基于51单片机的医院病房紧急呼叫系统无线语音毕业论文.docx

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基于51单片机的医院病房紧急呼叫系统无线语音毕业论文

梧州学院

毕业论文

论文题目医院病房紧急呼叫系统

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

本文介绍了一种以AT89S52单片机设计的医院病房无线呼叫系统。

该系统由单片机系统、无线收发系统、功能开关、1602液晶显示器、以ISD4004语音芯片为主的语音系统等单元电路组成。

该系统所用到的无线收发系统采用315无线收发模块的PT2262和PT2267编解码芯片，利用单片机的串行半双工通信来实现。

它的核心控制器采用价格低廉，性能可靠的单片机。

该系统主要工作原理是分机按键呼叫，主机声光报警，同时显示呼叫的号码，主机按键可回复。

研究表明该系统使用方便、快捷、安全可靠，可应用于医院、茶庄、KTV、餐厅等领域。

在市场经济体制中，尤其在服务性的行业中，更省人、省钱、省心，更能提高企业效率，提高服务形象，带来更好的经济效益，可作为电子产品进行开发研制，具有很好的推广价值。

关键词：

单片机技术无线发射和接收无线呼叫系统ISD40041602

TheUrgentCallingSystemInHospitalWords

Abstract

ThispaperintroducesaSCM（single-chipmicrocomputer）ATMELAT89S52MCUasawirelesscallingsysteminhospitalwards.ThissystemconsistsofSCMsystem,wirelesstransceiversystem,thefunctionalswitch,1602LCD,andbythemainofvoicISD4004asavoicesystemsunitcircuitetc.Whattheuseofthesystemisthewirelesstransceiversystemwhichinvlvesawirelesstransceivermodule315ofthePT2262andPT2267codecchip,andbringsabouttheSCM’shalf-duplexcommunication.ThecorecontrolleroptionaledSCMwithlowpriceandreliableperformance.Thecallextpressthenthehostsound-lightalarm,displaythecallnumbersatthesametimeandatlastthehostgiveareplybypressthebuttonisthemainworkingprincipleofthesystem.Thestudyshowsthatthissystemhasthecharacteristicsofeasytosue,fast,safeandreliable.Anditcanbeusedsomesocialfieldssuchashospital,teahouse,KTV,restaurant,etc.Inthemarketeconomicsystem,especiallyintheserviceindustry,Usingitthatcanbemoresavingstaffs,moneyaswellastrouble.Whatmoreitcanimprovesthecompany’sefficiency,enhancestheimageofservices,andbringseconomicbenefits.Soitcanbeusedaselectronicproducttoresearchanddevelopment,Inmyopinion,ithasagoodvalueofpromotion.

Keyword:

SCM（single-chipmicrocomputer）Transmitandreceivewireless

TheWirelessCallingSystemISD40041602

目录

第一章引言……………………………………………………………………1

1.1课题背景与来源………………………………………………………1

1.2课题意义……..………………………………………………………2

1.3课题设计的内容和方案………………………………………………2

第二章系统概述………………………………………………………………3

2.1系统组成………………………………………………………………3

2.2系统的功能介绍及操作说明…………………………………………4

第三章硬件组成与设计………………………………………………………5

3.1整体电路图……………………………………………………………5

3.2电源电路………………………………………………………………6

3.3主控芯片单片机………………………………………………………7

3.4主机功能按键介绍……………………………………………………8

3.5液晶显示器1602……………………………………………………8

3.5.1电路设计……………………………………………………………8

3.5.2LCM1602引脚及功能介绍…………………………………………9

3.6语音电路……………………………………………………………10

3.6.1语音电路图设计…………………………………………………10

3.6.2ISD4004简介………………………………………………………12

3.6.3LM386………………………………………………………………15

3.7无线收发模块………………………………………………………16

3.7.1发射板……………………………………………………………16

3.7.2接收板……………………………………………………………17

3.7.3编解码芯片PT2206和PT2272……………………………………18

3.7.3.1PT2262引脚及工作原理…………………………………18

3.7.3.2PT2272引脚及工作原理…………………………………19

第四章软件设计………………………………………………………………21

4.1主机程序流程图……………………………………………………21

4.2从机程序流程图……………………………………………………22

第五章系统测试与分析………………………………………………………24

5.1系统设计过程…………………………………………………………24

5.2单个模块的调试………………………………………………………24

5.3系统测试达到的技术指标……………………………………………26

第六章结束语…………………………………………………………………27

参考文献…………………………………………………………………………28

附录

（一）…………………………………………………………………………29

附录

（二）…………………………………………………………………………31

致谢…………………………………………………………………………49

第一章引言

1.1课题背景与来源

单片机自问世以来，迄今已有三十年了，其产品琳琅满目，产家也众多纷纭，功能也是五花八门。

由于单片机集成度高、功能强、可靠性好、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎是“无处不在，无所不为”。

