病床呼叫系统毕业设计方案.doc

湖北师范学院自学考试本科毕业论文Bachelors Thesis论文题目病床呼喊系统毕业论文设计作者姓名刘克耐专业名称机电准考证号指引教师程舰通讯地址湖北师范学院12级机电联系电话完毕时间3月1号摘 要医院已经从人工管理模式向智能化方向发展。“病床呼喊系统”可以实现对病房智能化管理，可实现呼喊、求救警报、信息存储、显示等等功能。患者在住院期间，也许会在任意时间祈求医生或护士进行诊断或护理。病床求助呼喊是传送临床信息重要手段，病床呼喊系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼喊工具，要将患者祈求迅速传给值班医生或护士，并在护士站监控中心留下精确完整记录，是提高医院和病室护理重要构成某些。本系统以STC89C51单片机为核心辅以4个外接键盘、LED点阵显示电路和某些简朴模仿和数字电路构成，可以实现病人和医护人员之间信息传递。在该设计中模仿2个病房每个病房2个病床编号0101/0102和0201/0202，每个病床均有一种按键，当患者有需要时，按下按键，此时 值班室显示屏可显示此患者病房号和床位号，医护人员按下“响应”键取消当前呼喊。此系统可觉得医院提供一种成本低、效率高、操作以便和易于安装维护快捷系统。核心词：单片机;键盘;点阵;LED;病床呼喊系统AbstractManagement model of hospital from artificial intelligent direction.Bed call system can achieve the intelligent management of the ward；can realize the call，distress alert，information storage，display and more. Patients during hospitalization may at any time request the doctor or nurse for the diagnosis or nursing. Beds help call is an important means of transmission of clinical information，bed call system is a tool for patients issued an urgent call to the on duty doctor or nurse，you want to the patients request quickly passed to the duty doctor or nurse，and left the nurses station monitoring center accurately the complete record is an important part to improve the care of hospitals and sick rooms.STC89C51 single-chip at the core of the system combined with 4 external keyboard，LED dot-matrix display circuit and some simple consisting of analog and digital circuits，transmission of information between patients and health care personnel can be achieved Simulation in the design of two wards each ward two beds in 0101/0102 0201/0202，each hospital bed has a button，when the patients when necessary，press the button，the display of the duty room to display in this patient ward number and bed number，health care workers press the response to cancel the current call. This system can provide a low cost，high efficiency，easy operation and easy installation and maintenance system for the hospital.Keywords：MCU；Keyboard；Dot matrix；LED display；Calling system目 录1. 绪论11.1 课题背景11.2 病床呼喊系统发展概况11.3 课题研究目和意义22. 51系列单片机简介32.1 单片机发展简介32.2 单片机构造特点32.3 单片机实际应用32.4 控制器STC89C5142.5 单片机发展趋势62.6 病床呼喊系统发展73. 