1、課 程 設 計 說 明 書 課程名稱：單片機原理及應用 設計題目： 病床呼叫系統 學 院： 學生姓名： 學 號： 專業班級： 自動化（專升本） 指導教師：課 程 設 計 任 務 書設計題目病床呼叫系統學生姓名 所在學院電子信息與電氣工程學院專業、年級、班 自動化（專升本）設計要求：設計的病房呼叫系統應具有以下要求：1任一病房呼叫，醫護值班室馬上能響應并顯示；2顯示病房床號；3若有多個病床呼叫就循環顯示；4處理完畢后可以清除記錄。學生應完成的工作： 1.制定設計方案，用protel DXP 2004畫出電路圖以及仿真一下看看系統能否正常運行并制作PCB。2.根據設計的系統報所需要的器件，把PCB

2、圖轉化PDF圖打印出來，在銅板上印上電路圖，把印好電路圖的銅板放進過氧化氫、濃硫酸、水的混合溶液中把多余的銅反應掉。按銅板上的電路圖打孔，按原電路圖對應安插器件，用焊錫焊接牢固。認真檢查電路無誤后加載程序看看能否正常運行。參考文獻閱讀：1 張振榮.MCS-51單片機及實用教程M.北京：人民郵電出版社,2000：2312362 康華光.電子技術基礎.北京：高等教育出版社,2000：17233 李伯成.單片機及嵌入式系統.北京：清華大學出版社,2005：337346工作計劃：分發課程設計任務書，完成硬件電路設計與軟件程序設計；用Proteus進行仿真；分發元器件，焊接電路板及燒錄程序；寫課程設計報

3、告及交付實物電路板任務下達日期： 任務完成日期： 指導教師（簽名）： 學生（簽名）： 基于單片機的病床呼叫系統的設計摘 要:病床呼叫系統是患者向值班醫生或護士發出緊急呼叫的工具，要將患者的請求快速傳給值班醫生或護士，并在護士站的監控中心留下準確完整的記錄，是提高醫院和病室護理的重要組成部分。系統是基于51系列的單片機設計的病床呼叫系統。該系統以AT89C52單片機為核心輔以矩陣鍵盤、LED顯示電路和部分簡單模擬和數字電路組成的能夠實現病人和醫護人員之間信息的傳遞。每個病人要呼叫可以按鍵，同時會有蜂鳴器響，不同的數碼管顯示床位號，相應的指示燈亮。此系統能夠為醫院提供一個成本低、效率高、操作方便和

4、易于安裝維護的快捷系統。200字關鍵詞：病床呼叫；AT89C52；矩陣鍵盤；LED目 錄基于單片機的病床呼叫系統的設計第一章設計背景1第二章設計方案22.1 功能與方案確定22.2 框架模塊功能描述3第三章方案實施43.1件構成意圖硬示43.2 單片機簡介43.3 主要單元模塊介紹4第四章系統軟件設計64.1 系統軟件環境介紹64.2 系統程序設計7第五章結果與結論115.1 硬件調試115.2 軟件調試12收獲與致謝13參考文獻14附錄15附錄一；整體電路圖15附錄二.程序16附錄三元器件清單23第一章 設計背景伴隨著醫療體制改革的不斷深化和醫療事業的飛速發展，越來越多的人們需要迅捷、方便地

5、得到醫院的各種各樣的醫療服務，這必將使醫院之間的競爭日趨激烈。這使得衡量一個醫院的綜合水平高低，不再僅僅局限于軟、硬件的建設上，更要比服務。原有的服務體系已不足以適應現代社會需求，謀求適合現代社會需求的客戶服務系統，是所有企事業單位計劃做或正在做的工作。這些工作有利于改善服務量，提高效率并增加企業效益，從而贏得良好的社會聲譽。如何利用先進的信息技術為醫院服務，更大程度的提高醫院的服務質量及利潤，是醫院信息化建設中的一個重要著眼點。醫院的競爭越來越激烈，商業醫院的生存是第一位的，提升檔次和服務質量迫在眉睫，陪護問題一直是醫患矛盾的主體，也是長期困擾衛生系統服務質量的大問題，使用病房呼叫系統，方便