单片机的应用领域已逐渐从面向工业控制、通讯、智能仪表等迅速发展到企业单位、家庭消费产品。

目前最常见使用的是MCS-51系列单片机及其兼容产品，而以单片机作为通信系统开发的产品也层出不穷。

目前，随着人们生活水平的不断提高，国内外很多服务性行业迅速发展，人们对服务性行业的要求也越来越高，行业间的竞争也越来越激烈，而很多服务性企业由于本身的发展跟不上时代而逐渐被无情的淘汰掉了。

像餐厅、茶庄、KTV、医院、网吧等等一系列服务性较强的行业，现在大多数还是处于服务质量比较差、工作效率比较低、呼叫服务时不能及时满足、人员嘈杂找人不方便等很多让人很不满意的地方。

当今国内各种大大小小的医院绝大多数还是在使用有线的呼叫系统，有些小医院甚至连有线的都没有，这不仅影响了医院的声誉，也就给病人及家属带来了诸多不变。

有时甚至出现病人遇到突发事情时，如打完点滴了，其家属到处乱跑找医生的情况，有些甚至在医院里大呼小叫的叫唤护士，扰乱了医院安静的环境，破坏了其他病人静养的心情，也吵醒了不少正在休息的病人，给医院制造了很多不必要的噪音，也带来了不少抱怨。

而有线的呼叫系统由于布线复杂，代价昂贵，不可移动，有碍美观，难修复等弊端而逐渐跟不上服务质量，已经落后时代。

医院急需一款便捷，高性能的呼叫系统。

对讲机的出现给人们带来了不少方便，它是一种双向移动通信工具，在不需要任何网络支持的情况下就可以通话，没有话费产生，它呼叫及时方便，在一定区域内也有着广泛的应用。

但是，对讲机本身制造麻烦，代价昂贵，耗电量大，信道少，容易受干扰，不能显示号码，查寻呼叫功能，只能语音通信，务必给周围其他人带来了噪音污染。

由于它本身的局限与不足，注定了对讲机无法适用于服务性的行业中，最终也不是一个让人十分满意的呼叫系统。

如何集有线呼叫系统和对讲机各自的优点于一身，开发一款新的能很好的适用于服务性行业的呼叫系统，经过人们几年的探索与努力，已经初露头角，开始服务于市场，服务于人们。

1.2课题意义

一款新的能满足人们要求，适合服务性行业的无线呼叫系统，对人们生活的改善，对企业形象的提升起着十分重要的作用。

对医院单位而言，在同类行业中，安静清雅的环境更具有竞争优势，快而准的服务极大地提高了工作人员的办事效率，便捷的呼叫系统节约了大量的人力，财力。

对医务人员而言，不需要时刻去查房、巡逻，更不需要高声应答病人或家属，免去了无数次的来回奔波，维护了医院良好的安静环境，及时而准确的给病人带来需要和服务。

语音报警提示更亲切自然，温和的声音让工作人员避免了嘟嘟嘟的噪音骚扰，心情更放松。

对病人及其家属而言，不必在医院大声喧哗地呼叫医务人员，也不用亲自走到护士房告知护士，更不用在各个病房到处寻找护士。

即使病人在没有家属陪伴的情况下，也能及时呼叫得到护理。

只需轻轻一按从机的按钮，无论是在床上还是走廊，还是厕所，都能传达呼叫的信号。

护士只要在总机旁观察就能看到呼叫的房间，呼叫的次数，按键回复便能立刻派护士去查看和护理。

该系统的设计主要分主机和从机两部分，集无线四路数据收发，液晶显示，语音报警于一体，具有施工快捷、简单、故障率低、移动方便，使用无线呼叫器的病人，无需四处张望寻找，也无需高声喊叫，只需轻松地按一下呼叫器的按钮，所需要的服务就会得到及时的解决。

优雅、安静、舒适的环境无不令人向往；低功耗，微型化，环保、美观，高效的无线通信系统在医院等方面的应用将越来越备受人们的关注。

1.3课题设计内容和方案

主体功能：

设计一个基于单片机的无线呼叫系统，包含以下主要功能：

1.通信：

从机呼叫，主机能显示从机呼叫的号码，并能回复从机

2.显示：

主机收到从机的呼叫能显示呼叫的号码、呼叫次数

3.报警：

主机收到信号能自动语音报警

4.查寻：

主机上可以查寻最近呼叫过的八个从机

5.录放：

语音电路可以任意录放音乐

第二章系统概述

2.1系统组成

整个系统包括主机和从机两个部分，这两部分都是以单片机为主体展开外围功能。

主机主要由以下模块组成：

单片机系统、液晶显示、无线收发模块、语音电路以及功能按键。

主机框图如图2-1

1602显示

AT89S52

单片机

功能按键

语音模块

发射模块

接收模块

报警灯

图2-1主机系统组成框图

从机系统与主机系统比较而言是比较简单的，只包含一对收发模块、一个按键和声光报警，其框图如图2-2

发射模块

AT89S52

单片机

按键

接收模块

声光报警

图2-2从机系统组成框图

2.2系统的功能介绍及操作说明

本系统的特点和可实现的功能以及具体的操作说明主要有：

1、当静止时，也就是说病房里没有发出任何信号，主机也没有收到任何信号的时侯，分机指示灯不亮，蜂鸣器也不会响；主机也不会显示呼叫的号码，报警灯也不会闪烁，更不会有语音的报警提示。

