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1、物 电 学 院课程设计报告书系系 别别：专专 业业：学学 生生 姓姓 名：名：学学 号：号：课程设计题目课程设计题目：医院住院病人“呼喊”器设计与仿真起起 迄迄 日日 期期: 课程设计地点课程设计地点:指指 导导 教教 师师:完成日期: 09 年 11 月 22 日课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 2目录目录第一章第一章 课题名称及要求课题名称及要求1、1 课题名称21、2 主要技术要求2第二章第二章 总体方案论证及单元电路设计总体方案论证及单元电路设计设计方案和方案论证2第三章第三章 总体电路设计总体电路设计总体模块设计 2各分模块设计4第四章第四章 测试结果及心得体会测试结果及心
2、得体会4、1 测试结果94、2 心得体会9第五章第五章 致谢致谢.9第六章第六章 附带源程序附带源程序.10课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 3摘 要：介绍一种以 AT89C51 单片机为控制核心的医院呼叫器的设计方法。实验结果表明，系统硬件、软件设计方案合理，实现了住院病人可通过按动自己的床位按扭开关向医护人员发出“呼喊”信号；一旦有病人发出“呼喊”信号，医护人员值班室显示床位编号，扬声器发出提示声响信号；通过这次课程设计，让我们了解到医院呼叫器的原理和基本理论，锻炼了我们的实践能力和动手能力，在此我们运用我们所学到的专业知识，通过查阅相关资料做出了这个设计。关键词：呼叫器；单片机
3、；医院；显示第一章第一章 课题名称及要求课题名称及要求1 1、1 1 课题名称：医院住院病人课题名称：医院住院病人“呼喊呼喊”器设计与仿真器设计与仿真1 1、2 2 主要技术要求：主要技术要求：本课题要求1.住院病人可通过按动自己的床位按扭开关向医护人员发出“呼喊”信号；2.一旦有病人发出“呼喊”信号，医护人员值班室显示床位编号，扬声器发出提示声响信号；3.“呼喊”器所需的直流稳压电源。4.用相关仿真软件对电路进行仿真。第二章第二章 总体方案论证及单元电路设计总体方案论证及单元电路设计【1】设计方案和方案论证设计方案和方案论证经过在网上和图书馆查阅相关资料，得到了两种可行方案：方案一 按照课程
4、设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 4呼叫信号译码器数码管显示手动复位蜂鸣器逻辑门电路方案二 按照下面就这两种方案作简要介绍【2】方案简析方案简析方案一：方案一：用锁存器锁存，再用一个 8 线-3 线优先编码器 74LS148D 对病房号编码，再用译码器74LS48D 译出最高级的病房号。当有病房号呼叫时，通过译码器和逻辑门触发（由 555 构成的单稳触发器）从而控制蜂鸣器发出 5 秒钟的呼叫声。呼叫信号控制晶闸管从而控制病房报警灯的关亮。若有多个病房同时呼叫，待医护人员处置好最高级的病房后，由人工将系统复位（手动） 。但是该电路设计比较复杂，在实际焊接过程中十分麻烦，而且由于实际焊接等原
5、因，结果不一等成功。所以舍弃了这种方案。课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 5V1220 Vrms 50 Hz 0 T124 D11B4B421243C1 1mFC2 100nFC3 100FU21 A XSC1ABExt Trig +_+_R3510R4510R5510R6510R7510R8510R9510R10510 U374LS148DA09 A17 A26GS14D313 D41 D52D212D111D010D74D63EI5EO15GND8VCC16U474LS48DA7 B1 C2 D6OA13OD10 OE9 OF15OC11OB12OG14LT3 RBI5 BI/R
6、BO4 GND8VCC16R2560R11560R12560R13560 R14560R15560R16560U5A B C D E F GCKR1 560LED1U6A74F02D=1U7A74F02D=1U1 LM7805CTJ1A按 按 = 6 J10A按 按 = 5 J11A按 按 = 4 J12A按 按 = 3 J13A按 按 = 2 J14A按 按 = 1 J15A按 按 = 0 J16A按 按 = 7 U874LS20D1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 2Y2D 2C NC1 2B 2AVCCC4 10nFC5 10FR26 470U11A74F02D=1LED3LED
7、4LED5LED6LED7LED8LED9LED10VCCOUTU9 555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIU10SONALERT 200 Hz 方案二：方案二：设计以单片机 AT89C51 为核心，由单片机 I/O 口采集检测开关信号，经过单片机内部 MCU 程序处理后通过数码管显示相应的按键号，并进行相应的声音报警，提醒医生注意。采用以单片机为核心的操作，实际运用更加简便，且易于实现。因此我们选择该方案。课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 6第三章第三章 总体电路设计总体电路设计0 引引 言言广泛用于医院，养老院，餐饮等公共场所。护呼叫系统已经成为医院提
8、高医护服务质量、提高医护人员工作效率和减少医疗事故的一种必不可少的基础设备。目前，用于病床呼叫的系统有很多，它们多数都是有线通信，通过声光报警和 LED 屏显示告知呼叫求援的床位号码，一般由有线的床头分机、走廊显示屏和护士台的由发光二极管组成的病床一览表（板）组成。随着无线科技的发展和应用，医护呼叫系统可以摆脱线缆的束缚，实现即时通讯，移动接收呼叫信息。调频无线医院呼叫器是在调频无线技术基础上，结合了单片机控制和计算机软件技术，根据医院的规模、内部业务流程和管理需求开发的全新医护呼叫系统。本系统采用低辐射、低功率、高无线接收灵敏度、零电磁干扰的 FM 无线编码技术，发射功率不足手机的 1/10
