【正文】 們的家屬帶來(lái)了很多的弊端。 病房呼叫系統(tǒng)一般分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是接線的，一類(lèi)是無(wú)線的，無(wú)線的病房呼叫系統(tǒng)由于沒(méi)有線路連接的問(wèn)題，使得接線變得極其簡(jiǎn)單，但是由于其沒(méi)有線路連接，可靠性較差，而且對(duì)于一些小型醫(yī)院使用無(wú)線呼叫系統(tǒng)也是比較昂貴的一種手段，并且無(wú)線電波會(huì)干擾其他醫(yī)療儀器設(shè)備。 病床呼叫系統(tǒng)方便住院病人能夠在第一時(shí)間找到護(hù)士，極大的減少了等待的時(shí)間。 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 功能與方案確定 功能要求 本課設(shè)希望病床呼叫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能： 1．任一病房的任意病床呼叫，護(hù)士值班室馬上能顯示其房間號(hào) .病床號(hào) ，并且蜂鳴器響。 3．護(hù)士按下接收鍵后數(shù)碼管熄滅，鈴聲停止。再配 32 個(gè)獨(dú)立按鍵構(gòu)成的輸入電路，數(shù)碼管采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式，所謂靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式是指，每一個(gè)數(shù)碼管連接一 個(gè)地址鎖存器，而每一個(gè)地址鎖存器又占用了 8 個(gè) IO 口，兩個(gè)地址鎖存器就占用了 16 個(gè) IO 口， led 顯示器工作在靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極連接在一起并接地，每位的 8 個(gè)斷碼線分別與一個(gè) 8 位的輸出鎖存器相連接。 方案二： 用 at89c51[1]自身身接口實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤(pán)掃描，使用 at89c51 單片機(jī)外加一片地址鎖存用的三態(tài)地址鎖存器鎖存器 74HC573 以及一片 3， 8 譯碼器 74ls138 芯片，以及一塊兩位一體的共陰極數(shù)碼管，可構(gòu)成一個(gè)完整的顯示電路。用 P3^5， P3^6， P3^7 作為數(shù)碼管的片選線。 總體結(jié)構(gòu)框圖 圖 21 病房呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 框架模塊功 能描述： ，病人按鍵輸入相當(dāng)于一個(gè)外界的信號(hào)，用于向單片機(jī)傳輸命令。 3．輸出部分包括兩位一體的數(shù)碼管顯示電路，將從鍵盤(pán)上輸入的信號(hào)顯示出來(lái)，給人以直觀的印象，并且輔助以由蜂鳴器組成的報(bào)警電路。 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件構(gòu)成示意圖 圖 31 硬件構(gòu)成示意圖 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)也被稱(chēng)作“單片微型計(jì)算機(jī)”、“微控制器”和“嵌入式微控制器”，單片機(jī)一詞最初源于“ Single Chip Microputer”，簡(jiǎn)稱(chēng) SCM[5]。單片機(jī)的發(fā)展歷史大致分為 4 個(gè)階段。這一階段主要過(guò)程是摸索如何把計(jì)算機(jī)的一些重要部件嵌入在芯片上。 Intel 公司在 MCS48 的基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的 MCS51 單片機(jī)系列。這一階段主要是為了滿足測(cè)控系統(tǒng)要求的各種外圍電路和接口電路，突出其職能化控制能力 [5]。由于許多大型的廠商包括大半導(dǎo)體以及大電氣 廠商都開(kāi)始積極的參與到單片機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)過(guò)程中來(lái)。 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 主要單元模塊介紹 控制器 AT89C51 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器 (PEROM)和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng) ,片內(nèi)置通用 8位中央處理器 (CPU)和 Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 [6]。 P1： P1 口 8 位為準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有自己的拉電阻。 P3： P2 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻，并且具有比較強(qiáng)大的第二功能，第二功能見(jiàn)下表所示。 復(fù)位電路： RST 管腳是復(fù)位信號(hào)使能端，高電平有效。進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，以節(jié)省資源， 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 33 復(fù)位設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路： 時(shí)鐘定時(shí)， AT89C51 核的片上振蕩器的基礎(chǔ)上，構(gòu)成 一個(gè)反相放大器，它可以產(chǎn)生時(shí)鐘和內(nèi)部模式和外部模式，時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生。振蕩脈沖頻率的時(shí)鐘發(fā)生器。如圖 34 所示。如果我們需要一個(gè) 4*4 個(gè)鍵，那么，只要用一個(gè)并行端口和 8 條引線 便可以了。 