【文章內(nèi)容簡介】 尋址及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)可由編譯器管理。③程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，可使程序結(jié)構(gòu)化。④關(guān)鍵字及運算函數(shù)可用近似人的思維過程方式使用。⑤編程及程序調(diào)試時間顯著縮短，從而提高效率。⑥提供的庫包含許多標準子程序，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力等。 單片機C語言使用的編程軟件⑴ 編程軟件編程軟件主要運用了Keil C51。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP、WIN7等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。⑵ 仿真軟件Proteus 是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。4 基于單片機的病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn) 系統(tǒng)總體設(shè)計 功能要求本課題主攻方向是使系統(tǒng)實現(xiàn)以下目的：①任一病房（共2個病房）呼叫，醫(yī)護值班室馬上能響應(yīng)并顯示病房號；②顯示病房床號（每個病房2個床位）；③并在護士值班室發(fā)出警報提示音和警報提示燈顯示④處理完畢后清除記錄；⑤顯示器不重復顯示按一次以上的病床號 設(shè)計方案本課題的設(shè)計方案主要思想為：用89C51自身接口實現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描，使用89C51單片微機外加一塊MAX232CPE芯片可構(gòu)成一個完整的最小微機電路。用P0口的八個端口作為LED數(shù)碼管的段選，用P1口的第四位的四個端口作為LED4*8數(shù)碼管的位選，用P3口的高四位做4端子的鍵盤電路的接口，用P1口的6號端口（P1^5）作為報警蜂鳴器的電源接口，用P2口的八個端口作為LED報警信號燈的段選。報警信號燈以流水燈方式動態(tài)點亮八個發(fā)光二極管，以每200ms/個的速度點亮LED信號燈，實現(xiàn)肉眼難以察覺的流水顯示狀態(tài)，當病房端按下呼叫按鈕，在護士值班室相應(yīng)點亮LED信號燈，并持續(xù)顯示到值班室響應(yīng)呼叫。 總體結(jié)構(gòu)框圖總體結(jié)構(gòu)包含了整機的設(shè)計。本設(shè)計是基于STC89C51單片機設(shè)計的病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計，該系統(tǒng)就是以宏晶公司的STC89C51單片機作為主控器，包括鍵盤輸入電路，顯示電路，晶振復位電路，報警蜂鳴器電路，以及LED報警信號燈電路等來實現(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)。輸入部分鍵盤輸入控制器Stc89C51輸出部分LED顯示 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件構(gòu)成示意圖硬件構(gòu)成主要包含了各功能模塊的設(shè)計。該硬件電路由鍵盤電路，單片機，顯示電路（包括數(shù)碼管顯示），報警電路（包括流水警報燈、蜂鳴警報器）。鍵盤電路單片機顯示電路報警電路 硬件構(gòu)成示意圖 外圍電路設(shè)計中央處理器輸入模塊動態(tài)LED顯示定時部分聲光提示模塊電源模塊病人端處理提示模塊 外圍電路輸入模塊包括病人呼叫使用按鍵、醫(yī)護人員處理后的復位按鍵和調(diào)節(jié)定時時間的按鍵，病人呼叫通過按鍵輸入信號經(jīng)過中央處理器處理后從動態(tài)LED輸出顯示，同時有聲光提示。動態(tài)LED能夠顯示病人病床號、呼叫持續(xù)時間和定時時間。病人端處理提示模塊用發(fā)光二極管實現(xiàn)，聲光提示包括中斷結(jié)束聲光提示和病人呼叫時的聲光提示。⑴ 控制器AT89C51復位電路：RST引腳是復位信號輸入端，高電平有效。采用上電加按鈕復位，因為本系統(tǒng)設(shè)計考慮到該系統(tǒng)比較重要，所以除了采用上電復位的方式外，應(yīng)該還有按鈕復位備用復位方式以防止系統(tǒng)死機時能。VCCRSTMCU51 C110uF R12KΩ R2200KΩRESET 上電復位和按鍵復位⑵ 時鐘電路：時鐘電路提供了一個準確的定時器功能。時鐘是時序的基礎(chǔ)，AT89C51核片內(nèi)由一個反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘，時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生內(nèi)部方式和外部方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式，在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體作為定時元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時鐘。時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻。電容采用30pF電容。[9]。XTAL1XTAL2單片機C1C2 內(nèi)部時鐘電路⑶ 鍵盤電路設(shè)計① 按鍵的分類按鍵有許多中分類。