基 于 单 片 机 的 病 床 呼 叫 系 统 的 设 计.docx

基 于 单 片 机 的 病 床 呼 叫 系 统 的 设 计.docx

《基 于 单 片 机 的 病 床 呼 叫 系 统 的 设 计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基 于 单 片 机 的 病 床 呼 叫 系 统 的 设 计.docx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

基于单片机的病床呼叫系统的设计

毕业设计论文

基于单片机的病床呼叫系统的设计

摘要

病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断、护理的紧急呼叫工具，它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员，可将病人的请求快速传送给值班医生或护士，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。

医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位的，提升档次和服务质量迫在眉睫，陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题，使用病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的宝贵时间

系统是基于51系列的单片机设计的病床呼叫系统。

该系统以AT89C51单片机为核心辅以矩阵键盘、LED显示电路和部分简单模拟和数字电路组成的能够实现病人和医护人员之间信息的传递。

每个病人要呼叫可以按键，同时会有蜂鸣器响，不同的数码管显示床位号，相应的指示灯亮。

这里主要矩阵键盘输入信号，这是编程的关键。

在该设计中每个病房都有一个按键，当患者有需要时，按下按键，此时值班室的显示屏可显示此患者的床位号，多人使用时可实现循环显示，医护人员按下“响应”键取消当前呼叫。

此系统能够为医院提供一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。

关键词：

AT89C51，矩阵键盘，LED，病床呼叫

DESIGNOFWARDSCALLSYSTEM

BASEDONMICROCONTROLLER

ABSTRACT

Wardcallsystemisthepatient'srequesttothedoctorondutyornurseemergencycalltoolsfordiagnosis,care,anditismainlyusedtoassistthehospitalpatientinthebedeasilycallthemedicalstaff,thepatient'srequestcanbequicklysenttothedutydoctorornurseistoimproveoneoftheessentialequipmentofhospitalandwardlevelofcare.Increasinglyfiercecompetitioninthehospital,commercialhospitalsurvivalisthefirsttoenhancethegradeandqualityofserviceisimminent,accompanytheissuehasbeenthemainbodyofthepatientconflict,butalsolong-troubledhealthsystemqualityofserviceissues,usingthewardcallsystemmoreconvenientforpatientstofindadoctortosavethevaluabletimeofthepatient.

Thesystemisawardcallsystembasedonthe51seriesmicro-chipdesign.Thesy-stemusesAT89C51micro-controllerasthecore,supplementedbymatrixkeyboard,LEDdotmatrixdisplayofasimplecircuitandsomeanaloganddigitalcircuitstoachievethetransferofinformationbetweenpatientsandhealthcare.

Inthisdesign,eachwardhasabutton,whenpatientsinneed,pressthebutton,thedisplayofthedutyroomtodisplaythenumberofbedsinthispatient,peopleusetoachievecirculardisplay,pressthemedicalstaff"response"tocancelthecurrentcall.Thissystemcanprovidealowcost,highefficiency,easyoperationandeasyinstallationandmaintenancesystemforthehospital.

KEYWORD:

AT89C51，matrixkeyboard,LED,wardcall

目录

前言1

第一章系统整体设计2

§1.1功能与方案确定2

§1.1.1功能要求2

§1.1.2方案论证2

§1.1.3总体结构框图3

§1.2框架模块功能描述3

第二章系统硬件设计4

§2.1硬件构成示意图4

§2.2单片机介绍4

§2.3主要单元模块介绍4

§2.3.1控制器AT89C514

§2.3.2键盘电路设计7

§2.3.3显示电路设计10

§2.3.3报警电路设计12

§2.3.4控制电路设计12

第三章系统软件设计13

§3.1系统软件环境介绍13

§3.1.1KEIL_C13

§3.1.2ProtuesISIS13

§3.2系统程序设计15

§3.2.1系统主程序流程图15

§3.2.2显示程序流程图17

§3.2.3键盘扫描流程图17

第四章系统调试与结果19

§4.1硬件调试19

§4.2软件调试20

结论21

参考文献22

致谢24

附录25

前言

伴随着医疗体制改革的不断深化和医疗事业的飞速发展，越来越多的人们需要迅捷、方便地得到医院的各种各样的医疗服务，这必将使医院之间的竞争日趋激烈。

这使得衡量一个医院的综合水平高低，不再仅仅局限于软、硬件的建设上，更要比服务。

原有的服务体系已不足以适应现代社会需求，谋求适合现代社会需求的客户服务系统，是所有企事业单位计划做或正在做的工作。

这些工作有利于改善服务量，提高效率并增加企业效益，从而赢得良好的社会声誉。

如何利用先进的信息技术为医院服务，更大程度的提高医院的服务质量及利润，是医院信息化建设中的一个重要着眼点。

医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位的，提升档次和服务质量迫在眉睫，陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题，使用病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的宝贵时间。

病床呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护人员和病员的专用呼叫系统，是提高医院水平的必备设备之一。

病床呼叫系统的优劣直接影响到病员的安危，历来受到各大医院的普遍重视。

它要求及时、准确可靠、简便可行、利于推广。

目前市场上存在着许多种型号不一功能各异的医院病房呼叫系统，主要为两大类：

有线式和无线式。

无线式病房呼叫系统不存在铺设线路的问题，

但是可靠性差，而且无线电波会干扰其他医疗仪器设备

[3]

