医院病床呼叫系统Word文档下载推荐.docx
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主控模块设计---------------------------------------------------------------------------5
液晶显示设计---------------------------------------------------------------------------6
键盘矩阵设计---------------------------------------------------------------------------7
电源电路设计---------------------------------------------------------------------------7
应答模块选择----------------------------------------------------------------------------7
三系统设计-------------------------------------------------------------7
系统流程图-------------------------------------------------------------------------------8
四系统调试-------------------------------------------------------------8
五操作说明-------------------------------------------------------------9
六结论-------------------------------------------------------------------11
七硬件清单-------------------------------------------------------------11
八参考文献-------------------------------------------------------------12
摘要
此系统以ATMEGA16为核心处理器进行全局控制，此外加上按键、1602、矩阵键盘等外围设备实现病床的呼叫和显示功能。
本系统采用按键扫描作为控制信号，当有按键按下时，进入相应的功能，并把扫描出的按键号用1602输出，并且用1602显示优先级最高的两个按键数。
关键词：
Atmega161602矩阵键盘
一．方案论证
根据竞赛试题要求，我们对医院病床呼叫系统所需方案的各个方案进行设计论证如下
1.控制器模块选型
方案一：
系统采用AT89S51单片机为主控制芯片，32个可编程的I/O口线，为用户提供了丰富的I/O口资源。
6个中断，2个16位定时、计数器，128*8字节内部RAM，全双工串行UART通道，4~5.5V的工作电压范围，1000次可重复擦写周期。
方案二：
系统采用ATmega16单片机为主控制芯片，有非常丰富的资源：
4个8位并行I/O接口，其中三个有中断功能；
8位的ADC；
强大的定时器和精密的比较器；
超的RAM和ROM，能存储大容量的程序。
四个八位的并行I/O接口具有更强的驱动能力。
具有JTAG接口。
内部具有时钟。
基于上述分析，我们选择方案二。
2.液晶模块选择
方案一：
采用LED数码管显示器。
LED数码管亮度高，醒目，但是
电路复杂，占用资源较多，显示信息量较少。
方案二：
采用LCD1602。
不仅有LCD共同的优点：
微
功耗、显示信息量较大、字迹清晰、美观、视觉舒适；
综上所述，LCD1602液晶显示模块能满足本题目的要求，所以选用1602作为此系统的显示模块。
3.键盘矩阵模块选择
采用独立键盘，需要16个I/0端口，输入输出简单，容易判断。
采用4*4矩阵键盘，需要8位I/O端口，键盘扫描逻辑性强，准确判断按键，而且可以消除按键同时按下出现的问题。
综上所述，采用矩阵键盘。
4.应答模块
蜂鸣器和发光二极管采用可以直接驱动，端口输出值固定，简单方便。
而且应答键采用中断方式省去了判断按键是否被按下的程序。
二、详细硬件电路设计
根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括下图所示模块。
系统结构框图
●主控制模块
产品特性
•高性能、低功耗的8位AVR®
微处理器
•先进的RISC结构
•非易失性程序和数据存储器
•JTAG接口（与IEEE1149.1标准兼容）
•I/O和封装
•速度等级
–0-8MHzATmega16L
–0-16MHzATmega16
•ATmega16L在1MHz,3V,25°
C时的功耗
–正常模式:
1.1mA
–空闲模式:
0.35mA
–掉电模式:
<
1μA
引脚配置：
●液晶显示设计
本系统中选用LCD1602液晶显示屏显示运动过程中的状态，方便且直观。
其对应接口如下表所示。
表2LCD1602引脚功能说明
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:
编号
符号
引脚说明
编号
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源源负极
PB5~PB7
PD0~PD7
●
矩阵键盘扫描模块
●电源模块的设计
本系统中采用双压电源供电的模式。
由电压为12V的电池组供电，见LM7805连线图和1117稳压电路图。
由于电机的存在，在设计时具体为：
U2（7805）将适配器输出的12V电压转换成5V（MVCC5.0）给电机驱动供电，再通过AMS1117-3.3将5V电压稳压成3.3V给msp430f149供电。
三、系统软件设计
本系统通过扫描键盘获得病人的相应床号，将得到的床号存入相应的数组，然后进入取优函数进行相应的处理，得到最先服务的病人床号以及下一位需要服务的病人床号，并做相应的提示显示。
具体系统流程图如下：
四、系统调试
调试方法：
采用以硬件实物调试为主，软件调试相结合的测试方法。
调试内容：
序号
测试项目
测试目的
测试结果
1
测试显示模块
测试液晶显示屏硬件是否好完好和液晶显示程序是否正确
能正常显示
2
测试键盘模块
测试键盘模块各按键是否正常工作
能正常工作并得到相应的数值
3
应答模块
测试有病人请求时蜂鸣器和LED是否有提示信息；
当基于应答后能否更新显示信息。
有请求时有声、光提示（硬件测试失败）；
应答后显示信息有所更新。
4
综合模块测试
所有功能综合起来是否可以进行相应操作并得到预期结果。
测试顺利
五、操作说明
该病床呼叫系统的请求控制键是一个4x4的矩阵键盘，编号为从1到16，可实现病人发出请求的功能；
医生应答按键1个，用于实现对病人请求的应答。
按键布置：
注：
1-16键为病床号对应数值；
应答键：
医生应答按键。
操作步骤：
1.打开电源液晶屏初始化并预显示，“firstNO”为最优需要服务的床号，“nextNO”为次优需要服务的床号，其中“00”表示没有病人请求。
显示界面如下图所示：
2．按1-16键后，进入病人请求阶段，并做出相应显示。
具体
示结果如下图所示：
5.2.1一个病人请求时
5.2.2多个病人请求时
（注：
07号床先请求，但优先级低于02号床。
）
3．按“应答键”后，进入医生应答阶段，医生最先给“最优病床号”
病人提供服务，即“firstNO”所对应的床号。
同时，屏幕显示信息同步更新，等待下次应答。
显示界面如下：
5.3.1一人请求时
（应答前）（应答后）
5.3.2多人请求时（以3人为例）
（应答前）（第一次应答后）
（第二次应答后）（第三次应答后）
六、结论
由于本次选择的题目涉及到显示和按键输入的问题，并且含有有优先编码的考虑，再加上在本次操作过程中，小组成员对于ATmega16的熟悉程度有所欠佳，使得在作品的制作过程中遇到了一些困难。
作品在软件仿真上顺利实现题目要求的基本功能，并根据题目要求对其功能进行了进一步的拓展。
在本次作品制作过程中，从软件仿真到硬件电路实现上出现了问题，曾因电路焊接错误导致未能实现预期的功能；
经小组成员在调试过程中的仔细检查，针对硬件电路上的问题稍加修改，最终还是顺利达到预期的功能，本次制作过程中最困难的可以说是键盘扫描和中断处理，不过在不断尝试修改、不断调试，最终还是克服了遇到的问题，使得作品基本达到预期目的。
七、硬件清单：
ATmega161片按键17个
蜂鸣器1个发光二极管1个
LCD16021片外接电源1个
10K电位器1个10KΩ电阻1个
220Ω电阻2个
八、参考文献：
[1]《单片机应用入门——AT89S51和AVR》龙威林杨冠声胡山化学工业出版社
[2]《Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真》朱清慧张凤蕊翟天嵩王志奎清华大学出版社
[3]《C++程序设计》谭浩强清华大学出版社
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