一般來說，按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械式開關(guān)、導電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點式開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關(guān)按鍵。按鍵按照接口原理又可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的識別。全編碼鍵盤由專門的芯片實現(xiàn)識鍵及輸出相應(yīng)的編碼，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵等保護電路，這種鍵盤使用方便，硬件開銷大，一般的小型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤按連接方式可分為獨立式和矩陣式兩種，其它工作都主要由軟件完成。由于其經(jīng)濟實用，較多地應(yīng)用于單片機系統(tǒng)中。② 按鍵的輸入原理按鍵一般分為觸點式和其他按鍵。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，通常使用機械觸點式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說，它能提供標準的TTL 邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。此外，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外，其它按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。當所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，計算機應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能。因此，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。 對于一組鍵或一個鍵盤，通過接口電路與單片機相連。單片機可以采用查詢或中斷方式了解有無按鍵輸入并檢查是哪一個按鍵按下，若有鍵按下則跳至相應(yīng)的鍵盤處理程序處去執(zhí)行，若無鍵按下則繼續(xù)執(zhí)行其他程序。③ 按鍵的特點與去抖按鍵有抖動時間會影響單片機做出反應(yīng)。機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。抖動時間的長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為5 ～ 10 ms。在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯。即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮。一般來說，在鍵數(shù)較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數(shù)較多時，采用軟件去抖。常用的按鍵由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時或斷開時不會馬上穩(wěn)定下來，因而在閉合和斷開的瞬間都伴隨著一連串的抖動，抖動的時間長短由按鍵的機械特性來決定，一般為5~10ms。這種抖動對人來說是感覺不到的，但是對單片機來說，則是完全可以感知的，因為單片機的處理速度在微秒量級。如果不對按鍵消除抖動則會引起程序處理的誤操作，去抖動的方法有很多種，如用RS觸發(fā)器等的硬件方法，運用不同算法的各種軟件方法等。硬件方法會增加成本和體積，軟件方法用的比較普遍，現(xiàn)在常應(yīng)用加固定軟件延時來去抖動。具體就是有按鍵按下時，利用軟件延時10ms或者更長的時間后再次檢測按鍵是否按下，實際上避開了按鍵按下時的抖動時間，實踐證明，不對按鍵釋放的抖動進行處理，也能滿足設(shè)計的要求[10]。本設(shè)計中就采用了后者軟件方法去抖動，具體方法如下：當?shù)谝淮螜z測到有按鍵按下時，程序先不做任何其他的操作，運用延時函數(shù)delay(10)延時10ms后再次判斷按鍵是否按下，如果再次檢測到按鍵按下則做相應(yīng)的動作。 獨立式按鍵和矩陣式按鍵（本設(shè)計采用四個獨立按鍵）④ 顯示電路設(shè)計顯示電路分為動態(tài)和靜態(tài)顯示。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 a. 靜態(tài)顯示驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個呢：），實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。 b. 動態(tài)顯示驅(qū)動LED數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a，b，c，d，e，f，g，dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。常用LED數(shù)碼管其實質(zhì)就是通過八個發(fā)光二極管的亮滅組合出數(shù)字09和一些常用字母，本設(shè)計中通過改變數(shù)碼管內(nèi)二極管的顯示來達到顯示病房號和病床號的效果，LED數(shù)碼管較LCD數(shù)碼管的顯示效果要差但是成本較低，比較適用于用作小的電子產(chǎn)品的顯示屏，如，智能洗衣機的時鐘顯示或者其他一些數(shù)字時鐘，定時器，計數(shù)器的顯示屏，其具體控制流程是通過分時輪流控制。各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二