6、病人更快找到醫生，以節約病人的寶貴時間。病床呼叫系統是一種應用于醫院病房、養老院等地方，用來聯系溝通醫護人員和病員的專用呼叫系統，是提高醫院水平的必備設備之一。病床呼叫系統的優劣直接影響到病員的安危，歷來受到各大醫院的普遍重視。它要求及時、準確可靠、簡便可行、利于推廣。目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的醫院病房呼叫系統，主要為兩大類：有線式和無線式。無線式病房呼叫系統不存在鋪設線路的問題，但是可靠性差。本文設計的是有線式的，適合較小的醫院病房使用，具有成本低，易于操作、安裝和維護，而且具有可靠穩定，對其他醫療設備不會產生干擾的特點；但受到布線較多，影響美觀，故不適宜較大的醫院。病床呼叫管

7、理系統便于病員快捷的呼叫護士，縮短人工呼叫的時間。當今病房呼叫系統正在逐步地向智能化發展，它可以和錄像機一起使用，當病人按下開關時，在護士值班室的大屏幕能夠觀察病人的需要。并且可以配備對講機等設備，能夠使病員及時快捷地與醫護人員進行溝通。第二章 設計方案2.1 功能與方案確定1 功能要求本課題主攻方向是使系統實現以下目的：一任一病房呼叫，醫護值班室馬上能響應并顯示；二顯示病房床號；三若有多個病床呼叫就循環顯示；四處理完畢后可以清除記錄。2 方案論證方案一：使用8052單片微機外加作地址鎖存用的一塊8三態鎖存器74LS373芯片和一塊EPROM芯片可構成一個完整的最小微機電路 。以此為基礎，在智

8、能裝置中若要配置多位數碼管顯示器，以及m行n列矩陣鍵盤的話，可通過擴展諸如8255或8279之類的并行1/0芯片來完成，或者通過串行通訊口P3.0(RXD)和P3:1(TXD)經多塊串并，并串轉換電路74LS164和74LS165 IC芯片實現接口。按照一般的設計方法，顯示和鍵盤搜索按下鍵均按動態掃描的方法進行，顯示電路接口由P1口和P2口組成，鍵盤接口由p0口組成。在完成顯示功能過程中，P1口鎖存器顯示字符的八段字形碼，P2口的高6位(P2.7-P2.2)鎖存待顯示字符的位選碼。8052按分時方式執行程序進入到鍵盤搜索時，經P0.0-P0.3輸出鍵盤掃描的行選碼，鍵盤的列輸入由P0.4口的P

9、0.7承擔緩沖功能。利用P0.0-P0.3輸出數據代碼的做法是通過改變程序計數器高6位數值來實現的。方案二：用8052自身接口實現數碼管靜態顯示和鍵盤掃描，使用8051單片微機外加作地址鎖存用的兩塊8三態鎖存器74LS373芯片可構成一個完整的最小微機電路。以此為基礎，在智能裝置中若要配置多位數碼管顯示器，以及m行n列矩陣鍵盤的話，可以不擴展I/O芯片而由8051自身I/O口，實現上述功能, 即用P0口的八個端口作為LED的段選,用P1口做鍵盤電路的接口。綜上所述，方案一中鍵盤顯示均采用動態掃描方式，其軟件實現起來比較簡單，但硬件電路過于復雜，沒有合理利用單片機的I/O而方案二外圍電路簡單，且

10、軟件實現起來也不是太復雜，合理利用單片機I/O口，比較起來本文采用的是方案二。3 總體結構框圖病房呼叫系統結構框圖如圖1輸入部分鍵盤輸入 控制器AT89S52輸出部分LED顯示圖1 病房呼叫系統結構框圖2.2 框架模塊功能描述一.輸入部分包括按鍵輸入，按鍵輸入相當于一個外界的干擾信號，用于向單片機傳輸命令或數據。二.調節電路部分包括晶振和復位，需要時對控制器發出中斷信號，以對系統進行調節。三微處理器采用常見的AT89S52單片機為控制核心，通過軟件編程，對實時采集的信息進行處理，同時也調節電路進行驅動和控制。四輸出部分包括LED顯示電路，將從鍵盤上輸入的信號顯示出來，給人以直觀的印象。五系統過

