Y关闭蜂鸣器、定时器 图4-2 定时中断流程图4.1.3跳出中断服务流程图本设计中，扫描键盘时，为避免出现误判，需要进行按键检
39、测和松手检测，设定时间间隔为5ms。temp读取键值，当键按下时temp&0xff不等于0xff，进入while循环执行switch case语句，接下来判断是哪个键按下，将对应病人请求的号码标志变量赋值1，接通报警电路，二极管指示灯电路，蜂鸣器和定时器开启。数码管显示程序是动态扫描的循环结构程序，所以需要在中断程序将相对应的标志变量赋值赋予给它，如果进行外部中断子程序调用则会开始循环跳不出到中断程序。紧接着在主程序中判断标志变量的值，最后实现数码管显示的功能。假设应答键按下，需要判断应答键的标志变量的值是否是1，当判断是1的时候灭掉相对应的数码管和指示灯，接下来给其标志变量赋值0。当不是1，
40、表明相应的呼叫终端并没有发出信号，跳出中断。程序流程如图4-3所示。读取P0状态有键按下?YY应答操作？有人呼叫？叫？叫？对应的标量标志为1？对应指示灯亮,标志变量赋1,开启蜂鸣器、定时器YY使对应的指示灯熄灭、标志变量等于0、关闭数码管显示中断返回Y中断返回图4-3 跳出中断流程图4.2程序设定4.2.1程序初始化设定初始化程序包括了定时器初始化、中断系统初始化、蜂鸣器截止。程序见附录2。 1.定时器初始化和中断系统初始化 AT89C51拥有两个都有着定时和计数两种工作模式的定时/计数器，同时有四种工作方式，属于增1计数器。但是计数器模式还是定时器模式工作方式同样是对脉冲信号进行计数，因为计
41、数的来源不同产生区别，计算单片机加在T0(P3.4)和T1(P3.5)两个引脚的外部脉冲数的是计数器模式，计算单片机时钟振荡器信号通过芯片内12分频后的内部脉冲信号数的是数定时器模式。2.蜂鸣器初始化 蜂鸣器的开关是电路中一个NPN型三极管,通过开关的闭合来控制蜂鸣器导通与截止，限流由电路中的电阻R20起作用，初始化时需要将P3.0置0,当P3.0为低电平时三极管截止，蜂鸣器截止，电压为0，当P3.0为高电平时三极管导通，蜂鸣器导通，电压为5V。4.2.1延时子程序设定延时子程序由于需要随时方便各程序对其进行调用，需要保证程序高效简洁。将延时子程序设定为为延时1ms，程序如下： void de
42、lay(uint z) uint x,y; for(y=110;y0;y-)for(x=z;x0;x-)4.2.2数码管显示时序设定LCD1602显示模块程序包含数据和指令的读写和LCD的初始化，LCD1602进行读写操作时需要按时序进行。 LCD1602读写由RS和RW的时序决定。LCD1602的初始化过程如下：延时15mS，写指令38H，延时5mS，写指令38H，延时5mS。以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号。写指令38H（显示模式设置），写指令01H（显示清屏），写指令06H（显示光标移动设置），写指令0CH（显示开及光标设置）。数码显示管读操作时序图如4-4所示数码显示管写
43、操作时序图如4-5所示。图4-4 LCD1602读操作时序 图4-5 LCD1602写操作时序4.2.3单片机外部中断设定本设计中采用了独立式键盘，由于键盘有3种工作方式，分别为编程扫描、定时扫描和中断扫描。当采用的是编程扫描时候，可能因为只能由单片机在空闲时进行扫描，出现因为扫描频率低而造成的键盘输入漏判现象。同理定时扫描由于定时扫描键盘，定时中断的周期的不同可能也将造成键盘输入的漏判现象。由以上判断编程扫描和定时扫描不适合本设计，同时提高扫描频率会对硬件造成影响。所以选用中断扫描的方式，中断扫描在外部中断时候会对键盘进行扫描，相对来说效果适应。本设计因此援用中断扫描的工作方式。在接收信号和
44、键盘状态时工作，确定之后按键按下才开始扫描键盘。 单片机的中断结构图如图4-6所示。主程序中断请求中断响应中断返回主程序图4-6 外部中断结构图第5章 硬件焊接及调试5.1硬件焊接在完成了设计部分之后,便开始了实物制作阶段，相对于设计部分对于不同位置部件的反复研究，实物焊接时反而十分简单，因为基于单片机的强大功能，大大简化了电路的复杂性，使制作成本和制作难度大大减少。电源部分我选用了一个DC接口加上自锁开关来完成，其余部分均按照设计电路图进行设置和焊接。焊接工具为电烙铁，通过导线、焊锡对插放于电路板的各元件进行连接，将各引脚连接之后将单片机和数码显示管放于插座上。由于在学习和设计中多次学习和实
45、际进行焊接，所以本次焊接十分顺利，在焊接完毕之后便对硬件进行调试。5.2硬件调试焊接完毕之后，由于单片机已经事先录入程序，所以直接操作是否能正常工作即可。实际操作之后按键响应，数码管显示响应数字，蜂鸣器二极管正常工作，按复位键重置，设计作品正常工作。如图5-1、5-2为设计实物图。图5-1 实物图正面图5-2 实物图背面结 论病房呼叫系统是一种可应用在医院病房、养老院等机构的设备，可以通过无线信号传输信号使相关工作人员和病员能够进行信息交流的专用的呼叫联络系统，是提高医院、养老院等机构的护理水平的必备设备之一。本设计通过对单片机的应用，避免了使用数字电路及模拟电路会造成的病床呼叫系统电路冗繁，
46、维护不易的缺点，同时通过运用无线芯片参与工作，使信号可以进行无线传输。无线接收和发射功能选择由PT2262/2272完成，通过对高频信号的发射接收传递信息，对人体健康不会造成影响的同时还能保证信号质量。数码管显示选用了LCD1602液晶屏，报警模块选用了蜂鸣器和二极管，简化了电路的同时也降低了开发制作成本，整个设计无论在生产方向还是研究方向都十分的有价值和意义。我对此对本设计做一下总结，首先在设计初期的调查研究中发现我国对于病房呼叫系统的研究和应用尚且不足，虽然病房呼叫系统的概念很早便已经有了，但是国内医院在病房护理方面更多的还是采用人工护理的方式，对病人和病患家属都造成了不小的负担，同时还会增加医疗成本。针对这样的情况本设计在元器件选型时便更倾向于同时兼顾功能以及成本问题，在实现功能的前提下