【正文】 就顯示其很大的優(yōu)越性，可移動，不受位置制約，現(xiàn)今無線傳輸技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，技術(shù)越來越成熟，普遍應(yīng)用到生活、娛樂、學(xué)習(xí)和軍工等領(lǐng) 域，這為無線傳輸技術(shù)與醫(yī)學(xué)臨床的結(jié)合提供了技術(shù)支持。我?，F(xiàn)有的實驗室與設(shè)備也能夠滿足系統(tǒng)硬件制作調(diào)試與軟件仿真的需求。 第二章 設(shè)計材料及方案步驟 設(shè)計材料 根據(jù)本設(shè)計要求，我將使用的設(shè)計材料見表 21。 設(shè)計方案及步驟 針對我要設(shè)計的題目，制定以下方案： 第一步，根據(jù)設(shè)計目的構(gòu)想設(shè)計的原理圖框 架，學(xué)習(xí)設(shè)計中要用到的知識，如無線發(fā)射模塊的原理、編碼解碼，單片機(jī) C 語言編程設(shè)計，數(shù)碼管顯示，使用的芯片引腳工作原理， Proteus 和 Protel 軟件使用等。 第二步，根據(jù)初步設(shè)計的原理圖在 Proteus 上畫出，同時進(jìn)行 Keil C 程序編寫，進(jìn)行軟件仿真、調(diào)試，直到運行成功。 第四步，在 Protel 中繪制原理圖，準(zhǔn)備使用材料，制作封裝， 布線 制作 PCB 板，打印制板，然后將程序下載到制單片機(jī)中，進(jìn)行硬件檢測調(diào)試，如沒有達(dá)到預(yù)期目的，再更換元器件或添加元器件，直到產(chǎn)品調(diào)試成功。 通過努力我們提前做好產(chǎn)品，并實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。 圖 31 系統(tǒng)原理圖 單片機(jī) AT89C51 芯片簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。由于將多功能 8 位 CPU（ Cenctral Processing Unit）和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。外形 及引腳排列如圖 32 所示。 (2) 程序存儲器（ 4KB Flash ROM）。 (4) 4個 8位可編程并行 I/O 口（ P0口、 P1口、 P2口、 P3口）。 (6) 2個可編程的 16位定時器 /計數(shù)器。 (8) 32可編程 I/O 線。 (10) 13個程序加密鎖定位。 AT89C51引腳介紹： (1) VCC（ 40腳）：接 +5V 電源。 (3) XTAL1(19腳 )：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端。本設(shè)計中使用 12M 晶振。 (6) EA/VPP(31腳 )：當(dāng) EA 為高電平時，當(dāng)超出片內(nèi)程序范圍時自動讀取片外程序；當(dāng)EA為低電平時，只讀外部程序內(nèi)容。 (7) P0口： 8位，漏極開路的雙向 I/O 口。也可作為通用的 I/O 口使用，但需要加上拉電阻，這時為準(zhǔn)雙向口。 (8) P1口： 8位，專為用戶使用的準(zhǔn)雙向口，具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)擴(kuò)展外部存儲器及 I/O 口使用時，作為高 8位地址總線。 (10) P3口： 8位，準(zhǔn)雙向口，具有內(nèi)部上拉電阻。 表 31 P3口第二功能 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入口 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出口 INT0 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0 定時器 0外部計數(shù)輸入 T1 定時器 1外部計數(shù)輸入 WR 外部數(shù)據(jù)寫選通輸出 RD 外部數(shù)據(jù)讀選通輸出 硬件模塊設(shè)計 由圖 31 系統(tǒng)原理框圖可知，整個系統(tǒng)分為五個模塊：無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、聲音報警模塊、指示燈顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊，主控芯片是單片機(jī)，本設(shè)計使用 Atmel公司的 AT89C51，編程控制周邊外設(shè)。