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1、电子信息工程专业课程设计任务书题目：单片机病房呼喊系统设计设计内容设计一种单片机病房呼喊系统，可容64张床位的病房呼喊，每当患者需要呼喊护士时，按下按钮，此时护士值班室内的呼喊系统板上显示该患者的床位号，并振铃3秒。当护士按下“响应”键时，结束目前呼喊。设计环节一、 总体方案设计基于单片机的病房呼喊系统设计,附有复位电路,时钟电路,键盘电路等。复位电路是单片机的初始化操作,为挣脱困境,通过复位电路可以重新开始。时钟电路采用12MHz的晶振,作为系统的时钟源,具有较高的精确性。二、硬件选型工作：对所使用的电路元件应选择型号。三、硬件的设计和实现1. 选择所用的51单片机；2. 设计单片机最小系统
2、，在此基本上进行扩展；3. 设计支持系统工作的外围电路；四、软件设计1. 编写系统初始化和主程序模块；2. 画出电路流程图；3. 编写子程序；4. 显示程序。五、编写课程设计阐明书，绘制完整的系统电路图（A3幅面）。课程设计阐明书规定1. 课程设计阐明书应书写在学院统一印制的课程设计（论文）阐明书上，书写应认真，笔迹工整，论文格式参照国家正式出版的书籍和论文编排。2. 论理对的、逻辑性强、文理通顾、层次分明、体现确切，并提出自己的见解和观点。3. 打印不少于12页（除附图外）。4. 每组单独一种题目，每组上限5人。时间安排课程设计筹划时间4周。课程设计题目于17周下发。课程设计完毕后于20周三
3、中午下班前送交电子信息办公室（实验楼三楼），届时指引教师安排短暂答辩。辅导时间和地点1720周每周2、周3和周4。目录一、设计规定3二、设计目的4三、设计的具体实现53.1系统概述53.2单元电路设计63.2.1 单片机的引脚简介63.2.2 单片机复位电路简介73.2.3 时钟电路的简介83.2.4 具体设计103.3软件程序设计123.3.1 系统软件的设计123.3.2 主程序流程图133.3.3子程序流程图133.3.4 源程序代码16四、结论与展望21五、心得体会及建议22六、附录24七、参照文献26单片机病房呼喊系统设计报告一、设计规定1、设计一种可容64张床位的病房呼喊系统。2、
4、规定每个床位均有一种按钮，当患者需要呼喊护士时，按下按钮。此时护士值班室内的呼喊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，取消目前呼喊。二、设计目的在大型机关，旅馆和医院中，常需要有一种内部联系和呼喊系统，以便在旅客（病员）和服务人员之间建立必要的联系，而一般的内部通话系统都比较少，常常使用的是比较便宜的呼喊批示，这种呼喊批示系统在提示的同步，可以用数码管显示各呼喊的号码。病房呼喊系统是病人祈求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼喊工具，它重要用于协助医院病员在病床上以便地呼喊医务人员，可将病人的祈求迅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
5、院的竞争越来越剧烈，商业医院的生存是第一位的，提高档次和服务质量迫在眉睫，陪护问题始终是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题，使用病房呼喊系统，以便病人更快找到医生，以节省病人的珍贵时间。因此该系统具有很大的应用前景和广阔的市场发展空间。本设计是以AT89C51为核心的病人呼喊系统，对该系统的硬件和软件构造进行了相应的描述。此系统重要由89C51单片机，按键，数码管，喇叭等构成。每个病人要呼喊可以按键，同步会有喇叭响，数码管显示不同床位号，相应的批示灯亮通过对病区的数据采集，实现医院医疗人员值班室和病人房之间的通信呼喊联系，具有使用以便、操作简朴等特点。三、设计的具体实现3.1
6、系统概述在本系统中，我采用单片机AT89C51为核心的系统重要涉及2个部分：数据采集和数据的输出，数据的输出用来进行呼喊，编码使用单片机完毕，数据采集负责接受分机发来的信号，并显示该患者的床位号，并响铃,主机上设有键盘可以取消目前呼喊。其实现构造框图如图3.1所示。图3.1 系统总体方案图由88键盘矩阵采集到的键值通过P1、P2口输入到单片机AT89C51中，然后通过P0口把有关信息传送到数码管显示。同步报警警示灯闪烁、报警声响起。医疗人员可以通过控制键盘操作，完毕呼喊响应和信息查询等监护工作。3.2单元电路设计3.2.1 单片机的引脚简介AT89C51可以说是最常用的51单片机了，下图简介A
7、T89C51的引脚图资料。如图3.2所示。图3.2 AT89C51引脚图(1) RESET一般接2个元件：接10K电阻到地，接10电容到电源。(2) / VPP一般状况下接高电平（这时使用MCU内部RAM/ROM）。(3)ALE / PROG一般状况下空着（这时使用MCU内部RAM/ROM）。(4)一般状况下空着（当使用MCU内部RAM/ROM时）。(5)P0内部没有上拉电阻，因此必要时需要在每个引脚外接5.1K左右上拉电阻到电源。(6) XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器
8、对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz，晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择，电容取20PF左右。(7) VDD：电源+5V。 VSS：GND接地。引脚功能阐明：电源引脚 Vcc（40脚）：典型值5V。 Vss（20脚）：接低电平。输入输出口引脚： P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。控制引脚： RST/Vpd、ALE/、/Vpp构成了MSC-51的控制总线。 RST/Vpd（9脚）：
