基于单片机的医院病床呼叫系统设计Word下载.doc

基于单片机的医院病床呼叫系统设计Word下载.doc

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Thisarticlemainlyintroducedtheapplicationofthesingle-bustechnologyandinter-MCUserialcommunicationtechnical,StudiedareliablecallsystemforhospitalbasedonMCU,andsimulatedthecircuitwithProteusandKeil,theresultsaresatisfactory.Thesystemachievedthefunctionofbedscalling,isabletosendthecallinformationeffectivelyanddisplaythenumberofbedsthroughitsdigitaldisplay,askdoctorsandnursesforhelpthroughSoundbuzzer.Besidesthesystemcanstorecallinformationforquery,andextendedthelinkwithcomputerformanagement.Thesystemhasasimplecircuitstructureandlowcost,highreliabilityandeasywiringconstructionfeatures.Themorethenumberofhospitalbedsis,themoreadvantagesitwouldhas.

Keywords:

Callsystem;

Communication;

Memorystorage;

Single-bustechnology

目录

1．前言 1

2．系统功能分析及设计要求 1

3．系统总体设计方案 2

4．主要应用器件及技术原理 3

4.1微处理器介绍 3

4.2单片机双机串行通信原理 5

4.2.1单片机串行口结构 5

4.2.2单片机双机通信连接 6

4.3单片机与PC机通信原理 7

4.3.1串行通信总线标准及其接口连接 7

4.3.2单片机与PC机通信与电平转换 7

4.4单总线技术原理 8

5．系统硬件电路设计 9

5.1晶振及系统复位电路 10

5.2呼叫器和查询电路 11

5.3数码显示电路 11

5.4报警电路 12

6．系统软件设计 13

6.1系统主、从机软件流程图 13

6.2系统程序设计 14

6.2.1主程序 14

6.2.2床号数码显示程序 14

6.2.3声音报警程序 14

6.2.4呼叫记录存储 15

7．系统测试 15

8．总结与展望 17

9．致谢 18

10．参考文献 18

陈继铭（指导教师，梅斌）

（湖北师范学院教育信息与技术学院湖北黄石435002）

1．前言

近年来,随着人们生活水平的不断提高,人们对医疗水平的要求也不断提高，特别是突发情况下病人请求值班医生或护士进行及时诊断或护理，这一环节对提高医院的管理服务质量显得尤其重要，这同时也大大提高了医院医护人员应对突发事件的能力。

在以往医院，病人遇到突发情况时，由于向医护人员得不到及时的救助，往往错过了最佳治疗的时间，最后造成小病酿成大病，大病酿成无药可医，最后导致死亡。

因此,一种新型临床呼叫仪器的研制成为近些年来的研究热点之一。

为了提高医院管理水平,需要有新型可靠病床呼叫仪的辅助。

临床求助呼叫是传送临床信息的重要手段,病房呼叫系统可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,并在值班室的监控中心主机上留下准确完整的记录,是提高医院和病室护理水平的必备设备之一。

呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危,历来受到各大医院的普遍重视。

它要求及时、准确、可靠、简便可行、利于推广。

利用电力线载波通信技术、单片机多机通信和计算机监控管理技术设计的具有呼叫、振铃、显示排队、优先权设定、存储记录等功能的病床呼叫系统,满足了医院的病房管理和护理要求。

本文基于单片机的医院病床呼叫系统设计，是一种利用单总线技术和单片机间串行通信设计的有记忆可靠病床呼叫系统,他不但能够有效传送呼叫信息,而且能通过数码显示求助病床号和通过蜂鸣器声音求助医护人员。

因此，本课题是非常有意义的。

2．系统功能分析及设计要求

一个很好的呼叫系统，它的功能设计首先要符合用户的习惯，同时操作方便，易学，易用。

本系统应包括声音报警功能，数码显示功能，复位清零，查询功能。

当医院病人有紧急情况或者打静脉点滴时，可以很方便的按下呼叫按钮，发出呼叫信号，这时医院值班室就显示病床号并报警。

考虑到医护人员可能有特殊的情况离开值班室，设计时候要求主机可以存储呼叫记录、即有记忆方式。

考虑到以后医院病床的无限增加，设计时采用单总线技术无疑是一种最好的选择，它可以允许在单总线上挂任意多个测控对象。

整个电路要求以C51系列单片机为控制核心，以串行通信方式传输数据[1]。

要求所设计方案可以用硬件实现，具有很高应用价值，同时准确、可靠、简便可行、利于推广，可以将病人的请求快速的传递给值班医生或护士，并在值班室主机上留下完整的呼叫记录信息。