在繪制好系統(tǒng)原理框圖 后，就要設(shè)計各個模塊的電路圖并編程實現(xiàn)模塊功能，這兩步是同時進(jìn)行，由系統(tǒng)原理框圖我設(shè)計了 proteus 仿真原理圖，如圖 33 所示。 圖 34 Protel原理圖 下面將簡單的介紹各個模塊設(shè)計方案。接收模塊四路輸出，高電平電壓約為 5V，電流約為 2mA，可與單片及對接，或加一級放大驅(qū)動繼電器或小型直流電機(jī)。 圖 35 無線發(fā)射模塊 發(fā)射模塊有密碼保證功能，最多可以編 6 個數(shù)據(jù)碼和 6561 個地址碼，使重復(fù)的機(jī)會大大減少。設(shè)置地址碼的原則是：同一個系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不 同的地址碼加以區(qū)分。接收頭將接收的信號輸入 PT2272的 14 引腳（ DIN）， PT2272 對接收到的信號解碼。 圖 36 無線接收模塊 引腳定義： ? VT——解碼有效指示輸出腳； ? D0D3——四個控制信號輸出引腳； ? VCC——+5V； ? GND——負(fù)極、地； ? ANT 天線，用 2428CM 長的導(dǎo)線。圖中四個按鍵是對應(yīng)四個床位的回復(fù)鍵，與經(jīng)過反相后的無線信號輸入 8 位與門 4068 芯片中， 4068 的 1 號引腳接到 int0 端口，當(dāng)有病人呼叫時， int0 由高電平變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)外部中斷 0 進(jìn)入中斷處理程序。于是就又在 Proteus 中進(jìn)行仿真，在 14 號鍵盤后加上反相器，結(jié)果在沒按下時 int0 端口就已經(jīng)是低電平，中斷無法觸發(fā)，分析原因，是由于實物中接受模塊是處于連通狀態(tài)，是有低電平信號的，仿真時鍵盤在沒有按下時處于斷路狀態(tài)，而無法實現(xiàn)在不按時為低電平按下時為高電平，所以，仿真不能實現(xiàn) 。 顯示模塊如圖 38 所示，由 CD4511 和數(shù)碼管組成，把病床號顯示到數(shù)碼管上。 圖 38 數(shù)碼管顯示模塊 每個床位都有與之對應(yīng)的指示燈，當(dāng)有病人呼叫時，其對應(yīng)的指示燈亮，直到護(hù)士應(yīng)答回復(fù)，指示燈用發(fā)光二極管實現(xiàn)，分別接在 P2 口的 引腳上，每個指示燈串聯(lián)一個300Ω電阻，起限流 作 用，防止電 流 過大損壞二極管，模塊圖如圖 39 所示。利用三極管當(dāng)做開關(guān)電路可以保護(hù)單片機(jī)，還可以起到放大電流的作用，當(dāng)三極管基極為低電平時，發(fā)射極截止，為高電平時，發(fā)射極導(dǎo)通。 圖 310 聲音模塊 設(shè)計時 R20 的 電阻不能過大，先用較大的電阻進(jìn)行 硬件調(diào)試， 如果 測 得 按下 呼叫 鍵后R20 兩端電壓小 ，那么 三極管基極電流就小 ， 蜂鳴器的聲音 就會 小， 就要改用小一點的。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 單片機(jī) C 語言程序設(shè)計步驟 程序設(shè)計步驟 包括 繪制程序流程圖，編寫程序，運行調(diào)試，仿真模擬，硬件調(diào)試 等步驟 。我將延時子程序定為延時 1ms，程序如下： void delay(uint z) //延時子函數(shù) 1ms { uint x,y。x0。y0。 } 數(shù)碼管顯示子程序 本設(shè)計中使用 CD4511 芯片作為數(shù)碼管顯示的驅(qū)動芯片， CD4511 是一個用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼 —七段碼譯碼器，特點：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流。 CD4511 的引腳圖如圖 41 所示。 CD4511有拒絕偽碼的特點，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù) 9(1001)時，顯示字形也自行消隱。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓 5V 時可使用 300Ω的限流電阻。 ② LT ： 3腳是測試輸入端，當(dāng) LT=1 時，正常顯示；當(dāng) BI=1， LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示 “8”。 ④ A A A A4： 為 8421BCD 碼輸入端。 