接口技术和程序设计语言93.1 键盘接口93.2 显示屏接口93.2.1 液晶显示屏93.2.2 LED点阵显示屏93.2.3 数码管显示原理103.3 程序设计语言113.3.1 单片机C语言特点113.3.2 单片机C语言使用编程软件114. 基于单片机病床呼喊系统设计实现134.1 系统总体设计134.1.1 功能规定134.1.2 设计方案134.1.3 总体构造框图134.2 系统硬件设计134.2.1 硬件构成示意图134.2.2 外围电路设计144.3 系统软件设计204.3.1 设计软件环境简介204.4 系统调试与成果224.4.1 调试界面显示224.4.2 程序开发及代码调试23结论27道谢28参照文献29附录301 绪 论1.1 课题背景在这个瞬息万变，竞争激烈时代，选取一种优越工具往往能提高公司在这个市场上竞争力。特别医院竞争越来越激烈，商业医院生存是第一位，提高档次和服务质量迫在眉睫，陪护问题始终是医患矛盾主体，也是长期困扰卫生系统服务质量大问题，使用病房呼喊系统，以便病人更快找到医生，以节约病人宝贵时间。病床呼喊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专用呼喊系统，是提高医院水平必备设备之一。病床呼喊系统优劣直接影响到病员安危，从来受到各大医院普遍注重。它规定及时、精确可靠、简便可行、利于推广。当前市场上存在着许各种型号不一功能各异医院病房呼喊系统，重要为两大类：有线式和无线式。无线式病房呼喊系统不存在铺设线路问题，但是可靠性差，并且无线电波会干扰其她医疗仪器设备。本文设计是有线式，适合较小医院病房使用，具备成本低，易于操作、安装和维护，并且具备可靠稳定，对其她医疗设备不会产生干扰特点；但受到布线较多，影响美观，故不适当较大医院。病床呼喊管理系统便于病员快捷呼喊护士，缩短人工呼喊时间。当今病房呼喊系统正在逐渐地向智能化发展，它可以和录像机一起使用，当病人按下开关时，在护士值班室大屏幕可以观测病人需要。并且可以配备对讲机等设备，可以使病员及时快捷地与医护人员进行沟通。1.2 病床呼喊系统发展概况呼喊系统发展到今天，从应用层面可以说已经进入到商业化运营阶段。国内许多呼喊中心其服务模式，已经从单纯客户服务向服务与经营混合型模式转变。这一方面是呼喊市场需求成果，也是呼喊技术及管理发展必然成果。信息时代医院管理已经从老式人管模式，向智能化，电子化，信息化，网络化得高科技管理模式方向迅速发展，“病房呼喊系统”可实现医院病房智能化管理，可实现呼喊，报警，信息储存，显示等功能。为医院和患者都带来以便。在中华人民共和国，约在 30，000 个医院中仅 30 医院拥有自己信息管理系统；拥有前端电话接入系统医院就更少了。当前市场上存在着许各种型号不一功能各异医院病房呼喊系统，重要为两大类：有线式和无线式。老式有线式病房呼喊系统往往采用集中式构造，电源线、数据通信线、语音通信线分开传播，具备铺设线路较多、成本高、安装调试困难、实时性差、故障率较高等缺陷。无线式病房呼喊系统可靠性差，并且无线电波会干扰其他医疗仪器设备，当前大多数医院不采用无线呼喊系统。1.3 课题研究目和意义病床呼喊是传送病床信息重要手段。病床呼喊系统可将病人祈求快递传送给值班医生和护士。呼喊系统优劣直接关系到病人安危，从来受到各大医院普遍注重。它规定及时、精确、可靠、简便可行、利于推广。单片机多机通信和计算机监控管理技术具备呼喊、振铃、显示 等功能病床呼喊系统，基本满足了医院病房护理规定。本课题基于单片机医院病床呼喊系统设计，系统维护简朴，工作应用简朴，有一定实用价值。2 51系列单片机简介2.1 单片机发展简介单片机发展经历了几种跨越阶段。单片机也被称作“单片微型计算机”、“微控制器”和“嵌入式微控制器”，单片机一词最初源于“Single Chip Microcomputer”，简称SCM。随着单片机在技术和体系构造上进步，其控制功能不断扩展，国际上逐渐采用“MCU”（Micro Controller Unit，微控制器）来代替SCM。单片机发展历史大体分为4个阶段。第一阶段：单片机摸索阶段。这一阶段重要是摸索如何把计算机重要部件集成在芯片上。第二阶段：单片机完善阶段。Intel公司在MCS-48基本上推出了完善、典型MCS-51单片机系列。它在如下几种方面奠定了典型通用总线型单片机体系构造：设立了典型、完善8位单片机并行总线构造；外围功能单元由CPU集中管理模式；体现控制特性地址空间和位操作方式；指令系统趋于丰富和完善，并且增长了许多突出控制功能指令。第三阶段：向微控制器发展阶段。这一阶段重要是为了满足测控系统规定各种外围电路和接口电路，突出其职能化控制能力。第四阶段：单片机全面发展阶段。由于诸多大半导体和电气厂商都开始参加单片机研制和生产。随着单片机在各个领域全面进一步发展和应用，逐渐浮现了高速、低功耗、大寻址范畴、强运算能力8位、16位、32位通用型单片机以及小型便宜专用型单片机，尚有功能全面片上单片机系统1。