模拟病房呼叫系统设计.docx
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模拟病房呼叫系统设计
模拟病房呼叫系统设计
一、设计目的
通过设计模拟病床呼叫的程序，更加熟练掌握单片机C语言指令的使用，培养用单片机来实现一些电子设备运行的逻辑思路，为以后更好的使用单片机打下基础。
二、设计要求
模拟一个护理站下管8个床位，哪个病人要呼叫可以按键，相应蜂鸣器响，数码管显示：
呼叫数量_床位号.要求：
1．6个数码管，正常情况下显示时间（时分秒），时间可通过按键调整。
2．有人呼叫则闪烁显示数量_床位号并蜂鸣器响，按应答键后继续显示时间。
3．若同时有多个病人呼叫则依次轮流显示：
数量_床位号。
4、要求做出实物。
三、硬件电路设计
3.1系统结构框图
图3-1 系统框图
当单片机一上电时，数码管显示时，分，秒。
并且可通过按键对时，分的调节。
调节按键主要运用外部中断程序，其中时钟的显示是通过TO定时器定时1s和数码管显示电路主要运用动态扫描的方式以实现的。
此设计主要运用键盘扫描电路来设计病床号。
当有按键按下时数码管由当前的显示时，分，秒，变为显示当前呼叫数量和呼叫床号，并且呼叫床号按呼叫顺序循环显示，程序中运用数组作为按键缓冲区，先存储按键键值然后实现动态显示。
当按下复位键后重新显示时，分，秒。
并且清空按键缓冲区。
3.2STC89C52单片机芯片
89C52共有四个八位的并行双向口，即有32根输入输出口线。
各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。
图3-2STC89C52集成芯片
89C52共有四个八位的并行双向口，即有32根输入输出口线。
各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。
VCC（40引脚）：
电源电压
VSS（20引脚）：
接地
P0端口（P0.0~P0.7，39~32引脚）：
P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。
作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。
在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。
此时，P0口内部上拉电阻有效。
在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。
验证时，要求外接上拉电阻。
P1端口（P1.0~P1.7，1~8引脚）：
P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。
P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。
P1口特点是输出锁存器，输出时没有条件。
输入缓冲，输入时有条件，即需要先将该口设为输入状态，先输出1。
此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）
P3口为准双向口。
可以字节访问，也可以位访问。
P3.0---RXD,串行输入口。
P3.1---TXD,串行输出口。
P3.2---INT0，外部中断0的请求。
P3.3---INT1，外部中断1的请求。
P3.4---T0，定时器/计数器0外部计数脉冲。
P3.5---T1，定时器/计数器,1外部计数脉冲。
P3.6---WR,外部数据存储器写选通。
P3.7---RD,外部数据存储器读选通。
RST（9引脚）：
复位输入。
当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。
ALE（30引脚）：
地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
XTAL1（19引脚）：
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2（18引脚）：
振荡器反相放大器的输入端。
3.3键盘扫描电路
图3-3按键扫描电路
病床呼叫按钮采用了矩阵键盘扫描的方式。
按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。
首先将列至零，主程序中扫描P1是否有键按下，如果有键按下执行子程序，先将列至零，扫描行然后置位行扫描列。
3.4数码管显示电路
图3-4数码管显示电路
数码管是通过锁存器573输出的。
驱动573需要上拉电阻。
通过P0口控制他的片选，以及数码管的位选，通过P2口控制数码管的段选，主程序中通过动态扫描以实现数码管的动态输出。
原理说明：
74HC573的八个锁存器都是透明的D型锁存器，当使能（G）为高时，Q输出将随数据（D）输入而变。
当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。
输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，
新的数据也可以置入。
这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。
特别适用于缓冲寄存器，I/O通道，双向总线驱动器和工作寄存器。
当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持；这个概念在并行数据扩展中经常使用到。
3.5系统电路原理图
图3-7系统电路原理图
所用器件如下如所示：
数码管：
LD3461AS-SS22
锁存器：