从而可以有效提高医疗服务水平，适应现代社会需求。

3．系统总体设计方案

本设计采用两个单片机系统，同时可以扩展和PC机通信，在PC机上用可视化菜单管理病房呼叫记录情况，以便于更加系统的管理医院病房和考察医院管理水平及效率。

两个单片机系统之间实行串行通信。

从机采用分布是控制方式[7]，从机单片机和呼叫器的应答改变了以前通过一根三芯导线来完成（即包括电源线，信号线，地线）来完成，而是采用单总线器件构成的终端呼叫器和从机单片机构成呼叫系统，这样从机单片机和各病床呼叫器终端之间只有一根双绞线（一根信号线，一根地线）——即单总线，它将地址线、数据线、控制线合为一根信号线路，允许在这根信号线上挂上百个测控对象。

主机以89C51为控制中心，通过串口接受从机发来的呼叫信息，通过运算处理送译码电路数码显示及报警求助，同时存储呼叫信息[2]，可以实行复位记录清零，删除记录，上翻和下翻查找呼叫记录信息。

因此，基于单片机的医院病床呼叫系统设计通常应该包括主机和从机、主机包括报警电路、译码显示电路、复位、查找操作电路等基本单元，而且从机包括呼叫电路，向主机和PC机发送呼叫信息电路。

1、主机系统框图：

图3.1主机系统框图

2、从机系统框图：

图3.2从机系统框图

4．主要应用器件及技术原理

4.1微处理器介绍

4.1.1、MCS-51单片机的特点：

（1）小巧灵活、成本低、易于产品化。

能组装成各种智能式测控设备及智能仪器仪表。

（2）可靠性好，应用范围广。

单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，抗干扰性强，能适应各种恶劣的环境，这是其他机种无法比拟的。

（3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。

单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能指令，可以对逻辑功能比较复杂的系统进行控制。

（4）具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制网络和远程控制。

正是由于51系列单片机具有以上优点，所以成为本次毕业设计所选用的处理器。

4.12、MCS-51单片机的结构

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

从工作原理上讲，单片机就是一种微型计算机，是一种“程序存储式”计算机。

它是在一块硅片上集成了中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、程序存储器（ROM或EPROM）、定时/计数器以及各种I/O接口，也就是集成在一块芯片上的计算机。

图4.1MCS-51单片机的结构

4.2单片机双机串行通信原理

4.2.1单片机串行口结构

C51单片机串行接口是一个可编程的全双工串行通信接口。

它可用作异步通信方式（UART），与串行传送信息的外部设备相连接，或用于通过标准异步通信协议进行全双工的C51多机系统，也能通过同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器来扩充I/O口。

C51单片机通过管脚RXD（P3.0，串行数据接收端）和管脚TXD（P3.1，串行数据发送端）与外界通信。

SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存器和接收寄存器。

它们有相同名字和地址空间，但不会出现冲突，因为它们两个一个只能被CPU读出数据，一个只能被CPU写入数据。

图4.251单片机串行口结构

本设计串行口采用工作方式一，用定时器一工作在方式2做为波特率发生器，为可变的10位异步通信接口方式。

发送或接收一帧信息，包括1个起始位0，8个数据位和1个停止位1。

图4.3是异步通信的字符帧格式：

图4.3异步通信字符帧格式

输出当CPU执行一条指令将数据写入发送缓冲SBUF时，就启动发送。

串行数据从TXD管脚输出，发送完一帧数据后，就由硬件置位TI。

输入在（REN）=1时，串行口采样RXD管脚，当采样到1至0的跳变时，确认是开始位0，就开始接收一帧数据。

只有当（RI）=0且停止位为1或者（SM2）=0时，停止位才进入RB8，8位数据才能进入接收寄存器，并由硬件置位中断标志RI；

不然信息丢失。

所以在方式1接收时，应先用软件清零RI和SM2标志。

4.2.2单片机双机通信连接

本系统设计采用的是单工通信制式，在这种制式下，通信线的一端接从机发送器，一端接主机接收器，数据只能按照一个固定的方向传送。

值得说明的是，尽管多数串行通信接口电路具有全双工功能，但一般情况只工作于单工或半双工制式下，这种用法简单、实用。

图4.4双机通信示意图

4.3单片机与PC机通信原理

4.3.1串行通信总线标准及其接口连接

在单片机应用系统中，数据通信主要采用异步串行通信。

在设计通信接口时，必须根据需要选择标准接口，并考虑传输介质、电平转换等问题。

采用标准接口后，能够方便地把单片机和外设、测量仪器等有机地连接起来，从而构成一个测控系统。

同样当我们需要单片机和PC机通信时，通常采用RS-232接口进行电平转换。

RS-232C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线标准。

它是美国电子工业协会（EIA）1962年公布、1969年最后修定而成的。

其中RS表示RecommendedStandard，232是该标准的标识号，C表示最后一次修定。

RS-232C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的电气性能。

MCS-51单片机与PC机的通信也是采用该种类型的接口。

由于MCS-