11、程的綜述：鍵盤（按鈕）輸入信號，AT89S52單片機收到信號后進行處理，通過輸出系統將信號顯示在LED屏上，此時還可以通過按鍵進行中斷調節，顯示會發生相應變化，實際情況出發，人們易于操作。第三章 方案實施3.1件構成意圖硬示圖2 硬件構成示意圖3.2 單片機簡介單片機全稱為單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）,又稱為微控制器（Micro controller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。它是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機，通常片內都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數器、

12、中斷控制、系統時鐘及系統總線等。隨著技術的發展，單片機片內集成的功能越來越強大，并朝著片上系統方向發展。單片機有著體積小、功耗低、功能強、性能價格比高、易于推廣應用等顯著優點，在自動化裝置、智能儀器儀表、過程控制、通信、家用電器等許多領域得到日益廣泛的應用1。3.3 主要單元模塊介紹1 控制器AT89S52 AT89S52是美國ATMEL公司生產的低電壓,高性能CMOS8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統,片內置通用8位中

13、央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強大AT89C52單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。主要特性：一與MCS-51產品指令系統完全兼容；二4K字節可重擦寫Flash閃速存儲器；三1000次擦寫周期 三全靜態操作:0Hz-24MHz ；四三級加密程序存儲器； 五1288字節內部RAM； 六32個可編程I/O口線；七2個16位定時/計數器； 八6個中斷源； 九可編程串行UART通道； 十低功耗空閑和掉電模式。P0P3：通用I/O口；VCC：電源端，一般接5V；GND：電源地；XTAL1，XTAL2：外接晶體振蕩器，不能超過24M；需加微調電容，一般為30pF

14、；RST/VPD：復位端，平時為低電平；ALE/PROG：地址鎖存允許信號端；EA/Vpp：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。復位電路：RST引腳是復位信號輸入端嗎，高電平有效。采用上點復位，因為本系統設計的值班室“響應按鈕”具有復位鍵，所以不需要進行手動復位，以節省資源，如圖3所示圖3 復位設計時鐘電路：時鐘是時序的基礎，AT89C52核片內由一個反相放大器構成振蕩器，可以由它產生時鐘，時鐘可以由兩種方式產生內部方式和外部方式。本系統采用內部方式，在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體作為定時元件，內部反相放大器自激振蕩，產生時鐘。時鐘發生器對振蕩脈沖二分頻。電容采用33pF

15、電容。如圖4所示。圖4 時鐘電路第四章 系統軟件設計4.1 系統軟件環境介紹1 KEIL_C于AT89S52的控制設計，以Keil_c為軟件編程環境，以proteus軟件為電路仿真設計環境。二者的結合為該系統的設計提供有利條件。Keil_c軟件界面如圖5所示：圖5 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。4.2 系統程序設計病房呼叫系統軟件設計均采用模塊化設計，整個程序主要包括主程序、鍵盤掃描程序、顯示程序。所有程序均采用C語言編寫。病房呼叫系統的軟件設計思路說明如下：主程序的作用為程序初始化，顯示病房編號(病房號的獲得在鍵盤掃描程序中實現

16、)，并在多人按鍵時實現循環顯示的功能。通過不斷的掃描，檢查是否有病人呼叫。顯示程序通過掃描64個病床的判斷標志位來決定是否需要顯示床號。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一步確認是哪個按鍵按下或釋放，同時修改相應的標志位，以運用到顯示程序中。1系統主程序流程圖主程序流程圖6給出了系統工作的基本過程，描述了信號的基本流向，起到一個向導的作用。圖6 主程序流程圖主程序程序描述：首先對各存儲單元初始化，設定定時初值，清零鍵，然后繼續掃描鍵盤，如掃描到鍵盤有鍵按下，則進而判斷是哪個床位按下，進而顯示病床號時，要判斷標志位，若已經按下，則不響應，否則顯示病床號。最后，返回掃描鍵值程

