1、大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）大慶師范學(xué)院 本科生畢業(yè)論文基于單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)院 （系） 物理與電氣信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)電子信息工程（自動(dòng)化方向）研 究 方 向 控制 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 200901071825 指導(dǎo)教師姓名 劉宇 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 副教授 2013年 5月 20 日摘 要病房呼叫系統(tǒng)是住院病人及其家屬在需要醫(yī)務(wù)人員幫助時(shí)，請(qǐng)求值班護(hù)士進(jìn)行護(hù)理的重要呼叫工具，它主要用于協(xié)助醫(yī)院里的病人在病床上方便地呼叫值班人員，可以快速的將病人的請(qǐng)求傳送給值班人員，是提高醫(yī)院的病房護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。隨著社會(huì)節(jié)奏的不斷加快，醫(yī)院行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的追逐成為很多私立醫(yī)院

2、的生存第一要位，提升服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量迫在眉睫，陪護(hù)問(wèn)題一直是醫(yī)患矛盾的主要體現(xiàn)，也是長(zhǎng)期以來(lái)困擾廣大醫(yī)務(wù)服務(wù)者的大問(wèn)題，使用病房呼叫系統(tǒng)，方便患者迅速而快捷的找到醫(yī)生，以節(jié)約患者的珍貴時(shí)間系統(tǒng)的核心是at89c51單片機(jī)。還有其它輔助硬件電路，矩陣鍵盤(pán)、LED顯示電路.地址鎖存器以及譯碼器等。個(gè)個(gè)房間的病人要呼叫護(hù)士可以按自己床邊的按鍵，此時(shí)值班室會(huì)有蜂鳴器響，相應(yīng)的指示燈亮，并且在值班室的數(shù)碼管上顯示床位號(hào)。信號(hào)通過(guò)矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行輸入，在用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)，對(duì)鍵盤(pán)信號(hào)的獲取非常重要。在本篇論文之中每個(gè)病房的病床旁都有一個(gè)呼叫按鈕，當(dāng)患者有需要醫(yī)務(wù)人員幫助時(shí)，按下呼叫鍵，此時(shí) 值班室的顯示屏

3、可顯示此患者的床位號(hào)，多人使用時(shí)可以根據(jù)病人是否是重癥病床而產(chǎn)生優(yōu)先級(jí)別，醫(yī)護(hù)人員按下“響應(yīng)”鍵取消當(dāng)前呼叫。關(guān)鍵詞：AT89C51；矩陣鍵盤(pán)；LED；病床呼叫；蜂鳴器AbstractWard call system inpatient request the duty doctor or nurse care emergency call communication tools, it is mainly used to assist patients in hospitals to easily call the duty officer in the bed, the patient&#

4、39;s request sent to the staff on duty, necessary equipment to improve the level of hospital ward care. With the accelerating pace of social, increasingly fierce competition in the hospital industry, the pursuit of money to the survival of many private hospitals first, improve service levels and qua

5、lity of service is imminent accompany the issue has been the main manifestation of the doctor-patient conflicts , is also a big problem has long plagued the majority of medical services, ward call system to facilitate the quick and fast patients to find a doctor to save the patient's precious ti

6、meThe core of the system is the AT89C51 microcontroller. As well as other auxiliary hardware circuit, matrix keyboard, LED display circuit address latch and decoder. Patients in all the room you want to call the nurse by his bedside button, the duty room will be the buzzer sounds, the corresponding

7、indicator light, and the number of beds in the duty room of the digital tube display. Matrix keyboard input signal, which is the key to programming.In this design, each bed has a button, when patients are in urgent need, press the button, the display of the duty room to display the patient's bed

8、 number, people can use is based on the patient to the intensive care bed a priority, health care workers "Response" key is pressed to cancel the current call.Keywords: AT89C51; matrix keyboard; LED; Call of beds; buzzer 目錄第一章 前 言5第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)72.1 功能與方案確定72.1.1 功能要求72.1.2 方案論證72.1.3 總體結(jié)構(gòu)框圖8第

