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1、单片机课程设计报告病房呼叫系统摘 要本设计是一个采用89C51单片机配以外围适当电路完成一个可供64张床位使用的病房呼叫系统。该系统需运用单片机典型外围接口技术中的矩阵式键盘电路完成对病房床号的输入，由于床位较多，考虑到89C51单片机自身接口有限，需用可编程并行接口芯片8255外扩I/O实现对矩阵式键盘的扫描与键值的读入。MCS-51单片机受管脚的限制，P0口不仅要作数据总线口而且还提供低8位A0A7，所以只能分时工作，故P0口输出的低8位地址数据必须用锁存器锁存。本设计采用74LS373，其锁存控制信号由引脚ALE提供。在ALE的下降沿将P0口输出的地址数据锁存。由于该设计中单片机要实现三
2、种功能：1）床位按钮的扫描与读入。2）按钮按下时振铃三秒并显示床号。3）护士响应管灭铃停。经过再三考虑采用静态LED显示比动态LED显示更容易实现上述三种功能，其好处在于单片机将字符段码送出后不需像动态显示那样对LED进行反复扫描就可以锁存显示值，直到下一次再送值时才可改变原值，这样在此期间单片机可抽出空去执行其它任务。因此这需采用单片机串行通信，本设计将串口设置为方式0，外接74LS164移位寄存器构成显示器接口电路，LED采用共阳极。振铃通过使P1.0输出一定频率的方波利用驱动电路驱动扬声器发声，本设计方波频率为1/20ms=50HZ。为实现响铃三秒，采用定时器产生中断控制三秒到时，将关定
3、时器并使P1.0输出低电平使扬声器停止发声。驱动电路利用三极管将方波信号放大即可。当护士响应请求时本设计采用外部中断0实现，护士按下按钮时产生中断，在中断服务程序中将关定时器并使P1.0输出低电平使扬声器停止发声同时将LED熄灭。此设计报告包括：概述、系统总体方案及硬件设计、软件设计、Proteus软件仿真、心得体会及参考文献六部分组成。设计任务中含有原程序代码，Proteus环境下的系统电路图，流程图等部分，软件及硬件电路设计正确性在Proteus界面下仿真来检验正误。目录1.概述41.1 病房呼叫系统应用价值:41.2 病房呼叫系统的主要功能及本人所作工作：52.系统总体方案及硬件设计52
4、.1 设计基本要求:52.2 系统总体方案:62.3 硬件电路73.软件设计113.1 软件流程图113.2程序说明114. Proteus软件仿真154.1仿真步骤及运行效果图：155课程设计体会18参考文献:19附1：源程序代码20附2：系统原理图231.概述1.1 病房呼叫系统应用价值:病房呼叫系统主要是指当呼叫源有呼叫信号时,在系统上有相应的声、光呼叫信号指示,并能显示出呼叫号码。此系统主要由89C51单片机，64个按键，2个数码管，1个喇叭组成。每个病人要呼叫可以按键，同时会有喇叭响，数码管显示不同床位号，相应的指示灯亮病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼叫工具
5、，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。因此该系统具有很大的应用前景和广阔的市场发展空间。1.2 病房呼叫系统的主要功能及本人所作工作：1) 可容纳64张床位的病房呼叫系统。此功能通过设置64个按钮组成一键盘电路对病人的呼叫信息读入。2) 每个床位都有一个按钮，当患者需要呼叫护士时，按下按钮。此时护士
6、值班室内的呼叫系统板上显示该患者的床位号，并振铃3秒。此功能通过单片机反复对键盘电路扫描，检测到有键按下时立即将床号读入送LED显示，并启动定时器利用中断振铃3秒。3) 当护士按下“响应”键时，取消当前呼叫。此功能通过外部中断使管灭铃停。2.系统总体方案及硬件设计2.1 设计基本要求:1）设计一个可容64张床位的病房呼叫系统。2）要求每个床位都有一个按钮，当患者需要呼叫护士时，按下按钮。此时护士值班室内的呼叫系统板上显示该患者的床位号，并振铃3秒。3） 当护士按下“响应”键时，取消当前呼叫。 2.2 系统总体方案: 对于该设计我有两套实现方案，这两套方案主要根据键值显示方式的不同而划分的： 方