2.2 单片机构造特点如下简介了单片机某些特点。单片机是微型机一种重要分支，它在构造上最大特点是把CPU、存储器、定期器和各种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。单片机内是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要有较强抗干扰能力，较低成本。单片机由于这种构造，因此具备诸多明显特点。重要有控制能力强，抗干扰能力强、可靠性高，性能价格比高，低功耗、低电压，扩展了各种串行口和系统扩展容易等特点。2.3 单片机实际应用单片机在实际应用中占有重要地位。单片机广泛应用于仪表仪器、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备智能化管理及过程控制等领域，大体可分为如下几种范畴：（1）在智能仪器仪表上应用单片机具备体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用以便等特点，广泛应用于仪器仪表中看，结合不同类型传感器，可以实现诸如电压、功率、频率、温度、流量、速度、角度、硬度、元素、压力等物理量测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化。且功能比采用电子和熟悉电路更加强大。（2）在工业控制中应用用单片机可以构成形式多样控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。（3）在家用电器中应用可以这样说，当前家电基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其她音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门，无其不有，无所不在。（4）在计算机网络和通信领域应用当前单片机普遍具备通信接口，可以很以便与计算机实现数据通信，为计算机网络和通信设备间应用提供了极好物质条件，可以通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控互换机、楼宇自动通信呼喊系统、列车无线通信、再到寻常工作中随处可见移动电话，集群移动通信，无线对讲机等。（5）单片机在医用设备领域中应用单片机在易用设备领域中应用相称广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声波诊断设备及病床呼喊系统等等。此外单片机在工商、金融、科研、教诲、国防、航空航天领域均有相称广泛应用2。2.4 控制器STC89C51本设计采用了STC89C51单片机。STC89C51是中华人民共和国本土宏晶公司生产低电压，高性能，超强抗干扰CMOS8位单片机，片上集成1280字节或512字节RAM，工作电压5.5V3.3V，工作频率范畴040MHZ，实际工作频率可达48MHZ，片内有EEPROM功能，工作温度范畴-40+85。 数据存储器(SRAM)，器件采用宏晶公司高密度，非易失性存储技术生产，兼容原则MCS-51指令系统，片内置通用8位中央解决器(CPU)和Flash存储单元，功能强大STC89C51单片机可为您提供许多高性价比应用场合，可灵活应用于各种控制领域。重要特性： 与MCS-51产品指令系统完全兼容 4K字节可重擦写Flash闪速存储器 1000次擦写周期 全静态操作:0Hz-40MHz 三级加密程序存储器 1288字节内部RAM 32个可编程I/O口线 2个16位定期/计数器 2个中断源 INTO/INT1 通用异步通信口UART STC89C51单片机采用40Pin封装双列直插 DIP构造，图1.1是它引脚配备图。40个引脚中，正电源和地线两根；4组8位I/O口，共32个引脚；时钟电路引脚 XTAL1和 XTAL2；控制信号引脚包括：复位输入端 RST，地址锁存容许输出/编程脉冲输入端 ALE/PROG，片外程序存储器选通控制信号端 PSEN，内外程序存储器选取/编程电源输入端 EA/VPP，其构造如图2.1所示3。P1.0 VccP1.1 P0.0P1.2 P0.1P1.3 P0.2P1.4 P0.3P1.5 P0.4P1.6 P0.5P1.7 P0.6 P0.7P3.0 P2.0P3.1 P2.1P3.2 P2.2P3.3 P2.3P3.4 P2.4P3.5 P2.5P3.6 P2.6P3.7 P2.7XTAL2 PSENXTAL1 ALE/PROGRST EA/Vppstc89C51图2.1 STC89C51单片机引脚图2.5 单片机发展趋势单片机发展越来越趋于智能化。1946年电子数字计算机诞生，在此后漫长历史进程中，计算机始终是供养在特殊机房中，实现数值计算大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微解决器浮现，计算机才浮现了历史性变化。以微解决器为核心微型计算机以其小型、价廉、高可靠性等优势，迅速走出机房；基于高速数值计算能力微型机，体现出智能化水平引起了控制专业人士兴趣。