9、三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1 硬件構(gòu)成示意圖93.2 單片機(jī)簡(jiǎn)介93.3 主要單元模塊介紹103.3.1 控制器AT89C51103.3.2鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)133.3.3顯示電路設(shè)計(jì)143.3.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)183.3.5控制電路設(shè)計(jì)19第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)194.1 系統(tǒng)軟件環(huán)境介紹194.1.1 KEIL_C194.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)204.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖204.2.2 線(xiàn)反轉(zhuǎn)法流程圖21第五章 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果225.1 硬件組成圖及其功能說(shuō)明235.2 功能實(shí)現(xiàn)組成圖及其功能說(shuō)明24結(jié) 論27參考文獻(xiàn)28謝辭28附 錄29II第一章 前 言病床呼叫系統(tǒng)是一種緊急呼叫工具，在醫(yī)院等公共場(chǎng)

10、所有著廣泛的應(yīng)用，用來(lái)保持住院病人和醫(yī)務(wù)人員取得聯(lián)系的重要呼叫工具，能夠在很大程度上提高醫(yī)院的人文服務(wù)質(zhì)量，有利于創(chuàng)建和諧醫(yī)院。病床呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到病員的安危，以及病人對(duì)醫(yī)院服務(wù)的滿(mǎn)意程度，對(duì)于服務(wù)是否到位的問(wèn)題受到了許多醫(yī)院的廣泛關(guān)注。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一些大型醫(yī)院都有了比較智能的病房呼叫系統(tǒng)，但是有些小醫(yī)院還沒(méi)有安裝病房呼叫系統(tǒng)，這不僅僅影響了醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量，也給住院人及他們的家屬帶來(lái)了很多的弊端。有時(shí)甚至出現(xiàn)病人緊急情況時(shí)，而找不到值班醫(yī)生或護(hù)士，在醫(yī)院重癥住院的病人，在家人不在身邊的一段時(shí)間內(nèi)想在點(diǎn)滴后尋找人來(lái)拔針，如果這時(shí)沒(méi)有病房呼叫系統(tǒng)，病人

11、將會(huì)出現(xiàn)血液倒流的現(xiàn)象，將會(huì)及其危險(xiǎn)。病房呼叫系統(tǒng)一般分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是接線(xiàn)的，一類(lèi)是無(wú)線(xiàn)的，無(wú)線(xiàn)的病房呼叫系統(tǒng)由于沒(méi)有線(xiàn)路連接的問(wèn)題，使得接線(xiàn)變得極其簡(jiǎn)單，但是由于其沒(méi)有線(xiàn)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(xiàn)呼叫系統(tǒng)也是比較昂貴的一種手段，并且無(wú)線(xiàn)電波會(huì)干擾其他醫(yī)療儀器設(shè)備。該篇文章采用有線(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)，成本較低，對(duì)于一些收入較少的小型醫(yī)院，是非常好的選擇之一，但受到布線(xiàn)較多，影響外觀(guān)觀(guān)察效果，故不適宜較大的醫(yī)院進(jìn)行使用。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。以便病人能夠在第一時(shí)間得到最有效的幫助，當(dāng)今病房呼叫系統(tǒng)正在逐步地向智能化發(fā)展，它可以和

12、攝像機(jī)，以及通話(huà)機(jī)一起使用，當(dāng)病人按下開(kāi)關(guān)時(shí)，在護(hù)士值班室的屏幕上第一時(shí)間看到病以及其周邊的情況，并且可以通過(guò)對(duì)講機(jī)等設(shè)備，直接和住院人員進(jìn)行及時(shí)快捷溝通。第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1 功能與方案確定2.1.1 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。2若有多個(gè)病床呼叫就循環(huán)顯示；如是重癥室患者按鈴則可以?xún)?yōu)于其他普通患者。3護(hù)士按下接收鍵后數(shù)碼管熄滅，鈴聲停止。2.1.2 方案論證方案一：使用at89c51單片機(jī)外加作地址鎖存用的兩塊地址鎖存器74HC573芯片，以及兩塊共陰極八段數(shù)碼管，可構(gòu)成一個(gè)基本的顯示電路。

