东北大学接口核心技术优秀课程设计.docx

接 口 技 术 设 计 报 告

设计题目：病房呼叫系统

班 级：物联网1201班
学 号：4052
姓 名：李垠桥
指导老师：刘莹
设计时间：7月

摘 要
病房呼叫系统是向病患提供一个紧急呼叫服务，它能够方便让病患向医护人员发出呼叫信号，以使得医护人员立即正确地赶到对其进行合理救治。呼叫系统优劣直接关系到病员安危，一向受到各大医院普遍重视。它要求立即、正确、可靠、简便可行、利于推广。
本设计采取主从结构，医护人员值班室内放置指示灯和呼叫扬声器，走廊悬挂显示器（依据病房次序显示医护人员最先应处理病房号），病患床头处安置呼叫源（单刀开关）。当病人有呼叫请求时，打开开关进行呼叫，此时值班室内指示牌上对应房间指示灯亮起，走廊显示器依据次序指示医护人员救治次序，经过这一系列联动实现“紧急病患优先处理”目标，尽可能降低因时间耽搁而造成医疗事故，同时也为构建数字化医院打好了一定基础。
本论文叙述了病房呼叫系统基础组成和部分相关硬件设计，使用emu8086软件进行编译，使用proteus软件对其进行仿真。

关键词：8086，8253，8255，七位段式液晶

目 录

摘要 Ⅱ
第一章 概述 1
第二章 系统设计 3
2.1方案论证 3
2.2 单元电路设计 4
2.2.1 指示灯部分 4
3.2.2 紧急振铃部分 5
3.2.3 病患处理次序显示 6
第三章 编程实现 8
3.1 程序步骤图 8
3.2 程序代码 9
第四章 仿真实现 13
4.1 运行时整体截图 13
4.2 实例下仿真 13
第五章 结论 16
第六章 使用仪器设备清单 17
参考文件 18
收获、体会和提议 19

第一章 概述
众所周知，在医疗救治方面，时间就是患者生命。少一秒钟，患者可能迈入死亡边缘；多一秒钟，患者就多一份成活期望。于此说来，病房呼叫系统便可谓是全部病患福音。
病房呼叫系统经过数字化处理，能够快速简练地向医护人员提供需要医疗服务病患房间号，使得医护人员能够在最短时间对病患进行处理。
病患经过按动墙上呼救按钮来给医护人员发送信号，以下图所表示。
内部

病房号 1 2 3 4 5 6 7
呼叫情况

当有若干病患发出求援信号时，值班室里对应房间指示灯亮起，而且呼叫扬声器播放紧急振铃，当医生知道了病患需求时，按下面板上按钮，停止紧急呼叫振铃，以下图所表示。

走廊中显示牌指示医护人员应优先处理病患房间号。
您下一个应处理病患

当全部需要救治病患均处理结束后，医护人员将开关调至正常状态，显示器熄灭。

第二章 系统设计
2.1 方案论证
本系统共分为三个部分：值班室指示灯部分，值班室紧急振铃部分，走廊病患处理次序显示部分。
1. 值班室指示灯部分
本系统设计将全部开关一端接地，另一端接5v电压。当开关断开时测量点电势为高，反之为低。将测量点处电势信号输入到8255芯片PB组接口上，经过编程使改组电势从PA组接口输出。输出电势经过芯片74LS245对led组进行驱动，从而实现当开关闭合时led指示灯亮起目标。
2. 值班室紧急振铃部分
放置在值班室内紧急振铃是当有病患发出紧急呼叫信号后蜂鸣器才会响起，以提醒医护人员紧急对该病患进行救治。实现原理是将对测量点处电势组进行和操作结果作为8253定时器计数器通道0时钟信号，计数值设为1，运行方法为方法2。每当用户按下呼叫按钮时，产生脉冲使计数器计数值加一，此时计数值满，OUT0输出低电平。这时医生按下终止振铃按钮会在原有基础上增加一个脉冲，使得OUT0输出再次回归高电平状态等候计数。将OUT0输出和时钟脉冲进行或非操作，结果值送到8253计数器通道1时钟接口中。OUT1输出控制扬声器播放指定音阶呼叫振铃。
3. 走廊病患处理次序显示部分
对于优先处理问题本系统经过8线-3线优先编码器实现（74LS148），对于优先显示我们利用了优先编码器本身优先性，显示是房间号较小病患（房间号为0-7）。
在实现上，因为74LS148输出为低有效（真值表见下表），直接将它编码后输出值作为段式液晶驱动芯片（74LS47）输入使用。
输入
输出
EI
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
A2
A1
A0
GS
EO
1
x
x
x
x
x
x
x
x
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
x
x
x
x
x
x
x
0
0
0
0
0
1
0
x
x
x
x
x
x
0
1
0
0
1
1
0
0
x
x
x
x
x
0
1
1
0
1
0
1
0
0
x
x
x
x
0
1
1
1
0
1
1
1
0
0
x
x
x
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
x
x
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
x
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
在得到最优先二进制编码后，因为试验箱上只有一块8255芯片，所以段式液晶驱动我们采取静态驱动电路方法进行。经过输出高电平有效译码器（74LS47）进行驱动共阴极数码管来显示从8线-3线编码器处输出结果即可实现在显示器上显示病患房间号目标。
2.2 单元电路设计
1.指示灯部分
原理框图以下：
K