当今单片机是百花齐放，百家争鸣时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容，也有不兼容，但它们各具特色，互成互补，为单片机应用提供辽阔天地。纵观单片机发展过程，可以预示单片机发展趋势，大体有： 低功耗化CMOS化MCS-51系列8031推出时功耗达630mW，而当前单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗规定越来越低，当前各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特性决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗特点，这些特性，更适合于在规定低功耗象电池供电应用场合。因此这种工艺将是此后一段时期单片机发展重要途径。 微型单片化当前常规单片机普遍都是将中央解决器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定期电路、时钟电路集成在一块单一芯片上，增强型单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一芯片上，这样单片机包括单元电路就更多，功能就越强大。此外，当前产品普遍规定体积小、重量轻，这就规定单片机除了功能强和功耗低外，还规定其体积要小。当前许多单片机都具备各种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成系统正朝微型化方向发展。 主流与多品种共存当前虽然单片机品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心单片机占主流，兼容其构造和指令系统有PHILIPS公司产品，ATMEL公司产品和中华人民共和国TWWinbond系列单片机。因此C8051为核心单片机占据了半壁江山。而Microchip公司PIC精简指令集(RISC)也有着强劲发展势头，中华人民共和国TWHOLTEK公司近年单片机产量与日俱增，与其低价质优优势，占据一定市场分额。此外尚有MOTOROLA公司产品，日本几大公司专用单片机。在一定期期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下垄断局面，走是依存互补，相辅相成、共同发展道路4。2.6 单片机技术发展单片机技术发展日薪月异。数字单片机技术进步反映在内部构造、功率消耗、外部电压级别以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地阐明了数字单片机水平。在当前，顾客对单片机需要越来越多，但是，规定也越来越高。下面分别就这四个方面阐明单片机技术进步状况。 内部构造进步单片机在内部已集成了越来越多部件，这些部件涉及普通惯用电路，例如：定期器，比较器，A/D转换器，D /A转换器，串行通信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。有单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部具有局部网络控制模块CAN。例如，Infineon公司C505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90；Motorola公司68HC08AZ 系列等。特别是在单片机C167CS-32FM中，内部还具有2个CAN。因而，此类单片机十分容易构成网络。特别是在控制，系统较为复杂时，构成一种控制网络十分有用。 功耗、封装及电源电压进步 当前新单片机功耗越来越小，特别是诸多单片机都设立了各种工作方式，这些工作方式涉及等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。Philips公司单片机P87LPC762是一种很典型例子，在空闲时，其功耗为1.5mA，而在节电方式中，其功耗只有0.5mA。而在功耗上最令人惊叹是TI公司单片机MSP430系列，它是一种 16位系列，有超低功耗工作方式。它低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM4三种。当电源为3V时，如果工作于 LMP1方式，虽然外围电路处在活动，由于CPU不活动，振荡器处在14MHz，这时功耗只有50mA。 工艺上进步单片机此外一种名称就是嵌入式微控制器，因素在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。当前，把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。但是，Internet从来是一种采用肥服务器，瘦顾客机技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是适当，但对于控制嵌入式器件就成了杀鸡用牛刀了。