【正文】 PU執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，經(jīng)譯碼后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。因此，本設(shè)計(jì)的顯示電路采用7段數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。動(dòng)態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示的頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個(gè)接口完成字形的輸出(字形選擇)，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮(數(shù)位選擇)。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)串行口的工作方式為方式0。接收必須預(yù)先置REN=1（允許接收）和RI=0,當(dāng)8位數(shù)據(jù)接收完，RI被置為“1”,此時(shí)，可通過讀SBUF指令，將串行數(shù)據(jù)讀入。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是非編碼鍵盤。 聲音告警電路考慮到該系統(tǒng)是用于醫(yī)院里的，告警聲音必須夠響亮卻不刺耳，不那么令人心煩，本設(shè)計(jì)病床呼叫控制系統(tǒng)的聲音告警電路采用蜂鳴器發(fā)聲音；又考慮到直接接單片機(jī)I/0口可能驅(qū)動(dòng)電流不夠大的問題，采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。但考慮到實(shí)際應(yīng)用中復(fù)位按鍵產(chǎn)生信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間的任意性，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)外部中斷口作為復(fù)位按鍵信號(hào)的輸入口。本設(shè)計(jì)的基本原理大概是：正常工作下的單片機(jī)系統(tǒng)通過不停地對(duì)呼叫開關(guān)電路掃描、不停地讀8052單片機(jī)呼叫開關(guān)電路床　號(hào)顯　示電　路呼救告警電路　　　　　　　一床號(hào)顯示復(fù)位按鍵復(fù)位、時(shí)鐘等輔助電路　　　　　　　　　圖21 病床呼叫控制系統(tǒng)的硬件原理框圖取呼叫開關(guān)電路的狀態(tài)，監(jiān)控鍵盤的所有呼叫開關(guān)，當(dāng)有病床呼叫出現(xiàn)，單片機(jī)就會(huì)讀取到，并調(diào)用對(duì)應(yīng)的程序分析所呼叫的開關(guān)號(hào)碼，單片機(jī)分析出該呼叫開關(guān)號(hào)碼后將其存儲(chǔ)起來，并發(fā)送第一個(gè)呼叫開關(guān)的床號(hào)信息至顯示電路，判斷是否發(fā)出聲音。 單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，8051片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，8XX51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式與外部振蕩方式。P1在每一個(gè)狀態(tài)S的前半部分有效，P2在每個(gè)狀態(tài)的后半部分有效。圖中，電容器C1時(shí)序MCS51典型的指令周期（執(zhí)行一條指令的時(shí)間稱為指令周期）為一個(gè)機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期由六個(gè)狀態(tài)（十二振蕩周期）組成。圖23 8051時(shí)序圖23給出了8051單片機(jī)的取指和執(zhí)行指令的定時(shí)關(guān)系。如果是雙字節(jié)單機(jī)器周期指令，則在同一機(jī)器周期的S4期間讀入第二個(gè)字節(jié)，若是單字節(jié)單機(jī)器周期指令，則在S4期間仍進(jìn)行讀，但所讀的這個(gè)字節(jié)操作碼被忽略，程序計(jì)數(shù)器也不加1，在S6P2結(jié)束時(shí)完成指令操作。對(duì)于雙字節(jié)單機(jī)器周期指令，通常是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器中讀入兩個(gè)字節(jié)，唯有MOVX指令例外。 單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。　　　圖222 系統(tǒng)復(fù)位電路圖根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位、開關(guān)復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE及PSEN信號(hào)。 