1、單片機課程設計課題： 系 別：電氣與信息工程學院專 業：電子信息工程 姓 名： 學 號： 華南理工2014年01月01日17 / 23文檔可自由編輯打印成果評定·一、指導老師評語（依據同學設計報告質量、答辯情況及其平時表現綜合評定）。二、評分評分項目設計報告評分答辯評分平時表現評分合 計 （100分）任務完成情 況（20分）課程設計報告質量（40分）表達情況（10分）回答問題情 況（10分）工作態度與紀律（10分）獨立工作能力（10分）得分課程設計成果評定班級 姓名 學號成果： 分（折合等級 ）指導老師簽字 年 月 日目 錄一、設計目的2二、設計要求2三、總體設計1四、各部分電路設計

2、2五、整體電路圖5六、設計總結7參考文獻10附1 源程序代碼11一、設計目的 病房呼叫系統是病人懇求值班醫生或護士進行診斷或護理的緊急呼叫工具。它的實際意義在于能夠為醫院供應一個成本低、不簡單、生產和安裝便利的簡潔快捷病房呼叫系統，便利病人更快找到醫生，以節省病人的珍貴時間。它主要用于協助醫院病員在病床上便利地呼叫醫務人員，可將病人的懇求快速傳送給值班醫生或護士，是提高醫院和病房護理水平的必備設備之一。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，陪護問題始終是醫患沖突的主體，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，可以便利病人更快地找到醫生，以節

3、省病人的珍貴時間。因此該系統具有很大的應用前景和寬闊的市場進展空間。本設計是基于51系列的單片機設計的病房呼叫系統。在該設計中每個患者床頭都有一個按鍵，當患者有需要的時候，按下按鍵，此時，值班室的系統板上會顯示此患者的床位號，并且為了提醒效果更好會震鈴3秒。此時，值班室的護士會看到哪個病房的患者又需要，然后護士按下“響應”鍵取消當前呼叫。 本系統是一個64個床位的的病房呼叫系統，核心部件選擇內部存儲資源豐富的AT89C51單片機， 輸入接受8×8矩陣鍵盤。顯示接受2位7段共陰極LED動態顯示，復位電路接受上電加按鈕復位，時鐘接受12MHz晶體振蕩電路。編程語言方面針對病房呼叫系統程序

4、比較簡潔，接口可以不通過擴展而實現，而且考慮到匯編的語言對端口的操作比較直觀，故接受匯編語言，由于接受AT89C51單片機內部有充足的程序存儲單元和數據存儲單元，因此不需要進行外圍存儲擴展。又接受了直觀的匯編語言，故該系統具有安裝便利，成本低等特點.二、設計要求（1） 設計一個可容64張床位的病房呼叫系統。（2） 要求每個床位都有一個按鈕，當患者需要呼叫護士時，按下按鈕。此時護士值班室內的呼叫系統板上顯示該患者的床位號，并振鈴3秒。（3） 當護士按下“響應”鍵時，取消當前呼叫。三、總體設計1、總體框圖上電按鍵復位（復位電路）單片機AT89C518*8按鍵電路（鍵盤電路）數碼管顯示電路振鈴響應電

5、路按鍵響應電路2、框架模塊功能描述（1）上電按鍵復位（復位電路）：該部分包括晶振和復位，需要時對掌握器發出中斷信號，以對系統進行調節。（2）8*8按鍵電路（鍵盤電路）：鍵盤電路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。（3）單片機AT89C51：總體電路的掌握核心，通過軟件編程，對實時采集的信息進行處理，同時也對調節電路進行驅動和掌握。（4）數碼管顯示電路：將從鍵盤上輸入的信號顯示出來，給人以直觀的印象。（5）振鈴響應電路：用于LED數碼管上顯示按鍵數值，同時振鈴。（6）按鍵響應電路：用于對數碼管上顯示的數值復位，對單片機程序清零。因該系統需要比較多的輸入、輸出口，所以接受內部

6、存儲資源和I/O口比較多的MCS-51指令系列的AT89C51單片機，2位LED動態顯示，需要8根數據線，接受P0口作為數據線，P3口的P3.0，P3.1作為線選，相當于地址線，選擇其中一位顯示，P3.2口作為中斷1的專門接口外接一個接地的按鈕以實現護士響應該患者的懇求產生中斷。依據要求至少有64個病房的輸入要求的，接受8×8矩陣鍵盤，接受矩陣鍵盤也是利用軟件節省硬件，利用內部ROM，進行循環查詢。揚聲器可以用一個準IO口，這里接受P0的第八口P3.7。接受AT89C51作為運算和掌握單元完全滿足系統的需求。四、各部分電路設計1、復位電路RST引腳是復位信號輸入端，高電平有效。接受上

7、電加按鈕復位，由于本系統設計考慮到該系統比較重要，所以除了接受上電復位的方式外，應該還有按鈕復位備用復位方式以防止系統死機時能。如下圖1所示。圖1 上電加按鈕復位電路2、時鐘電路時鐘是時序的基礎，AT89C51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。本系統接受內部方式，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。電容接受33pF電容。如下圖2所示。 圖2 時鐘電路3、顯示電路LED即發光二極管，它是一種由某種半導體材料制成的PN結，由于摻雜濃度很高，當正相偏置時，會產生大