要实现嵌入式设备和Internet连接，就需要把老式Internet理论和嵌入式设备实践都颠倒过来。为了使复杂或简朴嵌入式设备，例如单片机控制机床、单片机控制门锁，能切实可行地和Internet连接，就规定专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和Internet相连，并通过原则网络浏览器进行过程控制。单片机在当前发展形势下，体现出几大趋势：可靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显走向。所集成部件越来越多；NS（美国国家半导体）公司单片机已把语音、图像部件也集成到单片机中，也就是说，单片机意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。因素是其内部已集成上各种应用电路。功耗越来越低和模仿电路结合越来越多。随着半导体工艺技术发展及系统设计水平提高，单片机还会不断产生新变化和进步，最后人们也许发现：单片机与微机系统之间距离越来越小，甚至难以辨认。3 接口技术和程序设计语言3.1 键盘接口在单片机应用系统中，普通均有“人机”对话功能。它包括人对系统状态干预、数据输入以及应用系统向人报告运营状态与运营成果等。键盘成为人机联系必要手段，此时需要配备恰当键盘输入设备5。键盘中每个按键都是一种常开开关电路，当所设立功能键或数字键按下时，则处在闭合状态。对于一组键或一种键盘，需要通过接口电路与单片机相连，以便将键开关状态告知单片机。单片机可以采用查询或中断方式检查有无键输入以及是哪个键被按下，并通过转移指令转入执行该键功能程序，执行完再返回到原始状态。独立式按键是指直接用I/O口线构成单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线，每根I/O口线工作状态都不会影响其她I/O口线工作状态6。3.2 显示屏接口显示屏重要是为了迅速反馈信息。为了以便人们观测和监视单片机运营状况，普通需要运用显示屏作为单片机输出设备，以显示单片机键输入值、中间信息以及运算成果等。在单片机应用系统中，惯用显示屏重要有LCD（液晶显示屏）和LED（发光二极管显示屏）。这两种显示屏都具备耗电省，配备灵活，线路简朴，安装以便，耐振动，寿命长等长处。3.2.1 液晶显示屏液晶显示屏LCD(Liquid Crystal Display)是一种极低功耗显示屏。由于其具备清晰度高，信息量大等特点，从而使得它越来越广泛地应用在小型仪器显示中。把LCD与驱动器组装在仪器部件英文名称为LCD Module，简称LCM。LCM普通分为三类，即段码型液晶模块、点阵字符液晶模块和点阵图形液晶模块。3.2.2 LED点阵显示屏LED点阵显示屏构成型式有各种，其中典型有两种。一种把所需展示广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容多幅中文显示，称为单显示型；另一种在机内设立了字库、程序库，具备程序编制能力，能进行内容可变多幅中文显示，称可编程序型。当前，国内LED点阵显示屏大某些是单显示型，其显示内容相对较少，显示花样较单一。普通在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型显示屏使用范畴受到了限制。国内另一种LED显示屏可编程序型LED显示屏，虽然增长了显示屏系统编程能力，显示内容和显示花样均有所增长，但也存在着更换显示内容不便缺陷。随着社会经济迅速发展，如今广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因而老式LED显示屏控制系统已经越来越不能满足当代广告宣传业需要。而运用PC机通信技术控制LED显示屏，则具备显示内容丰富，信息更换灵活等长处7。3.2.3 数码管显示原理本设计采用了八段数码管。咱们最惯用是七段式和八段式LED数码管，八段比七段多了一种小数点其她基本相似。所谓八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同LED亮灭来显示出不同字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED阴极连在一起，让其接地，这样给任何一LED一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED阳极连在一起。其原理如图3.1和图3.2所示。图3.1 八段LED数码管图3.2 LED数码管原理图单片机能执行程序可以用诸各种语言编写。从语言构造及其与单片机关系两方面可分为三大类：分别是机器语言、汇编语言和高档语言。3.3 程序设计语言单片机程序设计语言重要涉及：机器语言、汇编语言和高档语言。机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”表达指令和数据 最原始程序设计语言。