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基于51系列單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-03-07 14:53本頁(yè)面
  

【正文】 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 15167。 顯示程序流程圖 17167。 硬件調(diào)試 19167。這使得衡量一個(gè)醫(yī)院的綜合水平高低,不再僅僅局限于軟、硬件的建設(shè)上,更要比服務(wù)。這些工作有利于改善服務(wù)量,提高效率并增加企業(yè)效益,從而贏得良好的社會(huì)聲譽(yù)。病床呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方,用來(lái)聯(lián)系溝通醫(yī)護(hù)人員和病員的專用呼叫系統(tǒng),是提高醫(yī)院水平的必備設(shè)備之一。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。無(wú)線式病房呼叫系統(tǒng)不存在鋪設(shè)線路的問(wèn)題,但是可靠性差,而且無(wú)線電波會(huì)干擾其他醫(yī)療儀器設(shè)備[3]。病床呼叫管理系統(tǒng)便于病員快捷的呼叫護(hù)士,縮短人工呼叫的時(shí)間。并且可以配備對(duì)講機(jī)等設(shè)備,能夠使病員及時(shí)快捷地與醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行溝通。 功能與方案確定167。167。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,可通過(guò)擴(kuò)展諸如8255或8279之類的并行1/0芯片來(lái)完成,(RXD)和P3:1(TXD)經(jīng)多塊串—并,并—串轉(zhuǎn)換電路74LS164和74LS165 IC芯片實(shí)現(xiàn)接口。在完成顯示功能過(guò)程中,P1口鎖存器顯示字符的八段字形碼,P2口的高6位()鎖存待顯示字符的位選碼。利用P2 .。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L(zhǎng)ED的段選,用P1口和P2口的做鍵盤電路的接口。167。 框架模塊功能描述,按鍵輸入相當(dāng)于一個(gè)外界的干擾信號(hào),用于向單片機(jī)傳輸命令或數(shù)據(jù)。三.微處理器采用常見(jiàn)的AT89C51單片機(jī)為控制核心,通過(guò)軟件編程,對(duì)實(shí)時(shí)采集的信息進(jìn)行處理,同時(shí)也調(diào)節(jié)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。五.系統(tǒng)過(guò)程的綜述:鍵盤(按鈕)輸入信號(hào),AT89C51單片機(jī)收到信號(hào)后進(jìn)行處理,通過(guò)輸出系統(tǒng)將信號(hào)顯示在LED屏上,此時(shí)還可以通過(guò)按鍵進(jìn)行中斷調(diào)節(jié),顯示會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,實(shí)際情況出發(fā),人們易于操作。 硬件構(gòu)成示意圖圖21 硬件構(gòu)成示意圖167。它是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī),通常片內(nèi)都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn),在自動(dòng)化裝置、智能儀器儀表、過(guò)程控制、通信、家用電器等許多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用[1]。 主要單元模塊介紹167。主要特性:一.與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容;二.4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器;三.1000次擦寫周期 三.全靜態(tài)操作:0Hz24MHz ;四.三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器; 五.1288字節(jié)內(nèi)部RAM; 六.32個(gè)可編程I/O口線;七.2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器; 八.6個(gè)中斷源; 九.可編程串行UART通道; 十.低功耗空閑和掉電模式。復(fù)位電路:RST引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端嗎,高電平有效。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。電容采用33pF電容。圖24 時(shí)鐘電路167。當(dāng)有一個(gè)鍵按下時(shí),就是對(duì)應(yīng)位接地而成為低電位,而其它位仍為高電位。但是,當(dāng)鍵盤上的鍵較多時(shí),引線太多,占用的I/O端口也太多。所以,這種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)只用在僅由幾個(gè)鍵的小鍵盤中。設(shè)有個(gè)鍵盤,那么,采用矩陣式結(jié)構(gòu)以后,便只要條引線就行了。圖25 矩陣鍵盤二.鍵的識(shí)別為了識(shí)別鍵盤上的閉和鍵,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。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(méi)有任何一條列線為低電平,則說(shuō)明第0行上沒(méi)有鍵被按下。如此往下逐行掃描,直到最后一行。根據(jù)行線位置和列線位置便能再掃描法來(lái)確定具體位置。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(hào)鍵被按下[6]。程控掃描的任務(wù)是:(1)首先判斷是否有鍵按下。如果沒(méi)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。若有鍵按下,則延時(shí)5~10ms,再一次判斷有無(wú)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。如圖26行掃描法。這了敘述方便,以44=16鍵的鍵盤為例。圖27 行反轉(zhuǎn)法連接圖從圖中可以看到,用行反轉(zhuǎn)法識(shí)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。如果此時(shí)有某一個(gè)鍵被按下,則必定會(huì)使某一列線值為0,然后,程序再對(duì)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。在鍵盤設(shè)計(jì)時(shí),除了以鍵碼的識(shí)別以外,還有抖動(dòng)問(wèn)題需要解決[10]。167。