【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)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(yùn)算函數(shù)可用近似人的思維過(guò)程方式使用。⑤編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率。⑥提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力等。 單片機(jī)C語(yǔ)言使用的編程軟件⑴ 編程軟件編程軟件主要運(yùn)用了Keil C51。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP、WIN7等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。⑵ 仿真軟件Proteus 是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)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(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。4 基于單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 功能要求本課題主攻方向是使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下目的：①任一病房（共2個(gè)病房）呼叫，醫(yī)護(hù)值班室馬上能響應(yīng)并顯示病房號(hào)；②顯示病房床號(hào)（每個(gè)病房2個(gè)床位）；③并在護(hù)士值班室發(fā)出警報(bào)提示音和警報(bào)提示燈顯示④處理完畢后清除記錄；⑤顯示器不重復(fù)顯示按一次以上的病床號(hào) 設(shè)計(jì)方案本課題的設(shè)計(jì)方案主要思想為：用89C51自身接口實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描，使用89C51單片微機(jī)外加一塊MAX232CPE芯片可構(gòu)成一個(gè)完整的最小微機(jī)電路。用P0口的八個(gè)端口作為L(zhǎng)ED數(shù)碼管的段選，用P1口的第四位的四個(gè)端口作為L(zhǎng)ED4*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(hào)端口（P1^5）作為報(bào)警蜂鳴器的電源接口，用P2口的八個(gè)端口作為L(zhǎng)ED報(bào)警信號(hào)燈的段選。報(bào)警信號(hào)燈以流水燈方式動(dòng)態(tài)點(diǎn)亮八個(gè)發(fā)光二極管，以每200ms/個(gè)的速度點(diǎn)亮LED信號(hào)燈，實(shí)現(xiàn)肉眼難以察覺(jué)的流水顯示狀態(tài)，當(dāng)病房端按下呼叫按鈕，在護(hù)士值班室相應(yīng)點(diǎn)亮LED信號(hào)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(jī)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是基于STC89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)就是以宏晶公司的STC89C51單片機(jī)作為主控器，包括鍵盤輸入電路，顯示電路，晶振復(fù)位電路，報(bào)警蜂鳴器電路，以及LED報(bào)警信號(hào)燈電路等來(lái)實(shí)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(jì) 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(jì)。該硬件電路由鍵盤電路，單片機(jī)，顯示電路（包括數(shù)碼管顯示），報(bào)警電路（包括流水警報(bào)燈、蜂鳴警報(bào)器）。鍵盤電路單片機(jī)顯示電路報(bào)警電路 硬件構(gòu)成示意圖 外圍電路設(shè)計(jì)中央處理器輸入模塊動(dòng)態(tài)LED顯示定時(shí)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(hù)人員處理后的復(fù)位按鍵和調(diào)節(jié)定時(shí)時(shí)間的按鍵，病人呼叫通過(guò)按鍵輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)中央處理器處理后從動(dòng)態(tài)LED輸出顯示，同時(shí)有聲光提示。動(dòng)態(tài)LED能夠顯示病人病床號(hào)、呼叫持續(xù)時(shí)間和定時(shí)時(shí)間。病人端處理提示模塊用發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，聲光提示包括中斷結(jié)束聲光提示和病人呼叫時(shí)的聲光提示。⑴ 控制器AT89C51復(fù)位電路：RST引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。采用上電加按鈕復(fù)位，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到該系統(tǒng)比較重要，所以除了采用上電復(fù)位的方式外，應(yīng)該還有按鈕復(fù)位備用復(fù)位方式以防止系統(tǒng)死機(jī)時(shí)能。VCCRSTMCU51 C110uF R12KΩ R2200KΩRESET 上電復(fù)位和按鍵復(fù)位⑵ 時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路提供了一個(gè)準(zhǔn)確的定時(shí)器功能。時(shí)鐘是時(shí)序的基礎(chǔ)，AT89C51核片內(nèi)由一個(gè)反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘，時(shí)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(shí)元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻。電容采用30pF電容。[9]。XTAL1XTAL2單片機(jī)C1C2 內(nèi)部時(shí)鐘電路⑶ 鍵盤電路設(shè)計(jì)① 按鍵的分類按鍵有許多中分類。一般來(lái)說(shuō)，按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如機(jī)械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無(wú)觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價(jià)低，后者壽命長(zhǎng)。目前，微機(jī)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的是觸點(diǎn)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(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別，非編碼鍵盤主要是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤的識(shí)別。