8、量的電子-空穴復合，把多余的能量釋放為光能。LED顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長（約十萬小時）、響應速度快，顏色豐富（紅、黃、綠等）等特點，是智能儀器最常使用的顯示器。LED顯示器有單個、七段和點陣式幾種類型，本設計將使用2位8段共陰極LED顯示器。P0口作為LED顯示碼輸出端，P3.0、P3.1口接線選端，電路連接圖如圖3所示。 圖3 LED顯示器 4、報警電路接受發光二極管和蜂鳴器相串聯，用三極管加限流電阻作為掌握開關，用單片機P3.7端口掌握，當有高電平導通，顯示器顯示床號的同時蜂鳴器發出“嘀嘀”聲作為呼叫提示。電路連接圖如圖4所示。圖4 報警電路 5、鍵盤電路接受P3口與矩陣8*

9、8鍵盤連接。鍵盤的選用方面，在程序調試時經過橡膠鍵盤與按鈕鍵盤進行比較，雖然橡膠鍵盤的正確率較高，易用性較強，但是由于購買困難最終制作實物時選用經濟、已購買的按鈕開關。仿真圖如圖5。圖5 鍵盤電路6、掌握電路掌握按鍵接p3.3端口，當有呼叫發出時，值班室人員收到相應信息后，可按下“響應按鈕”，通過編程令單片機執行中斷程序。五、整體電路圖1、整體電路圖2、系統初始化及呼叫過程啟動系統后，系統進行初始化，此時，單片機執行SETB EA SETB EX0 SETB IT0 CLR P3.7 MOV 30H,#0FFH LCALL DISPLED當執行以上程序后，進行系統初始化，此時LED數碼管顯示0

10、0，等待呼叫，如下圖6所示。圖6 等待呼叫圖之后，進入鍵盤掃描，端口P2進行鍵盤橫向掃描，初始化后輸出高電平。P0端口掃描鍵盤列向，當有患者按下呼叫鍵按鈕時，按鈕左右電路接通，有信號輸入。此時顯示對應的病房號,如圖7為按下18號鍵。圖7 LED顯示此時，接通LED的端口輸出相應信號，連接響鈴spesker的P3.7端置位，LED顯示按鈕所代表的病床位，響鈴發出報警響聲，提醒值班室人員有病人消失緊急情況。如圖8所示：圖8 呼叫振鈴3、響應過程當有呼叫發出時，值班室人員收到相應信息后，可按下“響應按鈕”，單片機執行中斷程序，程序如下：INTR_0: MOV 30H,#0FFH CLR P3.7護士

11、聽到呼叫時按下呼叫按鈕，如圖9所示：圖9 護士看到呼叫時的響應（按下按鈕）六、設計總結1、設計過程中遇到的問題及解決方法首先選擇這個課題之后，在設計中首先考慮到鍵盤的設計問題，由于這個題目的鍵盤設計是全部題目中最多的，達到了64個按鍵，想到我們剛學習的鍵盤設計知識，沒有接受獨立式鍵盤，由于如果接受這種方案的話I/O口是遠遠不夠用的，于是接受按鈕構造的矩陣式鍵盤，但是矩陣式鍵盤對程序編寫的要求多而且也很麻煩，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急躁。當然在設計的過程中遇到了很多問題，可以說得是困難重重，這究竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足

12、之處，如對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠堅固，比如說wave仿真不嫻熟，Proteus仿真知識及操作、對單片機匯編語言掌握得不好不過通過這次課程設計之后，也學到了很多知識，更重要的是肯定把以前所學過的知識重新溫故，學好用好，學以致用。最后在百般努力下，這次課程設計終究完成了，在設計中遇到了很多編程問題，最后在崔立志老師的辛勤指導下，終究實現了設計的要求。同時，在老師的身上也讓我學得到很多有用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我幫助的全部同學和各位指導老師再次表示忠心的感謝！2、設計體會通過此次設計,我進一步加深了對單片機的理解，使我的編程思想更趨于成熟，編程思路更加開闊。畫完硬件

13、電路圖后我將編譯好的程序載入單片機后我屏住呼吸懷著激動的心情按下了運行鍵，然而我并沒看到我期望看到的結果，心情很是失落。于是我開頭專心排查錯誤，我發現：（1）后面幾行以行為單位的鍵值顯示有重復。（2）兩個LED只有十位能顯示而個位剛上電時亮待有鍵按下時熄滅。（3）有鍵按下時揚聲器并不發聲。（4）護士按鈕不能使外部中斷起作用。（5）鍵盤有鍵按下時鍵盤掃描動作遲緩。對第5個問題我首先想到可能是我的延時程序延時時間太長，于是我將延時時間變短些，果真不出所料單片機對鍵盤的掃描迅速了。但是其它四個問題還是老樣子。對第4個問題當我反復按護士按鈕時發現單片機的INT0引腳始終是高電平不變。此時我頓然想到可能