17、序，準備下一次的判斷。 2 顯示程序流程圖顯示程序主要是來判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,是十分重要的程序之一。設計流程圖如圖7所示。圖7 顯示程序流程圖顯示程序描述：設定床號顯示標志為biaon,令n從1開始，判斷biaon是否為0，若不為零，表示有病房呼叫，則顯示床號，繼續掃描鍵值判斷是否有別的病房呼叫，若n為0，表示無呼叫，則繼續掃描下一病床編號。3 鍵盤掃描流程圖鍵盤電路設計成4*4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程序進行譯碼，再顯示。設計流程圖如圖8所示。圖8 鍵盤掃描程序流程圖鍵盤掃描程序原理參考行反轉法。首先將列線全部置高，行線置低，再判斷列線是否有低

18、電平，有則代表有按鍵按下，則逐行將電平置低，獲取鍵值。如無按鍵，將再返回判斷，接著重新判斷按鍵是否釋放，若釋放則修改對應的標志，否則返回重新判斷。第五章 結果與結論系統調試工作是系統開發過程中必不可少的一個過程，一個完整的控制系統調試包含控制系統的硬件聯調、軟件聯調、系統仿真、仿真燒錄和現場安裝調試等幾個環節。在系統設計組裝完成后，首先是進行實驗室條件下的系統硬件調試，調試成功后，有了硬件的保證，就容易發現軟件的漏洞，進而促進改進和完善。所有的調試通過后，要進行現場運行并能持續一定的時間，待其中未發現故障后，方可驗收合格，才算完成了整個系統的設計工作5.1 硬件調試下面是我們通過Proteus

19、軟件編程，使對應的軟件仿真模塊變成可視化的控制界面：A.系統初始界面B.鍵入1后界面C.鍵入6后界面（循環顯示） D.按下復位鍵后界面啟動電源，顯示屏顯示0，在按下1號鍵時，界面部分顯示1；如果現在不按清零鍵，再按下6號鍵時，按鍵號循環顯示,可以看出該系統具有記憶功能，以至于不會忽略之前按下的按鍵；圖反映了控制電路的可行性，按復位后則去掉當前界面顯示房間.。綜上所述，本系統實現了主要功能：顯示病床號，亮報警提醒值班人員，若有多個病床同時呼叫，則循環顯示病床號，確保性息不丟失，待值班人員處理呼叫信息。通過ProtuesISIS軟件仿真，能達到上述結論，滿足課題目目的，達到要求。5.2 軟件調試單

20、片機應用系統的軟件調試也沒有規律可循，調試時更多的是憑經驗。軟件調試的主要任務是排查錯誤。通過在KEIL_C編譯器下調試程序，有兩種錯誤，一種邏輯錯誤，也就是語法錯誤，是很容易被發現的，另一種是功能錯誤，是指在沒有語法錯誤的基礎上，由于設計思想或算法的問題導致不能實現軟件功能的一種錯誤。通過這兩方面錯誤，不斷地調試，以及對各模塊的調試，最后組成一個完整的程序。收獲與致謝至此，本設計的主要內容已經完成。本章是在對前面完成的工作進行總結的基礎上，提出今后進一步工作的建議和設想。選擇這個課題，難點為：病人都按開關時，在數碼顯示器能循環顯示病床，這也就是考驗我們對所學知識有比較透徹的了解和我們的耐心。

21、隨著集成電路和計算機技術的迅速發展，使電子儀器的整體水平發生巨大變化。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應用與發展，從而加快了智能儀器的發展在做畢業設計的過程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導以及自己的努力下，終于取得了一定成果。一、 主要工作及結論1、熟悉AT89S52單片機功能及工作特性，掌握其接口擴展方法。2、對鍵盤和顯示器進行選型比較，得出各種型號優劣比。3、采用面向對象的思想，分層次、分模塊構建設計的總體框架。二、 存在的問題1、電子電路的設計中對各種影響因素的考慮不夠完全。2、系統設計不夠優化，有待改善。如顯示屏上數字有閃爍跡象，顯示程序仍可完善；又如系