全編碼鍵盤由專門的芯片實(shí)現(xiàn)識(shí)鍵及輸出相應(yīng)的編碼，一般還具有去抖動(dòng)和多鍵、竄鍵等保護(hù)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(dú)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(jì)實(shí)用，較多地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。② 按鍵的輸入原理按鍵一般分為觸點(diǎn)式和其他按鍵。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說(shuō)，它能提供標(biāo)準(zhǔn)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(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路及專一的復(fù)位功能外，其它按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，計(jì)算機(jī)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(guò)程。 對(duì)于一組鍵或一個(gè)鍵盤，通過(guò)接口電路與單片機(jī)相連。單片機(jī)可以采用查詢或中斷方式了解有無(wú)按鍵輸入并檢查是哪一個(gè)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(wú)鍵按下則繼續(xù)執(zhí)行其他程序。③ 按鍵的特點(diǎn)與去抖按鍵有抖動(dòng)時(shí)間會(huì)影響單片機(jī)做出反應(yīng)。機(jī)械式按鍵再按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來(lái)。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5 ～ 10 ms。在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)。即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)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(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測(cè)誤判，必須采取去抖動(dòng)措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮。一般來(lái)說(shuō)，在鍵數(shù)較少時(shí)，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，采用軟件去抖。常用的按鍵由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)或斷開時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定下來(lái)，因而在閉合和斷開的瞬間都伴隨著一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性來(lái)決定，一般為5~10ms。這種抖動(dòng)對(duì)人來(lái)說(shuō)是感覺(jué)不到的，但是對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，則是完全可以感知的，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的處理速度在微秒量級(jí)。如果不對(duì)按鍵消除抖動(dòng)則會(huì)引起程序處理的誤操作，去抖動(dòng)的方法有很多種，如用RS觸發(fā)器等的硬件方法，運(yùn)用不同算法的各種軟件方法等。硬件方法會(huì)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(shí)來(lái)去抖動(dòng)。具體就是有按鍵按下時(shí)，利用軟件延時(shí)10ms或者更長(zhǎng)的時(shí)間后再次檢測(cè)按鍵是否按下，實(shí)際上避開了按鍵按下時(shí)的抖動(dòng)時(shí)間，實(shí)踐證明，不對(duì)按鍵釋放的抖動(dòng)進(jìn)行處理，也能滿足設(shè)計(jì)的要求[10]。本設(shè)計(jì)中就采用了后者軟件方法去抖動(dòng)，具體方法如下：當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到有按鍵按下時(shí)，程序先不做任何其他的操作，運(yùn)用延時(shí)函數(shù)delay(10)延時(shí)10ms后再次判斷按鍵是否按下，如果再次檢測(cè)到按鍵按下則做相應(yīng)的動(dòng)作。 獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵（本設(shè)計(jì)采用四個(gè)獨(dú)立按鍵）④ 顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)顯示。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)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(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 a. 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 b. 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)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(gè)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(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)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(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。常用LED數(shù)碼管其實(shí)質(zhì)就是通過(guò)八個(gè)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(jì)中通過(guò)改變數(shù)碼管內(nèi)二極管的顯示來(lái)達(dá)到顯示病房號(hào)和病床號(hào)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(jī)的時(shí)鐘顯示或者其他一些數(shù)字時(shí)鐘，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器的顯示屏，其具體控制流程是通過(guò)分時(shí)輪流控制。各個(gè)數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二