LED顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長(zhǎng)(約十萬(wàn)小時(shí))、響應(yīng)速度快,顏色豐富(紅、黃、綠等)等特點(diǎn),是智能儀器最常使用的顯示器[11]。LED很適合于脈沖工作狀態(tài),在平均電流相同的情況下,脈沖狀態(tài)比直流工作狀態(tài)產(chǎn)生的亮度增強(qiáng)20%左右。二.七段LED顯示七段LED顯示器由數(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顯示器可組成09數(shù)字和多種字母,為了適應(yīng)各種裝置的需要,這種顯示中還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn),所以實(shí)際共有八段[13]。譯碼有硬件和軟件之分,硬件譯碼的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)時(shí)間的開(kāi)銷比較小,但硬件開(kāi)支大[14]。按照顯示方式,七段LED系統(tǒng)又有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示之分[15]。在每一次顯示輸出后能夠保持不變,僅在待顯示數(shù)字需要改變時(shí),才更新鎖存內(nèi)容。采用發(fā)光二極管和蜂鳴器相串聯(lián),用三極管加限流電阻作為控制開(kāi)關(guān),當(dāng)有高電平導(dǎo)通,顯示器顯示床號(hào)的同時(shí)蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”聲作為呼叫提示。圖29 報(bào)警設(shè)計(jì)167。 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)167。 KEIL_C于AT89C51的控制設(shè)計(jì),以Keil_c為軟件編程環(huán)境,以proteus軟件為電路仿真設(shè)計(jì)環(huán)境。Keil_c軟件界面如圖31所示:圖31 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(yǔ)言及二者的混合編程[16]。 Protues ISISProteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。該軟件的特點(diǎn)是:一.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(shì)。三.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??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[19]。圖32 電路仿真界面運(yùn)行Proteus程序后,進(jìn)入軟件的主界面。167。所有程序均采用C語(yǔ)言編寫。通過(guò)不斷的掃描,檢查是否有病人呼叫。鍵盤掃描程序是重要組成部分,它的功能是判斷是否有按鍵并進(jìn)一步確認(rèn)是哪個(gè)按鍵按下或釋放,同時(shí)修改相應(yīng)的標(biāo)志位,以運(yùn)用到顯示程序中。 系統(tǒng)主程序流程圖主程序流程圖給出了系統(tǒng)工作的基本過(guò)程,描述了信號(hào)的基本流向,起到一個(gè)向?qū)У淖饔?。最后,返回掃描鍵值程序,準(zhǔn)備下一次的判斷。 顯示程序流程圖顯示程序主要是來(lái)判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,是十分重要的程序之一。圖32 顯示程序流程圖顯示程序描述:設(shè)定床號(hào)顯示標(biāo)志為biao[n],令n從1開(kāi)始,判斷biao[n]是否為0,若不為零,表示有病房呼叫,則顯示床號(hào),繼續(xù)掃描鍵值判斷是否有別的病房呼叫,若n為0,表示無(wú)呼叫,則繼續(xù)掃描下一病床編號(hào)。 鍵盤掃描流程圖鍵盤電路設(shè)計(jì)成8*8矩陣式,在程序中可以先判斷按鍵編碼,然后在顯示子程序中通過(guò)程序進(jìn)行譯碼,再顯示。圖33 鍵盤掃描程序流程圖鍵盤掃描程序原理參考行反轉(zhuǎn)法。如無(wú)按鍵,將再返回判斷,接著重新判斷按鍵是否釋放,若釋放則修改對(duì)應(yīng)的標(biāo)志,否則返回重新判斷。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)組裝完成后,首先是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室條件下的系統(tǒng)硬件調(diào)試,調(diào)試成功后,有了硬件的保證,就容易發(fā)現(xiàn)軟件的漏洞,進(jìn)而促進(jìn)改進(jìn)和完善。 硬件調(diào)試下面是我們通過(guò)Proteus軟件編程,使對(duì)應(yīng)的軟件仿真模塊變成可視化的控制界面:(循環(huán)顯示)河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)啟動(dòng)電源,顯示屏顯示00,在按下1號(hào)鍵時(shí),界面部分顯示01;如果現(xiàn)在不按清零鍵,再按下6號(hào)鍵時(shí),按鍵號(hào)循環(huán)顯示,可以看出該系統(tǒng)具有記憶功能,以至于不會(huì)忽略之前按下的按鍵;圖反映了控制電路的可行性,按復(fù)位后則去掉當(dāng)前界面顯示房間.。通過(guò)ProtuesISIS軟件仿真,能達(dá)到上述結(jié)論,滿足課題目目的,達(dá)到要求。 軟件調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件調(diào)試也沒(méi)有規(guī)律可循,調(diào)試時(shí)更多的是憑經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)在KEIL_C編譯器下調(diào)試程序,有兩種錯(cuò)誤,一種邏輯錯(cuò)誤,也就是語(yǔ)法錯(cuò)誤,是很容易被發(fā)現(xiàn)的,另一種是功能錯(cuò)誤,是指在沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上,由于設(shè)計(jì)思想或算法的問(wèn)題導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)軟件功能的一種錯(cuò)誤。 結(jié) 論至此,本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容已經(jīng)完成。選擇這個(gè)課題,難點(diǎn)為:病人都按開(kāi)關(guān)時(shí),在數(shù)碼顯示器能循環(huán)顯示病床,這也就是考驗(yàn)我們對(duì)所學(xué)知識(shí)有比較透徹的了解和我們的耐心。智能儀器的核心部件是單片機(jī),因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展,從而加快了智能儀器的發(fā)展在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,雖然碰到了不少的困難,但是在
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