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 線反轉(zhuǎn)法的原理： 線 反轉(zhuǎn)法與掃描法相比非常簡(jiǎn)單無(wú)論按鍵是處于第一列還是最后一列，均只需兩步就可以精確的確定按鍵的位置了，它的原理簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。圖 35 是行反轉(zhuǎn)法的工作示意圖 [8]。 顯示電路設(shè)計(jì) 1． LED 顯示原理 LED 即發(fā)光二極管，它是一種由某種半導(dǎo)體材料制成的 PN 結(jié)，由于摻雜濃度很高，當(dāng) PN 結(jié)正相偏置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多的電子和空穴，電子和空穴復(fù)合后把多余的電能轉(zhuǎn)化成光能釋放出來(lái)。 LED 對(duì)脈沖工作狀態(tài)比較適大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 合，在平均電流差距不大的情況下，脈沖狀態(tài)比一般 的直流工作情況下產(chǎn)生的亮度增強(qiáng)大約 15%左右。 2．兩位一體八段共陰數(shù)碼管 八段 LED 數(shù)碼管由數(shù)個(gè) LED 組成一個(gè)陣列，并封裝與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外殼中。用七段 LED 數(shù)碼管可組成 09 數(shù)字和 af 字母 [9]， 圖 36 LED 顯示器的兩種結(jié)構(gòu) 為了顯示某個(gè)數(shù)字或者字母，就要點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管段，這就需要譯成二進(jìn)制碼。與硬件電路電路進(jìn)行比較來(lái)看，軟件譯碼顯示省去了硬件譯碼器等一些硬件設(shè)施，本論文采用軟件譯碼的方式。 地址鎖存器 74hc573 管腳圖（如圖 37 所示）及其功能表 （如表 33 所示） 圖 37 地址鎖存器 74hc573 管腳圖 輸入 輸出 輸出使能 鎖存使能 D Q D0 D1 Q1 Q0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 Q7 Q6 Q5 Q3 Q4 Q2 EA GND LE VCC 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 L H H H L H L L L L X 不變 H X X Z X=不用關(guān)心 Z=高阻抗 表 33 地址鎖存器 74hc573 功能表 38 譯碼器 74ls138 管腳圖及其真值表 圖 38 74ls138 管腳圖 STA,STB,STC 是三個(gè)輸入選通控制端，當(dāng) STA=0 或者 STB+STC=1 時(shí)，譯碼被禁止，譯碼器的輸出端 YOY7，全為 1，只有當(dāng) STA=1 和 STB+STC=0,時(shí)，譯碼器才能正 常運(yùn)行，完成譯碼操作。同時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光，電路連接下圖所示。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件環(huán)境介紹 KEIL_C 于 AT89C51 的控制設(shè)計(jì)，以 Keil_c 為軟件編程環(huán)境。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 病房呼叫系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)均采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)程序 設(shè)計(jì)可以包含以下幾個(gè)重要的方面， 鍵盤(pán)掃描程序，主要通過(guò)線反轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)獲得鍵值，數(shù)碼管顯示電路，采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，同時(shí)還要用到兩塊芯片， 74hc573 地址譯碼器以及一片 74ls138 譯碼器芯片驅(qū)動(dòng)程序，能夠顯示床位號(hào)以及房間號(hào)，以及蜂鳴器驅(qū)動(dòng)程序，還有外部中斷程序，其中最為重要的是鍵盤(pán)掃描程序，因?yàn)槌绦虻拇蟛糠謺r(shí)間都在掃描，通過(guò)掃描得到按鍵的鍵值之后我們才能去做其他事情。 系統(tǒng)主程序流程圖 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 圖 42 主程序流程圖 主程序程序描述： 首先進(jìn)行初始化，對(duì)一些變量 進(jìn)行賦初值，然后開(kāi)始 switch（ key） 語(yǔ)句，并將其設(shè)為死循環(huán)，將掃描程序放在 switch 語(yǔ)句的后方，然后將掃描函數(shù)的返回值作為 key 值送到 switch 語(yǔ)句的各分支中去，而掃描函數(shù)就是用線反轉(zhuǎn)法 得到按鍵的鍵值， switch 語(yǔ)句中的 case 語(yǔ)句包含了各種按鍵情況，當(dāng)相應(yīng)的鍵值與 case 語(yǔ)句后方的常值相同時(shí)， case 語(yǔ)句就將使相應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮顯示病人所在的房間號(hào)和床位號(hào)碼，并使蜂鳴器發(fā)出聲音，并且經(jīng)過(guò)軟件延時(shí) 5 秒鐘左右，跳出該 case 語(yǔ)句，繼續(xù)接受掃面函數(shù)的返回值，來(lái)響應(yīng)其他的按鍵。設(shè)計(jì)流程圖如圖 43 所示。