。

本文设计的是有

线式的，适合较小的医院病房使用，具有成本低，易于操作、安装和维护，而且具有可靠稳定，对其他医疗设备不会产生干扰的特点；但受到布线较多，影响美观，故不适宜较大的医院。

病床呼叫管理系统便于病员快捷的呼叫护士，缩短人工呼叫的时间。

当今病房呼叫系统正在逐步地向智能化发展，它可以和录像机一起使用，当病人按下开关时，在护士值班室的大屏幕能够观察病人的需要。

并且可以配备对讲机等设备，能够使病员及时快捷地与医护人员进行沟通。

第一章系统整体设计

§1.1功能与方案确定

§1.1.1功能要求

本课题主攻方向是使系统实现以下目的：

一．任一病房（共64张）呼叫，医护值班室马上能响应并显示；二．显示病房床号；

三．若有多个病床呼叫就循环显示；四．处理完毕后可以清除记录。

§1.1.2方案论证方案一：

使用8051单片微机外加作地址锁存用的一块8三态锁存器74LS373芯片和一块EPROM芯片可构成一个完整的最小微机电路[12]。

以此为基础，在智能装置中若要配置多位数码管显示器，以及m行n列矩阵键盘的话，可通过扩展诸如8255或8279之类的并行1/0芯片来完成，或者通过串行通讯口P3.0（RXD）和P3:

1（TXD）经多块串—并，并—串转换电路74LS164和74LS165

IC芯片实现接口。

按照一般的设计方法，显示和键盘搜索按下键均按动态扫描的方法进行，显示电路接口由P1口和P2口组成，键盘接口由P2口和P3口组成。

在完成显示功能过程中，P1口锁存器显示字符的八段字形码，P2口的高6位（P2.7-P2.2）锁存待显示字符的位选码。

8051按分时方式执行程序进入到键盘搜索时，经P2.7-P2.2输出键盘扫描的行选码，键盘的列输入由P3口的P3.7-P3.4承担缓冲功能。

利用P2.7-P2.2输出数据代码的做法是通过改变程序计数器高6位数值来实现的。

方案二：

用8051自身接口实现数码管静态显示和键盘扫描，使用8051单片微机外加作地址锁存用的两块8三态锁存器74LS373芯片可构成一个完整的最小微机电路。

以此为基础，在智能装置中若要配置多位数码管显示器，以及m行n列矩阵键盘的话，可以不扩展I/O芯片而由8051自身I/O口，实现上述

功能,即用P0口的八个端口作为LED的段选,用P1口和P2口的做键盘电路的接口。

综上所述，方案一中键盘显示均采用动态扫描方式，其软件实现起来比较简单，但硬件电路过于复杂，没有合理利用单片机的I/O．而方案二外围电路简单，且软件实现起来也不是太复杂，合理利用单片机I/O口，比较起来本文采用的是方案二。

§1.1.3总体结构框图

输出部分LED显示

图1-1病房呼叫系统结构框图

§1.2框架模块功能描述

一.输入部分包括按键输入，按键输入相当于一个外界的干扰信号，用于向单片机传输命令或数据。

二.调节电路部分包括晶振和复位，需要时对控制器发出中断信号，以对系统进行调节。

三．微处理器采用常见的AT89C51单片机为控制核心，通过软件编程，对实时采集的信息进行处理，同时也调节电路进行驱动和控制。

四．输出部分包括LED显示电路，将从键盘上输入的信号显示出来，给人以直观的印象。

五．系统过程的综述：

键盘（按钮）输入信号，AT89C51单片机收到信号后进行处理，通过输出系统将信号显示在LED屏上，此时还可以通过按键进行中断调节，显示会发生相应变化，实际情况出发，人们易于操作。

第二章系统硬件设计

§2.1硬件构成示意图

图2-1硬件构成示意图

§2.2单片机简介

单片机全称为单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）,又称为微控制器（MicrocontrollerUnit）或嵌入式控制器（EmbeddedController）。

它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。

随着技术的发展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着片上系统方向发展。

单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用[1]。

§2.3主要单元模块介绍

§2.3.1控制器AT89C51

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域[2]。

主要特性：

一．与MCS-51产品指令系统完全兼容；二．4K字节可重擦写Flash闪速存储器；

三．1000次擦写周期三．全静态操作:

0Hz-24MHz；四．三级加密程序存储器；

五．128×8字节内部RAM；六．32个可编程I/O口线；

七．2个16位定时/计数器；八．6个中断源；

九．可编程串行UART通道；十．低功耗空闲和掉电模式。

输入输出引脚AT89C51引脚如图2-2示：

图2-2AT89C51引脚图

P0~P3：

通用I/O口；

VCC：

电源端，一般接5V；

GND：

电源地；

XTAL1，XTAL2：

外接晶体振荡器，不能超过24M；需加微调电容，一般为30pF；

RST/VPD：

复位端，平时为低电平；ALE/PROG：

地址锁存允许信号端；

EA/Vpp：

外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。

复位电路：

RST引脚是复位信号输入端吗，高电平有效。

采用上点复位，因为本系统设计的值班室“响应按钮”具有复位键，所以不需要进行手动复位，以节省资源，如图4所示

图2-3复位设计

时钟电路：

时钟是时序的基础，AT89C51核片内由一个反相放大器构成振荡器，可以由它产生时钟，时钟可以由两种方式产生内部方式和外部方式。

本系统采用