由于计算机只能辨认二进制代码，因而，这种语言与计算机关系最为直接，计算机可以迅速辨认并及时执行，响应速度最快。但这种语言编写程序非常繁琐、费时，且不易看懂，不便记忆，容易出错。汇编语言是一种用助记符来表达面向机器程序设计语言。不同机器所使用汇编语言普通是不同。这种语言比机器语言更加直观、易懂、易用，且便于记忆。但是由于不同机器汇编语言不同，这种语言有一定局限性，移植性差。高档语言是一种面向过程且独立于计算机硬件构造通用计算机语言。当前在单片机应用最广泛是C语言8。3.3.1 单片机C语言特点对单片机指令系统不规定理解，仅规定对单片机存储构造有初步理解。寄存器分派、不同存储器寻址及数据类型等细节可由编译器管理。程序有规范构造，可分为不同函数，可使程序构造化。核心字及运算函数可用近似人思维过程方式使用。编程及程序调试时间明显缩短，从而提高效率。提供库包括许多原则子程序，具备较强数据解决能力等。3.3.2 单片机C语言使用编程软件 编程软件编程软件重要运用了Keil C51。Keil C51是美国Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、构造性、可读性、可维护性上有明显优势，因而易学易用。Keil提供了涉及C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一种功能强大仿真调试器等在内完整开发方案，通过一种集成开发环境（uVision）将这些某些组合在一起。运营Keil软件需要WIN98、NT、WIN、WINXP、WIN7等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你不二之选，虽然不使用C语言而仅用汇编语言编程，其以便易用集成环境、强大软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 仿真软件Proteus 是英国Labcenter公司开发电路分析与实物仿真软件。它运营于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模仿器件和集成电路。它是当前最佳仿真单片机及外围器件工具。虽然当前国内推广刚起步，但已受到单片机兴趣者、从事单片机教学教师、致力于单片机开发应用科技工作者青睐。4 基于单片机病床呼喊系统设计实现4.1 系统总体设计4.1.1 功能规定本课题主攻方向是使系统实现如下目：任一病房（共2个病房）呼喊，医护值班室立即能响应并显示病房号；显示病房床号（每个病房2个床位）；并在护士值班室发出警报提示音和警报提示灯显示解决完毕后清除记录；显示屏不重复显示按一次以上病床号4.1.2 设计方案本课题设计方案重要思想为：用89C51自身接口实现数码管静态显示和键盘扫描，使用89C51单片微机外加一块MAX232-CPE芯片可构成一种完整最小微机电路。用P0口八个端口作为LED数码管段选，用P1口第四位四个端口作为LED4*8数码管位选，用P3口高四位做4端子键盘电路接口，用P1口6号端口（P15）作为报警蜂鸣器电源接口，用P2口八个端口作为LED报警信号灯段选。报警信号灯以流水灯方式动态点亮八个发光二极管，以每200ms/个速度点亮LED信号灯，实现肉眼难以察觉流水显示状态，当病房端按下呼喊按钮，在护士值班室相应点亮LED信号灯，并持续显示到值班室响应呼喊。4.1.3 总体构造框图总体构造包括了整机设计。本设计是基于STC89C51单片机设计病房呼喊系统设计，该系统就是以宏晶公司STC89C51单片机作为主控器，涉及键盘输入电路，显示电路，晶振复位电路，报警蜂鸣器电路，以及LED报警信号灯电路等来实现病房呼喊系统，总体架构如图4.1所示。输入某些键盘输入控制器Stc89C51输出某些LED显示图4.1病房呼喊系统构造框图4.2 系统硬件设计4.2.1 硬件构成示意图硬件构成重要包括了各功能模块设计。该硬件电路由键盘电路，单片机，显示电路（涉及数码管显示），报警电路（涉及流水警报灯、蜂鸣警报器），硬件构成构造图如图4.2所示。键盘电路单片机显示电路报警电路图4.2 硬件构成示意图4.2.2 外围电路设计中央解决器输入模块动态LED显示定期某些声光提示模块电源模块病人端解决提示模块图4.3 外围电路输入模块涉及病人呼喊使用按键、医护人员解决后复位按键和调节定期时间按键，病人呼喊通过按键输入信号通过中央解决器解决后从动态LED输出显示，同步有声光提示。动态LED可以显示病人病床号、呼喊持续时间和定期时间。病人端解决提示模块用发光二极管实现，声光提示涉及中断结束声光提示和病人呼喊时声光提示。外围电路整体架构图如图4.3所示。 控制器AT89C51复位电路：RST引脚是复位信号输入端，高电平有效。采用上电加按钮复位，由于本系统设计考虑到该系统比较重要，因此除了采用上电复位方式外，应当尚有按钮复位备用复位方式以防止系统死机时能。其设计电路如图4.4所示。VCCRSTMCU51 C110uF R12K R2200KRESET 图4.4 上电复位和按键复位 时钟电路：时钟电路提供了一种准拟定期器功能。