數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)　　圖２ 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖1) 數(shù)碼顯示管　七段數(shù)碼顯示管分共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種，本設(shè)計(jì)采用的是共陽數(shù)碼管，其結(jié)構(gòu)及引腳排列如圖2所示。該顯示電路由2個(gè)共陽極動(dòng)態(tài)數(shù)碼管、2個(gè)74HC164移位寄存器和3個(gè)二極管組成。由于采用的是共陽的數(shù)碼顯示管，所以，只要數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h引腳為低電平，那么其對(duì)應(yīng)的二極管就會(huì)發(fā)光，使數(shù)碼顯示管顯示0～9的編碼為gfedcba=03H,9FH,25H,0DH,99H,49H,41H,1FH,01H,09H 聲音告警電路的設(shè)計(jì)　　 圖224 聲音告警電路圖本設(shè)計(jì)病床呼叫控制系統(tǒng)中，單片機(jī)的告，告警聲音用蜂鳴器發(fā)聲，蜂鳴器發(fā)聲音連續(xù)的聲音告警。 顯示復(fù)位電路的設(shè)計(jì)8XX51單片機(jī)有5個(gè)中斷源，增強(qiáng)型8XX52增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)時(shí)器，共有6個(gè)中斷源，它們只有兩個(gè)中斷源在片外，其余的中斷源都是在片內(nèi)。一般情況下，將利用消抖開關(guān)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，電路如圖2251所示。矩陣鍵盤按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字?jǐn)?shù)字量“1”和“0”，開關(guān)的一端（列線）通過電阻接VCC，開關(guān)另一端（行線）的接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)鍵盤電路如這種程序設(shè)計(jì)思想稱為模塊化程序設(shè)計(jì)思想。 　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所用到的單片機(jī)端口數(shù)比較多，為了方便讀者閱讀程序，節(jié)省讀者的閱讀與理解時(shí)間，在這里將對(duì)病床呼叫控制系統(tǒng)的硬件資源的大概分配加以說明，供讀者參考。　　　　　　圖332系統(tǒng)進(jìn)入到床號(hào)顯示程序后，馬上對(duì)串口的輸出方式進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定為方式0,然后讀取所按鍵編碼讀取指針當(dāng)前指向的地址的編碼（對(duì)應(yīng)列表的偏移量），查找個(gè)位數(shù)的列表，輸出顯示的個(gè)位數(shù)，一幀輸出完后，清除中斷標(biāo)志，然后繼續(xù)查找十位數(shù)的列表，輸出顯示的十位數(shù)；發(fā)完十位數(shù)后，清中斷標(biāo)志，等待下次的發(fā)送（顯示）。只有當(dāng)前顯示的床號(hào)不為“0”即有病床呼叫時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)發(fā)出告警聲音。當(dāng)系統(tǒng)外部有中斷信號(hào)輸入時(shí)，系統(tǒng)馬上暫停正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)到該中斷入口地址，執(zhí)行中斷程序?！　　　　　　　　　　　　　　　　? 圖334 鍵值處理程序　　當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有病床呼叫時(shí)，就調(diào)用鍵值處理程序。如果八行檢測(cè)完都沒發(fā)現(xiàn)所按的鍵，則看作是抖動(dòng)的情況，返回到鍵盤掃描狀態(tài)；若檢測(cè)到所按的鍵，則計(jì)算出所按鍵的鍵值以確定是哪個(gè)鍵按下，并暫存該鍵值；這時(shí)，再通過掃描所按鍵鍵值存儲(chǔ)單元，判斷該鍵是否已經(jīng)按過并還存儲(chǔ)在鍵值存儲(chǔ)單元中，若發(fā)現(xiàn)沒有，則存儲(chǔ)該鍵值并返回到鍵盤掃描狀態(tài)，否則直接返回到掃描狀態(tài)而不再存儲(chǔ)該鍵值。本設(shè)計(jì)的病床呼叫控制系統(tǒng)的PCB圖如圖41所示，圖中比較細(xì)的線連接的兩點(diǎn)是要通過導(dǎo)線連接，在實(shí)際制作時(shí)，可適當(dāng)?shù)卦黾右幌露探泳€，以減少使用導(dǎo)線連接。