9、，完全满足医院的低无线电辐射的要求。总体模块：总体模块：装置组成及工作原理装置组成及工作原理课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 7由于综合各方面考虑，我们采用有线模式，应用单片机设计该医院呼叫器系统。对于无限发射模块，课题没做要求。所以我们为了力求简洁和考虑成本问题，采用该方案系统组成如图 1 所示。此设计以单片机 AT89C51 为核心，由单片机 I/O 口采集检测开关信号，经过单片机内部 MCU 程序处理后通过数码管显示相应的按键号，并进行相应的声音报警，提醒医生注意。图 1 医院呼叫器装置原理框图各分模块设计：各分模块设计：1. 按钮开关电路按钮开关电路按钮开关电路如图 2 所示
10、。按钮开关单片机处理声音报警数码显示课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 8图 2 按钮开关电路按钮开关电路采用低电平有效。通过单片机检测 P1 口状态分别判断是几号按钮（病床）按下按钮。该电路总共采用 7 路，分别代表 7 个病床，如果想要扩展，可在该基础上进行扩展。此处为了便于设计，采用 7 路按钮开关。备注：此处优先级是相同的，也就是说如果某一病床呼叫，在报警期间，其他按钮无效。我们设计的报警时长是 5S。我们此处设计的是简易装置，如果需要优先级或者可查询，可在此基础上进行软硬件的扩展，实现所需功能。2.单片机控制及显示电路单片机控制及显示电路单片机控制及显示电路如图 3 所示。采
11、用静态显示方式，利用单片机的 P0口的 P0.0P0.6 作为数码管七段码的输入。采用共阳极数码管 (见图 3)。单片机检测到按键信号，通过内部程序处理进行相应病床的显示。课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 9图 3 单片机控制及显示电路3. 声音报警电路声音报警电路声光报警电路见图 4。当有按键按下时，单片机从 P1.7 口输出一周期高低信号，控制三极管的通断，控制音响电路的通断，从而使扬声器通断，发出一定周期的音频报警信号。报警时间为 5S。课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 10图 4 声音报警电路4.所需所需 5V 直流稳压电源电路直流稳压电源电路集成稳压器的典型应用电
12、路如图 5 所示，这是一个输出正 5V 直流电压的稳压电源电路。IC 采用集成稳压器 7805，C1、C2 分别为输入端和输出端滤波电容，RL 为负载电阻。当输出电较大时，7805 应配上散热板。图 5 所需 5V 直流稳压电源电路5.软件设计软件设计系统软件流程图如图 6 所示。采用检测端口形式，当 P1.0P1.6 有低电平输入。即做相应处理。当检测到按键 1 按下时，扬声器报警，共阳数码管显示 1，说明是 1 病床按下呼叫按键。如此类推。课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 11图 6 软件设计流程图6. 电路仿真电路仿真该电路的仿真，我采用 Proteus 这个仿真软件进行做的，
13、仿真效果非常好 ，达到课程实际之要求。仿真按键按下，声音报警和数码管显示相应的按键号码。效果图如图 7 所示。该图为我按下按键 6 时的显示数值，在按下 5S 内，蜂鸣器持续发出音频报警信号。课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 127. 结结 语语目前，用于病床呼叫的系统有很多，它们多数都是有线通信，通过声光报警和 LED 屏显示告知呼叫求援的床位号码，一般由有线的床头分机、走廊显示屏和护士台的由发光二极管组成的病床一览表（板）组成。这种医护呼叫系统缺乏对病人呼叫信息的存储、统计和管理功能，病人呼叫求援方式单一，护士和医生只能在值班地点才能得到病人的声光报警，特别是值班医生和护士不在值
14、班地点时，可能造成不能迅速找到值班医护人员而延误病人的抢救时机，给病人和医院造成不可挽回的损失。另外，一些有线医护呼叫设备具有双向通话的功能，但是这些系统也只能在医生和护士的值班室完成声光告警和语音对讲，不能摆脱点对点的呼叫缺陷。随着无线科技的发展和应用，医护呼叫系统可以摆脱线缆的束缚，实现即时通讯，移动接收呼叫信息。所以我们所做的该系统只是一个简单的设计模型，在理论很好的实现设计要求，如果考虑实际用途等，我们需要更加深入的研究这个课题。工作原理工作原理课程设计 医院住院病人“呼喊”器设计与仿真 131 1、由单片机检测 P0 口的按键状态，单品机做相应的软件执行。2 2、由单片机内的显示和声
15、音报警程序进行相应输出，来告知医生某床位有病人呼叫。第四章第四章 调试试结果及心得体会调试试结果及心得体会4.1 调试结果调试结果我们通过认真研究，对一些部件进行简化，再结合软件模拟，得出了达到实验要求的设计结果。4.2 心得体会心得体会虽然课程设计即将结束，但是对于我们来说，这才刚刚开始。因为我们还有很多不足需要学习。通过辛苦的前期准备工作，我们从中学到了很多。关于学习方面，由于自己个人的能力有限，所以就多了一些交流和互相学习。无论做什么都不能急于求成和眼高手低，只有改掉我们身上的缺点才能够离成功更近一步。第五章第五章 致谢致谢首先，我们学校和系领导精心为我们安排了这次课程设计，不但可以检验我们的理论知识的掌握情况，更能锻炼我们的实际动手能力。这不仅可以提高我们的学习兴趣，同时还以使我们认识到我们所学专业在实际中的广泛应用，使我们不再对所学专业感