7、案一、采用静态LED显示。单片机上电运行进入键盘扫描主程序即通过循环判断键盘是否有键按下，一旦有键按下，立即调用键值读入子程序主要是通过以列为单位逐行扫描按钮，后经简单加法运算得出键值。该键值被单片机读入后立即通过串行口采用静态LED显示，接着单片机启动定时器后返回主程序即进入判断是否有键按下的循环。此时定时器正在计时，预先设计10ms中断一次，在中断服务程序中将P1.0取反使扬声器发声并判断3s是否到，若到则关定时器同时将P1.0清零使扬声器停止发声返回主程序，若不到3s再返回主程序。护士响应请求将键按下时，则产生外部中断，在中断服务程序中灭管停铃再返回主程序。方案二、 采用动态LED显示。
8、单片机上电运行进入动态显示主程序，此时显示缓冲区的显示码是灭灯显示码，该主程序通过循环反复显示缓冲区中的显示码，当有病人按下键呼叫护士时，则通过外部中断使单片机进入键值读入中断服务子程序，同时在此中断服务子程序中将键值送入显示缓冲区后，立即启动定时器并返回动态显示主程序。那么由于显示缓冲区内容的更新则即可将病人病床号显示出来。此时定时器正在计时，预先设计10ms中断一次，在中断服务程序中将P1.0取反使扬声器发声并判断3s是否到，若到则关定时器同时将P1.0清零使扬声器停止发声返回主程序，若不到3s再返回主程序。护士响应请求将键按下时，则产生外部中断，在中断服务程序中灭管停铃，再返回主程序。经
9、过再三考虑和反复对比，最后我认为方案一即静态LED显示方案更容易实现该系统。这主要是因为编写方案一的判断是否有键按下的主程序比编写方案二动态显示的主程序更容易些，但是方案一的显示硬件电路比方案二复杂一点即本设计要用到两个74LS164移位寄存器。可见软件的较易实现是以增加硬件电路为代价的。综上我采用方案一即静态LED显示方案来完成本设计任务。 2.3 硬件电路图2-1 硬件电路硬件电路描述如下:利用可编程并行接口芯片8255外扩I/O实现对矩阵式键盘的扫描与键值的读入，外部电源通过上拉电阻RESPACK接8255 PC口，PC口作为输入口构成键盘的行，8255的PA口作为输出口构成键盘的列，行
10、列之间通过按钮连接。利用74LS373锁存器将89C51的数据线和地址线（低8位）分离出来从而使89C51具有与一般CPU相类似的三总线。74LS164移位寄存器与共阳极LED构成静态显示电路。74LS164移位寄存器的时钟信号由89C51的TXD提供，显示数据由89C51的RXD串行输出到74LS164由其显示，由于串行发送数据时先发送数据的低位所以显示床号个位的74LS164移位寄存器的输入由显示床号十位的74LS164移位寄存器的最低位数据线提供。INT0接到按钮供护士响应病人请求灭管停铃之用。50HZ的方波从P1.0S输出，经简单的放大电路后驱动扬声器发声。硬件键盘电路工作原理：单片机
11、上电运行即进入判断键盘是否有键按下主程序，8255 PA口输出全0值，后读8255 PC口若其值全1则证明键盘无键按下，若其值不全为1则证明64个键中有一键按下。单片机随机键盘扫描子程序，本设计首先将第0列送0其它列送1，然后读8255 PC口通过对ACC各位的判断来识别键值。若第0列无键按下则转判下一列，最后返回。键值通过： 行首键号+列值=键值 计算得出。例如当单片机第5列即8255 PA.5口输出0时，读其PC口若ACC.3为0，则键值为24+5=29。其按键序号对应如下：0001020304050607080910111213141516171819202122232425262728
12、2930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263 图2-2 按键序号图 图2-3 键盘硬件电路图2-4 89C51的扩展三总线电路图2-5 静态LED显示电路图2-6 振铃电路3.软件设计 3.1 软件流程图单片机等待状态有键按下扫描键盘简单计算 ：行首键号+列值=键值 键值处理送缓冲区利用串口静态显示初始化并启动定时器3.2程序说明1）判断是否有键按下源程序：KS1: MOV DPTR,#0FFFCH ；取A口地址 MOV A,#00H MOVX DPTR,A ；A口送全0 INC DPL INC DPL ；取C口地址 MOVX A,DPTR ；读C口 CPL A ；C口值取反 程序返回通过JNZ LK2指令若有键按下则跳到LK2执行键盘扫描程序，检测哪一个键按下。 2）键盘扫描源程序：LK2: MOV R2,#0FEH ;从第0列扫描 MOV R4,#00H ;列值计数器清零 LK4:MOV DPTR,#0FFFCH ；取A口地址