選用萬用表的200歐姆檔，用紅、黑表筆測(cè)試印刷電路板的每條走線，當(dāng)其電阻非常小時(shí)，證明走線沒有斷開，當(dāng)其電阻很大時(shí)，證明該條走線斷了，應(yīng)該重新走線，使電路板電氣上連接。第二步：通電調(diào)試(1) 檢查系統(tǒng)時(shí)鐘電路凡是單片機(jī)系統(tǒng)，正常運(yùn)行的必要條件是單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘穩(wěn)定正常。單片機(jī)正常工作時(shí)，RST復(fù)位引腳應(yīng)為0V(3) 檢查聲音告警電路（默認(rèn)輸出是高電平）時(shí)，蜂鳴器發(fā)出告警聲音；，蜂鳴器不會(huì)發(fā)出聲音，說明電路正常。點(diǎn)擊圖433中的“閃電”圖標(biāo)，出現(xiàn)，點(diǎn)確定后，再點(diǎn)擊圖433中的“A”字圖標(biāo)，出現(xiàn)對(duì)話框，完成后，按軟件默認(rèn)選項(xiàng)，點(diǎn)擊“OK”－“OK”―“OK”燒錄完成；否則重新檢查硬件連接后再重新燒錄。（測(cè)試程序見附錄F） 呼叫開關(guān)掃描及鍵值處理的測(cè)試首先將測(cè)試呼叫開關(guān)掃描及鍵值處理的程序燒錄到單片機(jī)上，將單片機(jī)插回病床呼叫控制系統(tǒng)并連接好病床呼叫開關(guān)。這時(shí)，蜂鳴器發(fā)出告警聲音，數(shù)碼顯示管顯示“03”號(hào)；按一次床號(hào)顯示復(fù)位按鈕后，蜂鳴器繼續(xù)響，數(shù)碼顯示管顯示“04”號(hào)；再按一次顯示復(fù)位按鈕，數(shù)碼顯示管顯示“23”號(hào)，蜂鳴器繼續(xù)發(fā)出聲音告警；再繼續(xù)按顯示復(fù)位按鈕，數(shù)碼顯示管清0，告警聲音停止。第一步，按下鍵盤中的一個(gè)呼叫開關(guān)，系統(tǒng)發(fā)出告警聲音，數(shù)碼顯示管顯示出該呼叫開關(guān)的號(hào)碼；第二步，再按下另一個(gè)呼叫開關(guān)，系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)出聲音告警，數(shù)碼顯示管顯示的號(hào)碼不變；第三步，再按一次第一次按下的呼叫開關(guān)，系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)出告警聲音，數(shù)碼顯示管顯示的號(hào)碼不變；第四步，按下一次床號(hào)顯示復(fù)位按鈕S2，數(shù)碼顯示管顯示出第二次按下的呼叫開關(guān)的號(hào)碼，系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)出告警聲音；第五步，再按一次床號(hào)顯示復(fù)位按鈕S2，告警聲音停止，數(shù)碼顯示管顯示“００”而非第三步按下的號(hào)碼。另一特色是介紹很多新型的接口器件，如串行EPROM、串行A/D、V/F、F/V監(jiān)控器等。[4].劉守義，楊宏麗，五靜霞，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，西安電子科技大學(xué)出版社2002年8月本書采用教、學(xué)、做相結(jié)合的教學(xué)模式，以理論夠用、著眼應(yīng)用的觀點(diǎn)，通過實(shí)訓(xùn)引入、不斷拓寬思路的方法講述掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)所需的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。[6].張旭濤、曾現(xiàn)峰，單片機(jī)原理與應(yīng)用，北京理工大學(xué)出版社2007年2月本書主要內(nèi)容這MCS51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其原理，單片機(jī)的指令系統(tǒng)與程序初步設(shè)計(jì)，單片機(jī)中斷、定時(shí)與計(jì)數(shù)原理，單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用，單片機(jī)工業(yè)控制應(yīng)用及相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。[8].何宏，龔?fù)?，田志宏，單片機(jī)原理與接口技術(shù)，國(guó)防工業(yè)出版社2006年1月本書以國(guó)內(nèi)最行的80C51/89C51單片機(jī)為主線，深入淺出地介紹了80/C51/89C51系列單片機(jī)的基本原理和接口技術(shù)。[10].［美］德蘭佐 微機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程(英文版)，機(jī)械工業(yè)出版社2004年1月本書是作者在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校15年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。