CD4511 的工作真值表見表 41 。靜態(tài)顯示的特點是每個數(shù)碼管的段選必須接一個 8 位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。這種方法的優(yōu)點是占用 CPU 時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù) 碼管有效。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。 硬件設(shè)計中 LE 端接地，在程序設(shè)計時，我令輸入端 DCBA 均為 1，即令 P1=0xff 來實 現(xiàn)數(shù)碼管的消隱。串聯(lián)的限流電阻為 100Ω。 P1=0xff。 delay(1)。 P1=table[bb]。 } k=0。 delay(400)。 （ 一 ） 、數(shù)碼管初始化 由于使用的數(shù)碼管為共陰極的，所以要想在起先使數(shù)碼管顯示 00，那么兩個數(shù)碼管的片選端都應(yīng)是低電平， 4511 的 ABCD 四個輸入口都應(yīng)該是低電平，因此， P1口應(yīng)為 0x00。因此在初始化時要將 置 0。特殊功能寄存器 TMOD 用于選 擇定時器 /計數(shù) 器 T0、 T1的工作模式和工作方式。 工作方式控制寄存器 TMOD，不能位尋址，其格式如圖 42 所示。 (2) M0、 M1:工作方式選擇位。 C/T=0，為定時器模式； C/T=1 為計數(shù)器模式。 表 42 M M0 工作方式選擇 M1 M0 工作方式 0 0 方式 0，為 13 位定時器 /計數(shù)器 0 1 方式 1，為 16 位定時器 /計數(shù)器 1 0 方式 2， 8 位的常數(shù)自動重裝 的定時器 /計數(shù)器 1 1 方式 3，僅用于 T0，此時 T0 分為兩個 8 位計數(shù)器， T1 停止計數(shù) 定時器的工作方式設(shè)置好以后就要給定時器裝入初值，工作方式不同初值也不同。 (1) 時鐘周期是單片機(jī)時鐘控制信號的基本時間單位。 (2) 機(jī)器周期是 CPU 完成一個基本操作所需要的時間。 (3) 指令周期是執(zhí)行一條指令 所需的時間。 本設(shè)計中，時鐘晶體的頻率為 12MHZ，所以時鐘周期為 1/12M。設(shè)計數(shù)個數(shù)為 N，計數(shù)初值為 X，那么 X=216N， 定時時間 =N12/晶振頻率，所以，定時時間 =（ 216X） 12/晶振頻率。 定時器 /計數(shù)器控制寄存器 TCON，可位尋址，其格式見表 43。 TR0=0，關(guān)閉定時器 0； TR0=1，開啟定時器 0. ② IT0：選擇外部中斷 0 為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式。 本設(shè)計中由于使用按鍵式開關(guān)，產(chǎn)生的是電平脈沖，因此設(shè)置 IT0=1，為跳沿觸發(fā)。 表 44 中斷允許寄存器 IE 的格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 IE EA __ __ ES ET1 EX1 ET0 EX0 位地址 AFH __ __ ACH ANH AAH A9H A8H (1) EA：中斷允許總開關(guān)控制位。 (2) ES：串行口中斷允許位。 (3) ET0：定時器 /計數(shù)器 T0的溢出中斷允許位。 (4) EX0：外部中斷 0 中斷允許位。 AT89C51 復(fù)位后， IE 被清零，所有的中斷請求被禁止。初始化程序如下： void init() //初始化函數(shù) { P1=0x00。 TMOD=0x01。 TL0=0xB0。 EX0=1。 EA=1。程序流程如圖 43 所示。如果采用編程掃描，只能利用單片機(jī)空閑時掃描，如果查詢的頻率低，有可能出現(xiàn)鍵盤輸入漏判現(xiàn)象。以上兩種方式實時性差，掃描頻率高也會對鍵盤硬件有一定的影響。所以本設(shè)計利用中斷掃描方式。 單片機(jī) 的中斷結(jié)構(gòu)圖如圖 44 所示。 中斷響應(yīng)條件： ① 中斷源有中斷請求； ② 此中斷源的中斷允許位為 1； ③ CPU 開中斷（即 EA=1）。 本設(shè)計中，讀取鍵盤狀態(tài)時，要進(jìn)行按鍵檢測和松手檢測，以免 誤判，時間間隔為 5ms。0xff 才不等于 0xff，然后進(jìn)入 while 循環(huán)執(zhí)行 switch case語句，判斷是哪個鍵按下，如果是有病人呼叫則給相應(yīng)的標(biāo)志變量賦值 1，點亮指示燈，開啟蜂鳴器、定時器，由于數(shù)碼管顯示程序是