......
......
74LS245

8255A
8086
CPU

L

D0
|
D7
AD0
|
AD7
PA1
PA0

PA7

A1
A2
A0
A1
PB7
PB0
开关

RD WR
RD WR

CS 0E0H-0E6H

仿真截图以下：

逻辑处理电路
开关电势情况
2.紧急振铃部分
原理框图以下：
8253
8086
CPU

D0
|
D7
AD0
|
AD7
CLK0
GATE0

OUT0

扬声器驱动电路

CLK1

A0
A1
A1
A2
1
GATE1

OUT1

RD WR
RD WR

CS 0F0H-0F6H

仿真截图以下：

3.病患处理次序显示
原理框图以下：

开关电势情况
74LS148
74LS47

A0
A

A2
A1
C
B

D

RBI LT
BI/RBO
EO
EI

仿真截图以下：

第三章 编程实现
3.1 程序步骤图
主函数：

OUTA函数：

3.2 程序代码
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: MOV DX,0E6H ;8255
MOV AL,82H
OUT DX,AL
BG: MOV DX,0E2H ;8255
IN AL,DX
MOV DX,0E0H ;8255
OUT DX,AL
CALL OUTA
JMP BG

OUTA PROC NEAR
MOV DX,0F6H ;8253 CHANNEL0
MOV AL,00010101B
OUT DX,AL
MOV DX,0F0H ;8253
MOV AL,01H
OUT DX,AL
MOV DX,0F6H ;8253 CHANNEL1
MOV AL,01110110B
OUT DX,AL
MOV DX,0F2H ;8253:8
MOV AL,36H
OUT DX,AL
MOV AL,11H
OUT DX,AL
CALL DELAY
MOV DX,0F2H ;8253:5
MOV AL,17H
OUT DX,AL
MOV AL,15H
OUT DX,AL
CALL DELAY
MOV DX,0F2H ;8253:2
MOV AL,24H
OUT DX,AL
MOV AL,20H
OUT DX,AL
CALL DELAY
MOV DX,0F2H ;8253:7
MOV AL,05H
OUT DX,AL
MOV AL,12H
OUT DX,AL
CALL DELAY
MOV DX,0F2H ;8253:1
MOV AL,73H
OUT DX,AL
MOV AL,22H
OUT DX,AL
CALL DELAY
MOV DX,0F2H ;8253:4
MOV AL,04H
OUT DX,AL
MOV AL,17H
OUT DX,AL
CALL DELAY
MOV DX,0F2H ;8253:3
MOV AL,05H
OUT DX,AL
MOV AL,18H
OUT DX,AL
CALL DELAY
MOV DX,0F2H ;8253:6
MOV AL,53H
OUT DX,AL
MOV AL,13H
OUT DX,AL
CALL DELAY
RET
OUTA ENDP
DELAY PROC NEAR
MOV CX,60000
LOOP $
RET
DELAY ENDP