9、复位信号输入端（高电平有效）。 第二功能：加+5V备用电源，可以实现掉电保护RAM信息不丢失。 ALE/ (30脚）：地址锁存信号输出端。 第二功能：编程脉冲输入。 （29脚）：外部程序存储器读选通信号。 /Vpp(31脚）：外部程序存储器使能端。3.2.2 单片机复位电路简介当MCS-51系列单片机的复位引脚RST浮现两个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处在循环复位状态。根据应用的规定，复位操作一般有两种基本的方式：上电复位和上电或开关复位。上电复位规定接通电源后，自动实现复位操作。常用的上电复位如下图3中所示。图中电容C1和电阻对电源+5V来说
10、构成微分电路。上电后，保持RST一段高电平时间，由于单片机内的等效电阻的作用，不用图中电阻，也能达到上电复位的操作功能。如下图3.3和3.4中所示。图 3.3 上电复位电路 图 3.4 上电复位和按钮复位电路3.2.3 时钟电路的简介采用时钟方式时，在XTAL1和XTAL2之间接入石英晶体振荡器（晶振）即可使内部振荡器起振，产生单片机工作所需的时钟脉冲。如图3.5所示。时钟是时序的基本，8951核片内由一种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。本系统采用内部方式，在XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定期元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。时
11、钟发生器对振荡脉冲二分频。电容采用22nF MCS-51单片机时钟脉冲也可以由外部产生，但芯片的制造工艺不同，外部时钟源的输入方式有所不同。对于HMOS型芯片，外部振荡信号接至XIAL2引脚，XTAL1接地，XTAL2引脚对电源接入上拉电阻。而CHMOS型芯片，外部振荡信号接至XTAL1,XTAL2悬空。图3.5 时钟电路 3.2.4 具体设计(1) 数码管显示模块本系统采用了较为简朴的由单片机直接驱动数码管的显示电路，由于51单片机P0口内部是漏极开路型（作I/O口用时），P0口内部没有设立上拉电阻，不接上拉电阻的话输出会不正常，例如输出高电平时得不到高电平。电路如图3.6。 图3.6 单片
12、机与数码管接口图(2)报警电路设计主机在接受到呼喊后，进行报警告知值班人员。报警分为两个部分，第一种部分是当有病床进行呼喊后值班台警示灯闪烁三次后保持常亮，显示为目前有病床呼喊；第二个部分是响铃三秒后自动停止，当值班人员听到响铃会懂得目前有病床呼喊，观测显示面板可知是几号病床呼喊，从而进行迅速解决。报警电路用单片机如图3.7所示。图3.7 报警电路设计图(3) 键盘模块电路设计88键盘矩阵和64个LED警示灯模块构成，在键盘扫描和LED驱动部分，使用了LED显示电路原理图如图3.8所示。图3.8 键盘模块电路图(4) 键盘的工作方式简介键盘的工作方式应当根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，
13、其选用的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。一般，键盘的工作方式有三种，即编程扫描、定期扫描和中断扫描。编程扫描方式:编程扫描方式是运用CPU完毕其她工作的空余时间，调用键盘扫描子程序来检查按键状态，响应键盘输入。执行键功能程序时，CPU不再享有键输入规定，直到CPU重新扫描键盘为止。定期扫描方式:定期扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，她运用单片机内部的定期器产生一定期间（如20ms）的定期，定期时间到产生定期器溢出中断。CPU在中断服务程序中键盘进行扫描，并在有键按下时辨认出该键并保存键号，然后在中断服务程序或主程序中执行该键的功能程序。中断扫描方式
14、:本设计采用上述两种键盘扫描方式时，无论与否有键按下，CPU都要定期扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非常常需要键盘输入。因此，CPU常常处在空扫描状态，挥霍CPU大量时间，CPU不扫描键盘，而有键按下时，通过相应电路产生中断祈求，CPU相应中断，执行键盘扫描子程序，并辨认键号。3.3软件程序设计3.3.1 系统软件的设计该系统软件重要完毕以AT89C51为核心的数据的采集、解决和有线传播。采用模块化程序设计措施，将系统软件的设计重要分为显示模块，输入模块，输出模块。单片机扫描发射键，如果扫描到有发射键按下，系统便扫描拨码开关的状态以拟定地址码，通过P1口和P2口开始地址码传送当服务台接受到
15、呼喊信号后，护士值班室内的呼喊系统板上显示该患者的床位号，并振铃。当护士按下“响应”键时，结束目前呼喊。3.3.2 主程序流程图单片机扫描发射键，如果扫描到有发射键按下，系统便扫描拨码开关的状态以拟定地址码，再进行中断初始化，清除键的延时抖动，辨别行、列值，进入死循环，这时病房批示灯点亮，服务台显示出床号并响铃，病房等待服务台的回应，如果没有扫描到信号输入，则单片机始终处在初始状态。如图3.9所示。图3.9 主程序流程图3.3.3子程序流程图子程序如图3.10是一种中断式键盘的流程图，当单片机收到信号后，中断入口开始初始化，清除键的延时抖动。而一般的削抖方式有软件和硬件两种，硬件削抖虽可以解决键抖动问题，但如果应用系统所需按键较多，本系统采用的是软件削抖，当检测出有键闭合时，先执行一种延