13、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(xiàn)分別與一個(gè)8位的輸出鎖存器相連接。對(duì)于鍵盤(pán)采用獨(dú)立式鍵盤(pán)接口，對(duì)于該種接法，使得編程變得非常簡(jiǎn)單，但是由于我們?cè)谠摯握n設(shè)中需要大量按鍵，所以我們還要使用大量外擴(kuò)電路來(lái)增加IO口的數(shù)目。方案二：用at89c511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

14、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。以此為基礎(chǔ)，以配置以4行4列矩陣鍵盤(pán)的輸入電路，數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)形式顯示，不但可以節(jié)約外部芯片而且還可以節(jié)省IO口，只是在軟件編程較靜態(tài)顯示方式較難一些，同時(shí)鍵盤(pán)變?yōu)榫仃囨I盤(pán)可以將原來(lái)由16個(gè)IO口控制的獨(dú)立按鍵，來(lái)變成由8個(gè)IO口控制的行列式4*4矩陣鍵盤(pán)，在按鍵的識(shí)別的方法上來(lái)使用線(xiàn)反轉(zhuǎn)發(fā)，這樣的話(huà)就可以不擴(kuò)展I/O芯片而由at89c51自身I/O口實(shí)現(xiàn)上述功能, 即用P1口的八個(gè)端口作為L(zhǎng)ED的段選,用P2口的做鍵盤(pán)電路的接口。用P35，P36，P37作為數(shù)碼管的片選線(xiàn)。綜上所述，方案一中鍵盤(pán)顯示采用

15、獨(dú)立按鍵形式，其軟件實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但硬件電路過(guò)于復(fù)雜，沒(méi)有合理利用單片機(jī)的I/O2在用靜態(tài)方式驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管時(shí)，也有過(guò)多的外圍硬件，雖然編程方面簡(jiǎn)單了許多，但是大量的外圍電路，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)增加了不少障礙，而方案二外圍電路非常簡(jiǎn)單易懂，雖然軟件實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難，但是這有利于我們對(duì)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，綜合比較幾個(gè)方面來(lái)看本文選取第二個(gè)方案。2.1.3 總體結(jié)構(gòu)框圖輸入部分鍵盤(pán)輸入 控制器AT89C511輸出部分LED顯示圖2-1 病房呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖框架模塊功能描述：1.輸入部分包括矩陣鍵盤(pán)輸入，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。2微處理器采用常見(jiàn)的AT89C51單片機(jī)為控制核心

16、，通過(guò)c語(yǔ)言軟件3編程，對(duì)即刻收集到片外信息進(jìn)行處理，分析，同時(shí)對(duì)外部電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。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(guān)的印象，并且輔助以由蜂鳴器組成的報(bào)警電路。4系統(tǒng)過(guò)程的綜述：矩陣鍵盤(pán)在外部向單片機(jī)內(nèi)部輸入信號(hào)，AT89C51單片機(jī)收到信號(hào)后進(jìn)行精細(xì)的處理，通過(guò)輸出系統(tǒng)將信號(hào)顯示在兩位一體數(shù)碼管上，并且驅(qū)動(dòng)蜂鳴器4來(lái)形成報(bào)警電路，此時(shí)值班室的護(hù)士可以通過(guò)按鍵進(jìn)行中斷調(diào)節(jié)，來(lái)終止剛才的呼叫。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件構(gòu)成示意圖圖3-1 硬件構(gòu)成示意圖3.2 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