时钟是时序基本，AT89C51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。时钟发生器对振荡脉冲二分频。电容采用30pF电容。始终电路设计如图4.5所示9。XTAL1XTAL2单片机C1C2图4.5 内部时钟电路 键盘电路设计 按键分类按键有许多中分类。普通来说，按键按照构造原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。当前，微机系统中最常用是触点式开关按键。按键按照接口原理又可分为编码键盘与非编码键盘两类，这两类键盘重要区别是辨认键符及给出相应键码办法。编码键盘重要是用硬件来实现对键辨认，非编码键盘重要是由软件来实现键盘辨认。全编码键盘由专门芯片实现识键及输出相应编码，普通还具备去抖动和多键、窜键等保护电路，这种键盘使用以便，硬件开销大，普通小型嵌入式应用系统较少采用。非编码键盘按连接方式可分为独立式和矩阵式两种，其他工作都重要由软件完毕。由于其经济实用，较多地应用于单片机系统中。 按键输入原理按键普通分为触点式和其她按键。在单片机应用系统中，普通使用机械触点式按键开关，其重要功能是把机械上通断转换成为电气上逻辑关系。也就是说，它能提供原则TTL 逻辑电平，以便与通用数字系统逻辑电平相容。此外，除了复位按键有专门复位电路及专一复位功能外，其他按键都是以开关状态来设立控制功能或输入数据。当所设立功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完毕该按键所设定功能。因而，键信息输入是与软件构造密切有关过程。 对于一组键或一种键盘，通过接口电路与单片机相连。单片机可以采用查询或中断方式理解有无按键输入并检查是哪一种按键按下，若有键按下则跳至相应键盘解决程序处去执行，若无键按下则继续执行其她程序。 按键特点与去抖按键有抖动时间会影响单片机做出反映。机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用影响，普通随着有一定期间触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。抖动时间长短与开关机械特性关于，普通为5 10 ms。在触点抖动期间检测按键通与断状态，也许导致判断出错。即按键一次按下或释放被错误地以为是多次操作，这种状况是不容许浮现。为了克服按键触点机械抖动所致检测误判，必要采用去抖动办法，可从硬件、软件两方面予以考虑。普通来说，在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。惯用按键由于机械触点弹性作用，一种按键开关在闭合时或断开时不会立即稳定下来，因而在闭合和断开瞬间都随着着一连串抖动，抖动时间长短由按键机械特性来决定，普通为510ms。这种抖动对人来说是感觉不到，但是对单片机来说，则是完全可以感知，由于单片机解决速度在微秒量级。如果不对按键消除抖动则会引起程序解决误操作，去抖动办法有诸各种，如用R-S触发器等硬件办法，运用不同算法各种软件办法等。硬件办法会增长成本和体积，软件办法用比较普遍，当前常应用加固定软件延时来去抖动。详细就是有按键按下时，运用软件延时10ms或者更长时间后再次检测按键与否按下，事实上避开了按键按下时抖动时间，实践证明，不对按键释放抖动进行解决，也能满足设计规定10。本设计中就采用了后者软件办法去抖动，详细办法如下：当第一次检测到有按键按下时，程序先不做任何其她操作，运用延时函数delay(10)延时10ms后再次判断按键与否按下，如果再次检测到按键按下则做相应动作。图4.6 独立式按键和矩阵式按键（本设计采用四个独立按键） 显示电路设计显示电路分为动态和静态显示。LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管各个段码，从而显示出咱们要数字，因而依照LED数码管驱动方式不同，可以分为静态式和动态式两类。 a. 静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管每一种段码都由一种单片机I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动长处是编程简朴，显示亮度高，缺陷是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要58=40根I/O端口来驱动，要懂得一种89S51单片机可用I/O端口才32个呢：），实际应用时必要增长译码驱动器进行驱动，增长了硬件电路复杂性。 b. 动态显示驱动LED数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管8个显示笔划a，b，c，d，e，f，g，dp同名端连在一起，此外为每个数码管公共极COM增长位选通控制电路，位选通由各自独立I/O线控制，当单片机输出字形码时，所