【文章內(nèi)容簡介】 作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 SPICE 各種模擬器件和集成電路。4 基于單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)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16張）呼叫，醫(yī)護(hù)值班室馬上能響應(yīng)并顯示病房號；②顯示病房床號；③若有多個(gè)病床呼叫就循環(huán)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案用8051自身接口實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描，使用8051單片微機(jī)外加作地址鎖存用的四塊三態(tài)鎖存器74LS373芯片和一塊74LS138芯片可構(gòu)成一個(gè)完整的最小微機(jī)電路。以此為基礎(chǔ)，在智能裝置中若要配置多位數(shù)碼管顯示器，以及m行n列矩陣鍵盤的話，可以不擴(kuò)展I/O芯片而由8051自身I/O口，實(shí)現(xiàn)上述功能, 即用P0口的八個(gè)端口作為LED的段選,用P2口的高三位連接一個(gè)三八譯碼器74LS138 。 總體結(jié)構(gòu)框圖本設(shè)計(jì)是基于AT89C51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Atmel公司的AT89C51單片機(jī)作為主控器，包括鍵盤輸入電路，顯示電路，以及晶振復(fù)位電路等來實(shí)現(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)成示意圖 硬件構(gòu)成示意圖 外圍電路設(shè)計(jì).1 控制器AT89C51復(fù)位電路：RST引腳是復(fù)位信號輸入端，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。： 時(shí)鐘電路：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)生器對振蕩脈沖二分頻。電容采用30pF電容。：.2 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵的識別為了識別鍵盤上的閉合鍵，通常采用兩種方法，一種稱為行掃描法，另一種稱為行反轉(zhuǎn)法。行掃描法的原理 ：行掃描法識別閉合鍵的原理如下：先使第0行接地，其余行為高電平，然后看第0行是否有鍵閉合，這是通過檢查列線電位來實(shí)現(xiàn)的，即在第0行接地時(shí)，看是否有條列線變成低電平。如果有某條列線變?yōu)榈碗娖?，則表示第0行和此列線相交位置上的鍵被按下；如果沒有任何一條列線為低電平，則說明第0行上沒有鍵被按下。此后，再將第1行接地，然后檢測列線中是否有變?yōu)榈碗娖降木€。如此往下逐行掃描，直到最后一行。在掃描過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一行有鍵閉合時(shí)，也就是列線輸入中有一位為0時(shí)，便在掃描中途退出，而將輸入值進(jìn)行移位，從而確定閉合鍵所在的列線位置。根據(jù)行線位置和列線位置便能再掃描法來確定具體位置。將行線和一個(gè)并行接口相接，CPU每次使并行輸出接口的某一位為0，便相當(dāng)于將某一行線接地，而其他位為1，則相當(dāng)于使其他行線處于高電平。為了檢查列線上的電位，將列線和一個(gè)并行輸入輸出口相接，CPU只要讀取輸入輸出口中的數(shù)據(jù)，就可以設(shè)法判別出第幾號鍵被按下[11]。從上面的原理中知道，程控掃描法是由程序控制鍵掃描的方法。程控掃描的任務(wù)是：①首先判斷是否有鍵按下。其方法是使所有的行輸出均為低電平，然后從端口A讀入列值 。如果沒有鍵按下，則讀入的列值為FFH；如果有鍵按下，則讀入的列值不為FFH。②去除鍵抖動。若有鍵按下，則延時(shí)5～10ms，再一次判斷有無鍵按下，如果此時(shí)仍有鍵按下，則認(rèn)為鍵盤上有一個(gè)鍵處于穩(wěn)定閉合期。③若有鍵閉合，則求出閉合鍵的鍵值. 求鍵值的方法是對鍵盤逐行掃描。： 2 行反轉(zhuǎn)法的原理[12]。行反轉(zhuǎn)法也是識別閉合鍵的常用方法，它的原理如下所述。這了敘述方便，以44 16鍵的鍵盤為例。：圖 行反轉(zhuǎn)法連接圖從圖中可以看到，用行反轉(zhuǎn)法識別閉合鍵時(shí)，要將行線接一個(gè)并行口，先讓它工作為輸出方式，將列線接到一個(gè)并行口，先讓它工作在輸出方式。程序使CPU通過輸出端口往各行線上全部送低電平，然后讀入列線的值。如果此時(shí)有某一個(gè)鍵被按下，則必定會使某一列線值為0，然后，程序再對兩個(gè)并行端口進(jìn)行方式設(shè)置，使接行線的并行端口工作在輸出方式，而使接列線的并行端口工作在輸出方式，并且將剛才讀得的列線值從所接的并行端口輸出，再讀取行線的輸入值，那么，在閉合鍵所在的行線上的值必定為0。這樣，當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，必定可以讀得一對惟一的行值和列值。在鍵盤設(shè)計(jì)時(shí)，除了以鍵碼的識別以外，還有抖動問題需要解決[13]。有軟件方法可以很容易解決抖動問題，這就是通過延遲來等待抖動消失，這之后，再讀入鍵碼。.3 顯示電路設(shè)計(jì)在LED的點(diǎn)陣顯示中，已經(jīng)詳細(xì)介紹了顯示的原理，此外還需要知道顯示驅(qū)動程序。顯示驅(qū)動程序在進(jìn)入中斷后首先要對定時(shí)器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計(jì)算公式如下：刷頻率（幀頻） 1/16T0溢出率 1/16f/12（65536t） 其中f位晶振頻率，t為定時(shí)器T0初值（工作在16位定時(shí)器模式）。然后顯示驅(qū)動程序查詢當(dāng)前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。（顯示屏掃描函數(shù)）流程圖： 顯示驅(qū)動流程圖 控制按鍵.4 控制電路設(shè)計(jì) ，（），當(dāng)有呼叫發(fā)出時(shí)，值班室人員收到相應(yīng)信息后，可按下“響應(yīng)按鈕”，單片機(jī)執(zhí)行中斷程序。.5 示警電路，當(dāng)有鍵按下時(shí)，有信號輸入，燈亮示警，提醒值班人員有病人出現(xiàn)緊急情況。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的軟件環(huán)境簡介.1 Keil c對于AT89C51的控制設(shè)計(jì)，以Keil c軟件編程環(huán)境，以proteus軟件為電路仿真設(shè)計(jì)環(huán)境。二者的結(jié)合為該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有利條件。Keil c軟件界面，： Keil_c軟件界面該軟件是一款集編程和仿真于一體的軟件，它支持匯編、C語言及二者的混合編程[14]。.2 Proteus ISISProteus ISIS是英國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。該軟件的特點(diǎn)是：（1）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。（2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS－232動態(tài)仿真、I2 C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等[13]。（3）目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7系列、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（4）支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真ARM、5AVR、PIC[15]。Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖所示，包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 電路仿真界面運(yùn)行Proteus程序后，進(jìn)入軟件的主界面。通過左側(cè)工具欄中的P 從庫中選擇元件命令 命令，在Pick Devices 左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設(shè)置，最后進(jìn)行連線[16] 電路仿真界面 。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).1 ： 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)的流程主程序程序描述：首先對各存儲單元初始化，設(shè)定定時(shí)初值，接著判斷清零鍵，看是否按下，若按下，則清零，然后繼續(xù)掃描鍵盤，如掃描到鍵盤有鍵按下，則調(diào)用計(jì)數(shù)顯示子程序，循環(huán)顯示病床號時(shí)，要判斷標(biāo)志位是否為1，