17、片機(jī)一詞最初源于“Single Chip Microcomputer”，簡(jiǎn)稱(chēng)SCM5。隨著單片機(jī)在整體技術(shù)層面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的進(jìn)步，其控制能力與日劇曾，國(guó)際上逐漸采用“MCU”（Micro Controller Unit,微控制器）來(lái)代替SCM。單片機(jī)的發(fā)展歷史大致分為4個(gè)階段。第一階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)的艱難的摸索階段。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。第二階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)的完善階段。Intel公司在MCS-48的基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的MCS-51單片機(jī)系列。它在很多方面都奠定了非常典型的以及非常通用的總線(xiàn)型單片機(jī)：第三階段：向微控制器發(fā)展的階段。這一階段主要是為了滿(mǎn)足測(cè)控系

18、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。第四階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)的全方位全面發(fā)展階段。由于許多大型的廠(chǎng)商包括大半導(dǎo)體以及大電氣廠(chǎng)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)。隨著單片機(jī)在工業(yè)商業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)深入的發(fā)展和應(yīng)用，隨著時(shí)間的推移，逐漸出現(xiàn)了大尋址范圍、高強(qiáng)運(yùn)算能力的8位、16位、32位等通用型單片機(jī)以及價(jià)格比較便宜的專(zhuān)用型不能軟件編程的單片機(jī)，還有功能及其全面的各種單片機(jī)系統(tǒng)模塊。3.3 主要單元模塊介紹3.3.1 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1

19、28 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)MCS-51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。主要特性：1與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；24K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器；31000次擦寫(xiě)周期 三全靜態(tài)操作:0Hz-24MHz ；4三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 5128×8字節(jié)內(nèi)部RAM； 632個(gè)可編程I/O口線(xiàn)；72個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器； 85個(gè)中斷源，兩級(jí)中斷優(yōu)先權(quán) 輸入輸出引腳AT89C51引

20、腳如圖3-2示：圖2-2 AT89C51引腳圖圖3-2AT89C51引腳P0：P0口在擴(kuò)展外部存貯器以及I/O口接口芯片時(shí)，P0口作為地址總線(xiàn)的低八位以及數(shù)據(jù)總線(xiàn)的分時(shí)復(fù)用端口，P0口也可以作為通用的I/O端口來(lái)使用，但需要加上上拉電阻，大約在5-8k。P1：P1口8位為準(zhǔn)雙向I/O口，具有自己的拉電阻。P2：P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻，當(dāng)單片機(jī)外部擴(kuò)展存貯器以及IO口時(shí)，P2可以將高8位地址輸出進(jìn)行使用。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。引腳第二功能說(shuō)明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)輸入口P3.1TXD串行數(shù)據(jù)輸出口P3

21、.2INTO外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通輸出P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出表3-1VCC：電源端，一般接5V；GND：電源地；XTAL1，XTAL2：外接晶體振蕩器，常常選擇12M；需加微調(diào)電容，一般選擇為30pF；RST/VPD：復(fù)位端，平時(shí)為低電平；ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)端；EA/Vpp：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端7。復(fù)位電路：RST管腳是復(fù)位信號(hào)使能端，高電平有效。當(dāng)持續(xù)給予高于兩個(gè)周期的高電平時(shí)就能達(dá)到復(fù)位的效果，采用按鍵復(fù)位。進(jìn)行手動(dòng)

22、復(fù)位，以節(jié)省資源，圖3-3 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。該系統(tǒng)采用內(nèi)部XTAL1和XTAL2外部石英晶體作為計(jì)時(shí)元素，內(nèi)部反相放大器自激振蕩產(chǎn)生時(shí)鐘。振蕩脈沖頻率的時(shí)鐘發(fā)生器。電容30pF。如圖3-4所示。圖3-4 時(shí)鐘電路3.3.2鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)1矩陣式鍵盤(pán)本次課設(shè)中沒(méi)有使用獨(dú)立式鍵盤(pán)，由于其占用過(guò)多的IO口，我們采用矩陣鍵盤(pán)，如果存在n*n個(gè)按鍵鍵，則采用矩陣式結(jié)構(gòu)以后，那么久只需要要n+n條引線(xiàn)就可以了。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(xiàn)便可以了