CODE ENDS
END START

第四章 仿真情况
4.1运行时整体截图

4.1实例下仿真
1. 当病房3开关闭合时，医生处对应指示灯亮起（病房号从0开始，图中D4标识led灯代表三号病房），

段式液晶显示病房号：

医生处振铃响起：

2. 当病房4开关再闭合时，医生处对应指示灯亮起（病房号从0开始，图中D4标识led灯代表三号病房，D5标识led灯代表四号病房），

因为病房3扔在呼叫中，所以段式液晶依旧显示病房号3：

医生处振铃响起：

3. 若病房3处发觉因为误操作而闭合开关时，将开关打开时，医生处对应指示灯熄灭（病房号从0开始，图中D5标识led灯代表四号病房），

段式液晶显示病房号：

医生处振铃响起：

4. 当医生处按动停止振铃开关时，振铃停止，但对应灯依旧闪烁，走廊中段式液晶显示器依旧显示待处理病房号：

第五章 结论
经过使用8086处理器、若干可编程器件和常见中、小规模数字集成电路设计了这个病房呼叫系统，实现以下预期目标：
1.病患能够立即发出呼叫信号给医护人员。
2.医护人员能够立即正确地知道何人发出呼叫信号，并伴有振铃鸣响。
3.走廊内有处理次序指示牌，提醒医生按怎样次序处理病患。
经过使用该系统能最大化节省医护人员和病患时间，使救治效率大幅度提升，很大程度上降低了医护人员和病患（及家眷）反复劳动，使病患能够在第一时间得到合理诊疗，同时也为数字化医疗打下了坚实基础。
本设计是以8间病房为例，若在实际中能够将其进行拓展到适宜病房数目。
本设计中多种连接均以实际导线相连，在应用中存在困难。在后续更新中可考虑尽可能地降低导线使用，增强无线连接使用。

第六章 使用仪器设备清单

使用仪器
型号/值
个数
VCC
无
7
GROUD
无
7
单刀开关
无
8
电阻
100kΩ
2
200Ω
8
电容
100pF
1
非门
74S04
1
二1输入和非门
NAND_2
1
八1输入和非门
4068
1
8线-3线优先编码器
74LS148
1
7段数码管译码器
74LS47
1
CPU
8086
1
三态输出八 D 锁存器
74LS373
1
可编程并行I/O接口芯片
8255A
1
扬声器
无
1
LED驱动芯片
74LS245
1
LED指示灯
红
7
3线-8线译码器
74LS138
1
定时器计数器
8253A
1
三极管
无
1
频率发生器
1MHz
1
二1或门
4030
1
按钮式开关
无
1
总线
无
2
导线

参考文件
1. 杨居义主编.计算机接口技术项目教程。北京：清华大学出版社，.10
2.杨居义主著.微机原理和接口技术项目教程（第二版）.北京：清华大学出版社，.1
3.黄玉清，刘双虎、杨胜波主编.微机原理和接口技术.北京：电子工业出版社，.6
4.祁世峰主编. 微型计算机原理及应用试验指导. 成全部：西南交通大学出版社，

收获、体会和提议
经过接口技术大作业学习，使得我能够有效地将平时上课所讲理论知识融汇到实践当中，能够将原本停留在书本上芯片用到实际当中，化被动学习为主动思索，很大程度上提升了我学习爱好，让我能够对接口和相关技术产生愈加浓厚学习爱好。
我在这次课题中选择是病房呼叫系统这个题目，在刚刚着手开始做时候认为题目很简单，很轻松就能够完成。但伴随课题进行，我越发地感觉到它并没有我想象那么轻易。
首先是仿真就已经给了我一个下马威，原本认为在平时试验课上进行操作训练就足以应付这次大作业了，但当我开始动手做时候，才发觉试验箱上其实为我们屏蔽掉了很多难题，譬如怎样设置各个芯片地址，怎样在众多类似芯片中选择到符合我设计要求芯片等问题。
在碰到了多种问题以后我便开始去图书馆查阅相关资料，但因为我想做这个设计在书本上极难找到有相当借鉴价值资料，所以我也只能是依据自己思绪一点一点地想措施处理问题，碰到了问题，想处理措施，咨询同学，查阅文件等，这也同时让我自学能力得到了一定程度上提升。但不得不说在这个阶段我对这个大作业依旧是是爱好寥寥，甚至有所厌烦，但伴随学习深入，我逐步发觉了其中乐趣。当你所画电路图，编写汇编代码最终能够仿真出你所起到期待结果时，你就会体会到成功乐趣，而且你会有想要给已经做出系统添加新功效冲动。逐步我开始对它产生了爱好，开始主动地思索要怎样才能使已经有系统功效更完善，电路图更清楚。大作业逐步由一项作业转变成了能够令我产生成就感一项活动，它真让我对接口技术爱好斐然。
在完成了整个系统构建后，我发觉了这门课不仅强化了我们日常学习到接口知识，而且也培养了我们以后学习相关课程爱好和动力。掌握实践性质知识远比书本上来实际，让我们拥有能将她们真正化为实物能力。我真心认为接口技术大作业给了我很大程度上提升。

最终我提出相关这门课几点小提议：
1.期望老师在安排这门课之前先给我们讲解多个相关大作业例子，让我们有章可循，不至于动手开始做时太过混乱。
2.期望老师能在平时讲课讲解某种芯片时也介绍一下它是怎样应用到实际当中，我相信这对提升我们学习这门课爱好会有很大助益。