2、一旦病房有情况，任意一个病房的分机有按键按下时，发光二极管便会自动闪亮，提示病人正在或者已经发出呼叫信号。

同时通过无线收发模块的发射电路发射出无线信号，呼叫的信息就传达到医护站的主机那里。

3、每个分机的地址不一样，不会发生分机相互间的干扰，串码现象。

因为发射模块有四个口是直接和单片机的功能口相连的，通过单片机发射高四位码与低四位码，至少会有2的8次方种的地址编码。

同时，地址码还可以扩展，服务于更多的地址。

4、当主机收到任意分机的呼叫信号时，语音电路便开始工作，发出语音报警，同时报警灯闪烁一下，抢占医务人员的视觉，提示他们病房有突发呼叫情况。

与此同时液晶显示器1602的电路也同时工作，显示出被呼叫房间号码，呼叫次数，告诉医护站的医务人员确切的病房号码，以便快而准的给病人提供帮助。

5、当医护人员准备去护理时，只要按下主机上的回复键，因为按下回复键的同时，通过无线收发模块的发射电路发射出信号，传达到分机那里，分机指示灯闪烁，蜂鸣器开始工作，产生鸣叫，提示病人已经收到了呼叫信号。

6、病房里从机的无线收发电路的接受电路时刻在检测有没有从主机那里发来的回复信号，一旦检测到主机的回复信号，发光二极管闪亮一下，表示主机已经收到呼叫信号，医护人员马上就会到来。

7、主机可以保存最近呼叫过的8组号码，当收到信号时，主机自动判别收到的数据与主机原来保存着的数据（地址）是否相同，如果相同则对应的地址的呼叫次数加一，应答标志清零；否则全部数据后移，以便保存刚刚收到的数据。

在主机上可以通过电路板上的上翻键和下翻键来查询最近呼叫过的号码和次数以及是否对呼叫进行应答，应答标志若显示为1则表示主机已经应答，若为0表示有病房呼叫。

8、主机的语音电路部分可以任意录音和放音，报警的语音可以是标准的号码读数，也可以是一段优美的音乐，它的录音可以任意改变。

第三章硬件组成与设计

硬件设计包括整个系统的电路图，主要分主、分机的系统组成，还有各个模块的详细电路图和其功能，涉及到的一些芯片的详细资料。

下面将整个紧急呼叫系统从整体到局部分别做个介绍，首先介绍的是整体电路图，然后再对各个模块单独介绍。

3.1整体电路图

整体电路图包括主机和从机电路图，主机整个电路如下图图3-1所示。

主机电路图设计相对而言比较复杂，既要考虑语音芯片的电压转换，也要考虑到高频收发电路布线的注意事项，这是主机电路的重点与难点。

经过几个方案的比较最终采用了可调正电压集成稳压器LM317，因为它不仅价格较便宜，而且还可以设置可调电压电路，输出电压也比较稳定，纹波少，可直接将直流5V电压转换成语音芯片所需的3V直流电压。

图3-1-1主机整体电路图

从机整个电路比较简单，其电路图如图图3-1-2所示

图3-1-2从机电路图

整个医院紧急呼叫系统的电路图就是上面的两个图，它包括主机的和从机的。

主机和从机两个系统中都用到了三极管2N3906和2N3904，它们连接在一起作为开关功能使用。

其中四非门反相器MC74HC04AN的作用是防止主机一直处于同一个状态，排阻的作用是起上拉作用，增大单片机的电压，增强模块的发射能力。

由于语音电路设计要求比较苛刻，所以设计中主机是通过语音接口与额外的语音电路板连接的。

下面就依次介绍电源电路，单片机系统，主机功能按键，液晶显示器LCD1602，语音电路和无线收发模块。

3.2电源电路

因为单片机工作电压为直流+5V，且底层电路功耗很小。

电源的设计的好坏决定了电压输出的稳定性，它主要解决的是整流，滤波问题。

本电源的设计采用一个输出+9V的变压器，经过4个稳压二极管IN5408桥型连接整流，便可得到比较稳定的直流电压，使用4700uF的大电容除去直流电压的低频噪声（原则上电容越大越好），低频滤波后采用7805三端稳压片稳压，稳压以后再进行一次高频滤波，以便除去电压的高频噪音和纹波，可采用0.1u或0.01u的小电容解决。

具体电路如图3-2：

图3-2电源电路图

3.3主控芯片单片机

单片机是电子设计中经常用到的主控芯片，也是大家比较熟悉的芯片，本系统设计中采用的是型号为AT89S52的单片机，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断