23、。2鍵的識(shí)別按鍵的識(shí)別方法有掃描法和線(xiàn)反轉(zhuǎn)法，本文采用線(xiàn)反轉(zhuǎn)發(fā)。線(xiàn)反轉(zhuǎn)法的原理：線(xiàn)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。這里為了敘述方便，敘述4×4=16鍵的鍵盤(pán)。圖3-5是行反轉(zhuǎn)法的工作示意圖8。 圖3-5 線(xiàn)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(xiàn)1.2.3.4接四個(gè)并行I/O口，P2.0，P2.1 ，P2.2 ，P2.3，讓列線(xiàn)5.6.7.8接四個(gè)并行I/O口P2.0 P2.4. P2.5.P2.6. P2.7.采用線(xiàn)反轉(zhuǎn)法的具體操作步驟如下，先讓行線(xiàn)編程為輸入線(xiàn)，列線(xiàn)編程為

24、輸出線(xiàn)，將輸入線(xiàn)全設(shè)置為高電平，將輸出線(xiàn)設(shè)置為低電平，那么當(dāng)有某一個(gè)按鍵被按下時(shí)，則該按鍵所在的行線(xiàn)電平由高電平變化到低電平，然后可精確的找到按鍵所在的行數(shù)，然后再將輸入輸出線(xiàn)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，將列線(xiàn)作為高電平的輸入線(xiàn)，將行線(xiàn)作為低電平的輸出線(xiàn)，那么當(dāng)有某一個(gè)按鍵被按下時(shí)，則該按鍵所在的列線(xiàn)電平由高電平轉(zhuǎn)化到低電平，然后可確定該按鍵所在的列，經(jīng)過(guò)上述兩步，就可以精確的的確定按鍵位置。3.3.3顯示電路設(shè)計(jì)1LED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的正向工

25、作電壓降一般在1.2-2.6V，發(fā)光工作電流在5mA-20mA，發(fā)光強(qiáng)度基本上與正向的電流成一定的正比例，所以電路使用過(guò)程中需要串講電阻。LED對(duì)脈沖工作狀態(tài)比較適合，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。LED顯示器有單個(gè)、七段，8段和點(diǎn)陣式幾種類(lèi)型，本設(shè)計(jì)將使用8段LED顯示器。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。為適用于不同電路進(jìn)行使用，為了方便高低電平的驅(qū)動(dòng)，有共陰，共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，如圖所示。用七段LED數(shù)碼管可組成0-9數(shù)字和a-f字母9，圖3-6 LED顯示器的兩種結(jié)構(gòu)為了顯示某

26、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。譯碼有硬件和軟件之差別，硬件譯碼的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)時(shí)間的開(kāi)銷(xiāo)比較小，但硬件開(kāi)支大。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。對(duì)于共陰極數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，它們的所有陰極都接在一起，并且接地，當(dāng)單片機(jī)給出高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)點(diǎn)亮，把需要點(diǎn)亮的二極管全部點(diǎn)亮就會(huì)出現(xiàn)需要的字符，8段共陰LED的數(shù)碼管斷碼如表3-2所示.01234567893FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH表3-2兩位一體共陰數(shù)碼管就是將兩個(gè)單個(gè)的八段數(shù)碼管封裝在一起，將8個(gè)段選用導(dǎo)線(xiàn)連接在一