掌握了采用地址鎖存器以及 38 譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)兩位一體，以及四位一體共陰共陽(yáng)數(shù)碼管的外部接線圖，及其單片機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，學(xué)會(huì)了采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，以及對(duì)單 片機(jī)的最小系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)有了更加深入的了解，同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)物焊接練習(xí)，使自己的焊接技術(shù)有了很大的提高。又如在軟件編程過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在循環(huán)顯示病人床號(hào)時(shí)，當(dāng)在響應(yīng)某一個(gè)按鍵時(shí)，如何截獲另一個(gè)按鍵啊鍵值的軟件編程還存在著很大的可改善之處，沒(méi)有擴(kuò)展更多的外部電路，如時(shí)鐘電路等。此章對(duì)本次課設(shè)進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)將來(lái)更 加智能的病床呼叫系統(tǒng)提出自己的構(gòu)想，為將來(lái)的學(xué)弟學(xué)妹們提出一點(diǎn)點(diǎn)建議，選擇基于單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)這個(gè)課設(shè)題目的難點(diǎn)之一在于軟件編程實(shí)現(xiàn)病床號(hào)碼動(dòng)態(tài)循環(huán)顯示，這對(duì)我們對(duì)匯編語(yǔ)言或者是 c 語(yǔ)言的了解有極高的要求，這個(gè)在本篇論文中已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)，難點(diǎn)之二就在于在病床呼叫之上我們應(yīng)該采取重癥病房特殊對(duì)待，也就是對(duì)她們的呼叫可以?xún)?yōu)先處理，利用中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)在本文中沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn)，希望在不久的將來(lái)有學(xué)弟學(xué)妹們能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。在這里我要向那些曾經(jīng)給予我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)和朋友們致以誠(chéng)摯的謝意。 首先要感謝我的指導(dǎo)老師劉宇的耐心指導(dǎo)，劉宇老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，平易近人 。同時(shí)劉宇老師在我考研以及調(diào)劑過(guò)程中也給予我大量的幫助， 也向所有教導(dǎo)和關(guān)心過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)老師致以最誠(chéng)摯的謝意！ 衷心的希望老師們都能事業(yè)順利，桃李芬芳！ 感謝身邊的同學(xué)對(duì)我的幫助，他們使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到許多啟示。 附 錄 附錄一．整體電路圖 附錄二：源程序 /* 矩陣鍵盤(pán)實(shí)驗(yàn)程序 通過(guò)反轉(zhuǎn)法循環(huán)掃描矩陣鍵盤(pán)，并通過(guò)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù) */ include /*包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義 */ 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit key0=P3^1。 sbit key2=P3^6。/*數(shù)碼管片選控制信號(hào) 3^5 P3^7 由高位到低位 000011 控制從左到又四個(gè)數(shù)碼管的片選 */ /* 函數(shù)聲明 */ uchar keyscan(void)。 //演示程序 unsigned char a。 unsigned long int j。 key0=1。//去影 while(1)//死循環(huán)，進(jìn)入主程序后，將一直在這里循環(huán) { key=keyscan()。// 蜂鳴器發(fā)出聲音，蜂鳴器指示燈亮， for(j=1。j++) { key1=0。 key3=0。 delay(300)。 key2=0。 P1=0x06。 key1=0。 key3=0。 delay(300)。 key2=1。 P1=0x06。 a=keyscan()。//蜂鳴器停止發(fā)出聲音，蜂鳴器指示燈滅，程序下方同理 P1=0x00。 /* 01 號(hào)病房 01 號(hào)病人按鍵 ，顯示相對(duì)應(yīng)的碼值，程序結(jié)束 */ 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 case 0xde: key0=0。j+20220。 key2=0。 P1=0x3f。 key1=0。 key3=1。 delay(300)。 key2=1。 P1=0x3f。 key1=0。 key3=1。 delay(300)。 //調(diào)用鍵盤(pán)掃描， } key0=1。 break。 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 for(j=1。j++) { key1=0。 key3=0。 delay(300)。 key2=0。 P1=0x06。 key1=0。 key3=0。 delay(300)。 key2=1。 P1=0x4f。 a=keyscan()。 P1=0x00。//0103 case 0x7e: key0=0。j+20220。 key2=0。 P1=0x3f。 key1=0。 key3=1。 delay(300)。 key2=1。 P1=0x3f。