書中主題包括模擬放大器、信號(hào)處理、模/數(shù)及數(shù)/模轉(zhuǎn)換、電子傳感器、激勵(lì)器、數(shù)字模擬接口電路、數(shù)據(jù)分析與控制等。組開關(guān)的號(hào)碼由連接在擴(kuò)展槽1的公共端決定，當(dāng)公共端連接“1”時(shí)，該組呼叫開關(guān)的顯示號(hào)碼被定為1～8，當(dāng)公共端連接“2”時(shí)，則該組呼叫開關(guān)的號(hào)碼被定為9～16，并以此類推，本設(shè)計(jì)的病床呼呼控制系統(tǒng)最多可以控制8組即64個(gè)病床呼叫開關(guān)。系統(tǒng)返回到監(jiān)控狀態(tài)。各功能部件由內(nèi)部總線聯(lián)接在一起。 ② XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。② ALE/ 正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。輸入/ ， ， ， 。③ P2口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。　　附錄D　單片機(jī)相關(guān)簡(jiǎn)單指令介紹為了使初學(xué)者對(duì)單片機(jī)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)和便于仿真軟件、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用，先介紹幾個(gè)簡(jiǎn)單的指令，其它的指令在第三章中系統(tǒng)講解。CJNE A，data，rel 該指令的功能是累加器A與立即數(shù)data比較，若不相等程序轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)rel去執(zhí)行，若相等程序向下順序執(zhí)行。堆棧操作　I．入棧操作　　 PUSH dir；SP+1 SP,(dir) (SP) 　　POP dir；(SP) (dir),SP1 SP　堆棧操作指令說明：［1］ 初始化時(shí)SP＝07H，如不重置SP，將從內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器08H單元開始?jí)喝?；?］ 堆棧操作是字節(jié)數(shù)據(jù)操作，每次壓入或彈出一個(gè)8位數(shù)；堆棧的生長(zhǎng)方向和8086相反，入棧時(shí)棧頂向地址增加的方向生長(zhǎng)，即SP先加1,再壓入；彈出按地址減少的方向進(jìn)行，即先彈出，SP再減1。使蜂鳴器不響 MOV TMOD,10H 。邊沿觸發(fā)方式，允許中斷，開中斷開關(guān) MOV R7,08H MOV R0,6FH 。顯示指針首地址 ACALL DISP ACALL T100MSD ACALL T100MSD ACALL T100MSD。不停地測(cè)是否有鍵盤按下，P2不全為１則有HAVE: ACALL STORAGE 。****************************。檢測(cè)第一行鍵盤NEXT: MOV B,A 。加8為下一行編碼 MOV R4,A MOV A,B RL A 。判斷所按鍵是該行第幾個(gè)，得列碼 POP ACC ADD A,R4 。檢測(cè)所按鍵是否已經(jīng)按下過并還在存儲(chǔ)單元 MOV A,R6 MOV R0,A RETNET1: DEC R0 CJNE R0,67H,NET2 MOV A,R6 MOV R0,A 。顯示子程序。輸出個(gè)位數(shù)到串口 JNB TI,$ 。********************************。關(guān)告警聲音 CJNE R1,40H,AB1 ACALL DISP POP PSW POP ACC SETB EA RETIAB1: MOV R1,40H 。聲音子程序。允許T1中斷 POP PSW RET VOICE:DJNZ R2,EFB CPL MOV R2,05H 。列表3。****************************************T10MSD:SETB RS0 MOV R3,12TM: MOV R5,128TM1: DJNZ R5,TM1 DJNZ R3,TM CLR RS0 RETT100MSD:MOV R3,200TM2: MOV R5,125TM3: DJNZ R5,TM3 DJNZ R3,TM2 RET END2．床號(hào)顯示電路測(cè)試程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H MOV SP,70H MOV SCON,0 。暫存行掃描碼 MOV P2,0FFH MOV P0,A MOV A,P2 。掃描下一行 CJNE A,0FEH,NEXT 。清０ DEC R0 DJNZ R7,LOOP MOV R