27、起，行成八跟線(xiàn)，用來(lái)外接信號(hào)來(lái)顯示相應(yīng)的字符，然后將兩根公共線(xiàn)分別接出來(lái)作為數(shù)碼管的片選，也就是只有當(dāng)片選信號(hào)有效時(shí)，數(shù)碼管才會(huì)顯示我們出現(xiàn)的數(shù)字，當(dāng)片選信號(hào)無(wú)效時(shí)，數(shù)碼管不會(huì)顯示我們出現(xiàn)的數(shù)字。3.數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片介紹地址鎖存器74hc573管腳圖（如圖3-7所示）及其功能表（如表3-3所示）D0D1Q1Q0D7D6D5D4D3D2Q7Q6Q5Q3Q4Q2EAGND LEVCC圖3-7地址鎖存器74hc573管腳圖 輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLX不變HXXZX=不用關(guān)心Z=高阻抗表3-3地址鎖存器74hc573功能表38譯碼器74ls138管腳圖及其真值表 A0A1Y1Y0

28、STaSTcSTbD4D3A2Y7Y6Y5Y3Y4Y274ls138圖3-8 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YO-Y7，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。表3-43.3.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)采用三極管來(lái)控制蜂鳴器和發(fā)光二極管串聯(lián)電路的通斷，用單片機(jī)P3.1端口控制，當(dāng)有低電平導(dǎo)通，顯示器顯示床號(hào)的同時(shí)蜂鳴器發(fā)出呼叫聲音。同時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光，電路連接下圖所示。P3.110kVCCGNDSPKLED圖3-9 報(bào)警設(shè)計(jì)3.3.5控制電路設(shè)計(jì)醫(yī)護(hù)值班人員的響應(yīng)按

29、鍵，可以由單片機(jī)的復(fù)位鍵來(lái)充當(dāng)，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”，通過(guò)編程令單片機(jī)執(zhí)行中斷程序,達(dá)到數(shù)碼管熄滅，振鈴?fù)Ｖ拱l(fā)聲的目的。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)軟件環(huán)境介紹4.1.1 KEIL_C于A(yíng)T89C51的控制設(shè)計(jì)，以Keil_c為軟件編程環(huán)境。Keil_c軟件界面如圖3-1所示：圖4-1 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,可以采用以下步驟來(lái)建立一個(gè)c文件并將其保存并生成hex文件，在菜單欄中單擊project選擇new project，然后命名文件并且將其儲(chǔ)存，然后在左側(cè)菜單欄中單擊新建，新建

30、一個(gè)c文件，并且將其保存，這時(shí)工作區(qū)的左側(cè)出現(xiàn)了一個(gè)target1，鼠標(biāo)左鍵單擊target1左側(cè)的+號(hào)，展開(kāi)了target1的下一級(jí)命令，source group1，用鼠標(biāo)左鍵選定該圖標(biāo)，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Add Files to group“source group1”然后彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框，單擊剛才儲(chǔ)存的c文件，鼠標(biāo)左鍵單擊Add按鈕，然后再單擊close按鈕，然后進(jìn)行程序的編寫(xiě)，編寫(xiě)好程序后進(jìn)行編譯和匯編就可以了10。4.2 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(xiàn)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

31、，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。才能讓數(shù)碼管顯示或不顯示，或者讓蜂鳴器響或者是不響。4.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖開(kāi)始設(shè)定初值，程序初始化判斷分支語(yǔ)是否得到返回值掃描程序中得到鍵值在相應(yīng)的case語(yǔ)句中顯示相對(duì)應(yīng)的床位號(hào)碼 NY圖4-2 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

32、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(xiàn)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。4.2.2 線(xiàn)反轉(zhuǎn)法流程圖鍵盤(pán)電路我們按照上面所說(shuō)的矩陣式來(lái)設(shè)計(jì)，在程序中可以先判斷是否有鍵按下，然后在再通過(guò)軟件獲取鍵值，最后由單片機(jī)送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。設(shè)計(jì)流程圖如圖4-3所示。開(kāi)始是否有鍵