22、統可增加優先級的設定，方便處理急救病人。單片機原理及應用課程也將隨著課程設計結束而結束了。在這里我要向那些曾經給予我關心和幫助的老師、同學和朋友們致以誠摯的謝意。如果沒有他們的幫助，這篇課程設計將難以順利完成。首先要感謝我的指導老師程萬里的耐心指導，程老師治學嚴謹，平易近人。從課程設計工作的進行，到課程設計的撰寫和修改，給我提供了許多十分有益的指導和建議，幫助我開拓思路，深入研究。也向所有教導和關心過我的領導老師致以最誠摯的謝意！衷心的希望老師們都能事業順利，桃李芬芳！感謝身邊的同學對我的幫助，他們使我在設計過程中得到許多啟示。我很榮幸生活學習在這個團結，健康，向上的集體中，在大學度過的這一學

23、期給我留下了終生難忘的記憶。參考文獻1 譚浩強.MCS-51單片機應用教程.北京：清華大學出版社,2004：57622 張振榮.MCS-51單片機及實用教程.北京：人民郵電出版社,2000：2312363 康華光.電子技術基礎.北京：高等教育出版社,2000：17234 李伯成.單片機及嵌入式系統.北京：清華大學出版社,2005：3373465 肖金球.單片機原理與接口技術.北京：清華大學出版社,2004：1531596 王環,張亞寧 .單片機程序設計實例.北京：清華大學出版社,2003：5205247 康華光.電子技術基礎(模擬部分). 北京：高等教育出版社,1999：1121198 李勛.

24、單片機微型計算機大學讀本.北京：北京航空航天大學出版社,2002：75779 丁元杰.單片微機原理及應用.北京：機械工業出版社,1996:25627610何立民.單片機應用技術選編.北京：航空航天大學出版社,1996.218224附 錄附錄一：整體電路圖附錄二：程序#includesbitkey =P33;sbitbeepEn = P37;sbitlowBit = P31;sbithighBit = P30;sbitrow0=P10;sbitrow1=P11;sbitrow2=P12;sbitrow3=P13;sbitlin0=P14;sbit lin1=P15;sbit lin2=P16;s

25、bitlin3=P17;unsigned char displayKeyNumber16 = 0x00;unsigned char linNumber4 = 0x00;unsigned char rowNumber4 = 0x00;unsigned inttime1SCount;unsigned chartime5MsCount;unsigned chartime10MsCount;unsigned charkeyTurnOnCount;unsigned chardisplayCount;unsigned chardisplayNumber;unsigned char time5MsCount

26、1;bittime1MsFlage;bittime1SFlage;bittime5MsFlage;bittime5MsFlage1;bittime10MsFlage;bitbitSelect;const unsigned char code table11 = 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff;/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,空void gpioInit(void)P0 = 0xff;P1 = 0xff;P2 = 0xff;P3 = 0x7c;void time0Init(void) TH0 = (65536

27、-5000)/256; TL0 = (65536-5000)%256; /定時10MS TMOD = 0x01; /T0定時 void time0Start(void) TR0 = 1;/啟動計時器1 ET0 = 1; EA = 1; void time0IRQ(void) interrupt 1 using 0 TH0 = (65536-5000)/256; TL0 = (65536-5000)%256; /定時1MS time1SCount+;if(time1SCount = 100) time1SCount = 0; time1SFlage = 1; time5MsCount+;if(t

28、ime5MsCount = 5)time5MsCount = 0;time5MsFlage = 1;time10MsCount+;if(time10MsCount = 5)time10MsCount = 0;time10MsFlage = 1;void scanKey(void)unsigned chari;if(time10MsFlage = 0)return;time10MsFlage = 0;if(key = 0)keyTurnOnCount+;else /keyTurnOffCount+;if(keyTurnOnCount 0)&(keyTurnOnCount 50)keyTurnOn

29、Count = 0;displayCount = 0;for(i = 0;i = displayCount)displayNumber = 0;bitSelect = 1;if(bitSelect = 0)highBit = 1;lowBit = 0; /點亮數碼管1P0 = tabledisplayKeyNumberdisplayNumber / 10; /顯示十位 else highBit = 0;lowBit = 1; /點亮數碼管2P0 = tabledisplayKeyNumber displayNumber%10; /顯示個位 void beep()if(displayCount 0)beepEn = 1;void judgeKeyNumber(void)unsigned char i,z,a,temp;bit repeatFlage;P1 = 0xf0;if(lin0 = 0)linNumber0 = 0xf0;else linNumber0 = 0;if(lin1 = 0)linNumber1 = 0xf0;else