14、時上拉電阻阻值過大使開關失去了作用，于是我將電阻值改小點，成功的給INT0引腳送入低電平，令我興奮的是外部中斷竟然起作用了，它可以將亮的那個LED熄滅。對第2個問題，顯示床號個位的74LS164移位寄存器的輸入由顯示床號十位的74LS164移位寄存器的最低位數據線供應，我將該最低位數據線不通向LED時，竟然發現顯示床號個位的LED也能正常工作，但是顯示床號十位的LED顯示就消失了殘缺。此問題我最終通過給顯示床號十位的74LS164移位寄存器的最低位數據線接上電阻后再輸入到顯示床號個位的74LS164移位寄存器得以解決。對第3個問題是揚聲器驅動電路沒有起作用，我用一個三極管加一個電阻將此問題解決

15、。當聽到我做的系統發出定時3S的聲音時，我激動不已，心想我成功的將該課題完成了。然而好事多磨，又一個攔路虎消失了，我發現我做的鍵盤第1、3、5、列按鍵待其次次有鍵按下時自動鎖死不起作用了，我知道我的主程序有問題，最后經過專心排查我發現我將MOV A,#00H寫成了MOV A,00H ，MOV A,00H可能將00H單元的不確定數送給A顯然會引起錯誤。將MOV A,00H改為MOV A,#00H后至此我的課程設計已完滿完成。在我解決以上問題的過程中，我提高了理論分析水平，更提高了我的心理承受能力，這是我受益非淺，更堅決了我學好后續課程的信心。參考文獻1 王意崗.病房呼叫系統J.建筑電氣，2004

16、(23)：179-182.2 朱艷華，田行軍，李夏青.基于PL3105的病床呼叫系統設計J.北京石油化工學院學報，2009，17（2）：40-43.3 鄔春明，王艷茹.基于低壓線載波技術的病床呼叫系統J.電子技術應用，2005，31（9）：60-634 何立民.單片機初級教程-單片機基礎M.北京：北京航空航天高校出版社，2006，82（1）：2-35 李朝青.單片機原理及接口技術M.北京：北京航空航天高校出版社，20056 康華光電子技術基礎M. 北京：高等訓練出版社, 2000：17-237 康華光電子技術基礎(模擬部分)M. 北京：高等訓練出版社, 1999：112-1198 丁元杰.單片

17、微機原理及應用M.北京：機械工業出版社, 1996:256-2769 何立民.單片機應用技術選編M.北京:北京：航空航天高校出版社, 1996.21822410張培仁等.MCS-51單片機原理與應用M. 北京.清華高校出版社, 2003：13014511李伯成單片機及嵌入式系統M. 北京：清華高校出版社, 2005：337-34612肖金球單片機原理與接口技術M. 北京：清華高校出版社, 2004：153-15913王環，張亞寧 單片機程序設計實例M 北京：清華高校出版社, 2003：520-52414治剛.單片機應用技術與實訓M. 北京：清華高校出版社, 2004：130-13315胡漢才.

18、單片機原理及接口技術M. 北京：清華高校出版社, 1995：111-12316徐淑華等.單片機微機原理及應用M. 哈爾濱工業高校出版社, 1994：336-351附1 源程序代碼ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTR_0 ORG 0030HMAIN: SETB EA ;初始化系統，EA/EXO/IT0置位 SETB EX0 SETB IT0MAIN1: CLR P3.7 ;P3.7清零 MOV 30H,#0FFH LCALL DISPDP1: LCALL KEY LCALL DISP LJMP DP1KEY: LCALL KS JNZ K1 LCALL

19、DELAY2 ;延時消抖 RETK1: LCALL DELAY2 JNZ K2 LJMP KEYK2: MOV R2,#0FEH MOV P1,#0FFH ;使P1口置高電平 MOV R4,#00HK3: MOV P2,R2LOOP0: JB P1.0,LOOP1 ;掃描按鈕鍵盤 MOV A,#00H LJMP LOOPKLOOP1: JB P1.1,LOOP2 MOV A,#08H LJMP LOOPKLOOP2: JB P1.2,LOOP3 MOV A,#10H LJMP LOOPKLOOP3: JB P1.3,LOOP4 MOV A,#18H LJMP LOOPKLOOP4: JB P1

20、.4,LOOP5 MOV A,#20H LJMP LOOPKLOOP5: JB P1.5,LOOP6 MOV A,#28H LJMP LOOPKLOOP6: JB P1.6,LOOP7 MOV A,#30H LJMP LOOPKLOOP7: JB P1.7,NEXT MOV A,#38HLOOPK: ADD A,R4 ;移位掃描行 PUSH ACCK4: LCALL KS JNZ K4 POP ACC MOV 30H,A SETB P3.7 LCALL DELAY3 CLR P3.7 RETNEXT: INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.7,RET0 RL A MOV R2,A LJMP K3KS: MOV P2,#0FFH MOV P1,#00H MOV A,P2 XRL A,#0FFH R