33、按下延時(shí)5ms是否有鍵按下獲取鍵值按鍵是否釋放修改對(duì)應(yīng)按鍵運(yùn)算Y N YN YN圖4-3 鍵盤(pán)掃描線(xiàn)反轉(zhuǎn)法程序流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試工作是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中必不可少的一個(gè)過(guò)程，最好是能夠做出實(shí)現(xiàn)論文中所能夠描述的實(shí)體電路，來(lái)充分驗(yàn)證自己方案的可行性，也把抽象的文字表述轉(zhuǎn)化為更為形象具體的具有感官的視覺(jué)效應(yīng)，在實(shí)體物件的制作過(guò)程中你可以充分的實(shí)現(xiàn)論文中的每一處細(xì)節(jié)，讓你的論證更加具有說(shuō)服力，有句話(huà)說(shuō)的好，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)實(shí)體物件的制作可以驗(yàn)證理論是否正確，從而改善和提高自己的理論。5.1 硬件組成圖及其功能說(shuō)明首先我要對(duì)實(shí)物加以說(shuō)明，該病房呼叫系統(tǒng)，以房間為單位，房間號(hào)碼

34、為01.02.03.04，對(duì)應(yīng)實(shí)物中的一二三四行，每個(gè)房間又有01，02，03，04四個(gè)床位。每個(gè)床位號(hào)碼對(duì)應(yīng)一列。其中正面實(shí)物圖如圖5-1所示，反面實(shí)物圖如圖5-2所示.圖5-1 病房呼叫系統(tǒng)實(shí)物正面圖圖5-2病房呼叫系統(tǒng)實(shí)物反面圖5.2 功能實(shí)現(xiàn)組成圖及其功能說(shuō)明我要實(shí)現(xiàn)的功能描述如下（1） 當(dāng)任意一個(gè)按鍵被按下時(shí)，數(shù)碼管顯示其房間號(hào)碼及其床位號(hào)碼，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音，蜂鳴器指示燈亮，持續(xù)時(shí)間大約七秒左右，七秒后如果無(wú)人按響應(yīng)鍵，數(shù)碼管熄滅，蜂鳴器響聲停止，蜂鳴器指示燈滅，當(dāng)我在一號(hào)房間一號(hào)病床按鍵時(shí)，如圖5-3所示.（2） 護(hù)士在值班室聽(tīng)到呼叫，并看見(jiàn)了呼叫病人所在的病房及其病床號(hào)碼后，

35、按下響應(yīng)鍵，有如圖5-4所示效果.（3） 當(dāng)已經(jīng)有病人按下鍵后（如圖5-5所示），這時(shí)有其他房間的病人按呼叫鍵的話(huà)（如圖5-6所示），這時(shí)將不能立刻顯示，而是采用循環(huán)顯示，待已按鍵在7秒鐘顯示完之后，在進(jìn)行自動(dòng)顯示（如圖4-7所示），圖5-3當(dāng)在01號(hào)房間01號(hào)圖5-4當(dāng)護(hù)士在值班室按下響應(yīng)鍵時(shí)圖5-5當(dāng)在01號(hào)房間01號(hào)床按鍵圖5-6當(dāng)在01號(hào)房間01號(hào)床已按鍵，此時(shí)04號(hào)房04號(hào)病床有人按鍵圖5-7 等到0101號(hào)顯示完畢后自動(dòng)顯示剛才的0404病人號(hào)碼結(jié) 論主要工作：熟悉AT89C51單片機(jī)功能及工作特性，對(duì)矩陣鍵盤(pán)的硬件以及軟件編程有了更加升入的了解。掌握了采用地址鎖存器以及38譯碼器

36、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(xiàn)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。存在的問(wèn)題：對(duì)硬件電路中某些芯片以及某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠深入的了解，導(dǎo)致有些問(wèn)題解釋不了，如單片機(jī)的P0口不能作為普通I/0口，必須接5-10k的上拉電阻的原理。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。至此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容已經(jīng)基本得以實(shí)現(xiàn)。此章對(duì)本次課設(shè)

37、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。 參考文獻(xiàn)1 譚浩強(qiáng).MCS-51單片機(jī)應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社,2004：57_622 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社,2000：17_233

38、 李伯成.單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社,2005：337_3464 肖金球.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社,2004：153_1595 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分). 北京：高等教育出版社,1999：112_1196 李勛.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)大學(xué)讀本.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002：75_777張培仁等.MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京.清華大學(xué)出版社,2003：130_1458治剛.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn).北京：清華大學(xué)出版社,2004：130_1339胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，1995：111_12310徐淑華等.單片機(jī)微機(jī)原理及

39、應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1994：336_351謝辭四年的大學(xué)生活也將隨著論文結(jié)束而結(jié)束了。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。如果沒(méi)有你們的幫助，這篇論文將難以順利完成。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。從畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，到畢業(yè)論文的撰寫(xiě)和修改，給我提供了許多十分有益的指導(dǎo)和建議，幫助我開(kāi)拓思路，深入研究。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。我

40、很榮幸生活學(xué)習(xí)在這個(gè)團(tuán)結(jié)，健康，向上的集體中，我也要感謝我的室友們，是你們給予了很多的愛(ài)和關(guān)心，在大學(xué)度過(guò)的這四年給我留下了終生難忘的記憶。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<reg52.h> /*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*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key0=P31;/蜂鳴器控制引腳，當(dāng)其值為1時(shí)關(guān)閉，當(dāng)其為低電平時(shí)響sbit key1=P35;sbit key

41、2=P36;sbit key3=P37;/*數(shù)碼管片選控制信號(hào)35- P37由高位到低位000-011控制從左到又四個(gè)數(shù)碼管的片選*/*- 函數(shù)聲明-*/ uchar keyscan(void);/鍵盤(pán)掃描void delay(uint i); /演示程序unsigned char a;/定義一個(gè)字符形變量，用來(lái)有兩個(gè)人按鍵的循環(huán)顯示。unsigned long int j;/*- 主函數(shù)-*/void main() uchar key; key0=1;/將蜂鳴器控制端P31置為高電平P1=0X00;/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();

42、 /調(diào)用鍵盤(pán)掃描， switch(key) case 0xee:/* 01號(hào)病房01號(hào)病人按鍵，顯示相對(duì)應(yīng)的碼值，程序開(kāi)始*/key0=0;/ 蜂鳴器發(fā)出聲音，蜂鳴器指示燈亮，for(j=1;j<+20000;j+) key1=0; key2=0;key3=0;P1=0x3f; delay(300);key1=0; key2=0;key3=1;P1=0x06; delay(300);key1=0; key2=1;key3=0;P1=0x3f; delay(300);key1=0; key2=1;key3=1;P1=0x06; delay(300);a=keyscan(); /*當(dāng)一個(gè)病床

43、正在呼叫時(shí)，另一個(gè)病床呼叫，將床號(hào)存在a中，程序后面的同理*/key0=1;/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;/將數(shù)碼管熄滅，以下同理break;/* 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*/case 0xde:key0=0;for(j=1;j<+20000;j+) key1=0; key2=0;key3=0;P1=0x3f; delay(300);key1=0; key2=0;key3=1;P1=0x06; delay(300);key1=0; key2=1;key3=0;P1=0x3f; delay(300);key1=0; key2=

44、1;key3=1;P1=0x5b; delay(300);a=keyscan(); /調(diào)用鍵盤(pán)掃描，key0=1;P1=0x00;break;/ 01號(hào)病房02號(hào)病人按鍵，顯示相對(duì)應(yīng)的碼值case 0xbe: key0=0;for(j=1;j<+20000;j+) key1=0; key2=0;key3=0;P1=0x3f; delay(300);key1=0; key2=0;key3=1;P1=0x06; delay(300);key1=0; key2=1;key3=0;P1=0x3f; delay(300);key1=0; key2=1;key3=1;P1=0x4f; delay(300);a=keyscan(); /調(diào)用鍵盤(pán)掃描，key0=1;P1=0x00; break;/0103case 0x7e:key0=0;for(j=1;j<+20000;j+) key1=0; key2=0;key3=0;P1=0x3f; dela