74HC573
单片机：
AT89S52
上拉电阻：
RESPACK-8
4、软件
4.1程序设计
图4-1程序设计流程图
无人呼叫时，运用动态扫描方式利用定时器T0显示时间；有人呼叫时，运用数组作为按键缓冲区，先存储按键值然后动态显示按键床号。
4.2子程序设计
图4-2子程序流程图
扫描P1口前四位是否有变化，变化的位数为按键床号所属的行数；扫描P1口后四位是否有变化，变化的位数为按键床号所属的列数。
行列结合可知呼叫的病床号。
五、实验结果图
仿真时间：
启动后系统会自动进入显示时间状态，此状态下S8、S9、S10三个按键分别能对秒、分、时进行加1设置，而S12、S13、S14三个按键分别能对毫秒、秒、分进行减1设置。
按下S11便暂停显示。
仿真时间如图所示：
图5-1仿真时间
有呼叫时仿真：
在任意时刻按下S0至S7中的一个按键，蜂鸣器发出响声，进入显示病床号状态，左1显示呼叫总人数，右1闪烁显示病床号（若有多个人呼叫）。
在按下复位键P37以前如有病人重复按键则只发出响声，不会改变呼叫总人数的显示。
另外此状态下S8至S15处于无效无效状态，但时间计数仍未停止。
图5-2仿真呼叫
倒计时秒表仿真:
在无人呼叫时按下S15便进入秒表时间设定状态，此状态下S8、S9、S10三个按键分别能对毫秒、秒、分进行加1设置，而S12、S13、S14三个按键分别能对毫秒、秒、分进行减1设置，设置完成后再次按下S15倒计时便开始。
当计时结束后再次按下S15，便又回到了时间显示状态。
两个状态互不影响。
图5-3倒计时秒表仿真
六、源程序
/*************************************************************
程序名称：
病床呼叫系统设计
简要说明：
无人呼叫显示时间，有人呼叫显示病床号及呼叫总人数。
P0，P2口接数码管显示，P1口接4*4矩阵键盘（键号0~15）。
各键功能：
0~7号按键：
病床号0~7；
8~10号按键：
秒，分，时加1调整键
12~14号按键：
秒，分，时减1调整键
11号按键：
暂停时间显示键
15号按键：
倒计时的秒表
P3.6接蜂鸣器按键
P3.7病床复位键
编写：
邢志杰
时间：
2015年07月8日
最后修改时间：
2015年07月10日
**************************************************************/
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
voiddisplay（）;//显示时间子函数
voiddisplay1（）;//显示倒计时时间子函数
voiddisp（）;//显示呼叫病床总数及当前呼叫病床子函数
voidTime0（）;//定时中断子函数，用于改变时间参数
voidTime1（）;
voidrest（）;//初始化子函数，用于病床复位后
ucharcodeDSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,
0x77,0x7c,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x00};//共阴极数码管显示段码
sbitP36=P3^6;//接蜂鸣器
sbitP37=P3^7;//病床复位按键
voidDelayMS（uintx）//延时子函数
{
uchary;
while（x--）
for（y=0;y<120;y++）;
}
uchard[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//用于存放呼叫病床的显示段码
ucharg=0,j=0,log=0,CEN=0;//下面有详细说明
voidrest（）//初始化子函数，用于病床复位后
{
g=0;//g计数：
要显示的呼叫病床个数
log=0;//病床呼叫标志位，有人呼叫置1
P36=0;//接蜂鸣器，高电平响
CEN=0;//当前显示的病床号在数组d中的偏移量
for（j=0;j<8;j++）//清空数组d
d[j]=0;
}
ucharhour=0,min=0,secon=0,tim0=0,hour1=0,min1=0,secon1=0,tim1=0;//时分秒的计数参数
ucharwatch=0,t,KeyNo;//watch倒计时秒表标志位,KeyNo保存键号
voidKeys_Scan（）//4*4键盘扫描得到按键号即床号：
0~7存于KeyNo中,8~15号用于时间调整
{
uchartemp;
P1=0xfe;
temp=P1;
if（temp!
=0xfe）
{
log=1;//病床呼叫标志
P36=1;//只要有病床呼叫蜂鸣器便发出响声
DelayMS（10）;//延时
P36=0;//关蜂鸣器
switch（temp）
{
case0xee:
KeyNo=0;break;
case0xde:
KeyNo=1;break;
case0xbe:
KeyNo=2;break;
case0x7e:
KeyNo=3;break;
}
}
P1=0xfd;
temp=P1;
if（temp!
=0xfd）
{
log=1;//病床呼叫标志
P36=1;//只要有键按下就开蜂鸣器
DelayMS（10）;//延时
P36=0;//关蜂鸣器
switch（temp）
{
case0xed:
KeyNo=4;break;
case0xdd:
KeyNo=5;break;
case0xbd:
KeyNo=6;break;
case0x7d:
KeyNo=7;break;
}
}
P1=0xfb;
temp=P1;
if（temp!
=0xfb&&g==0）//无人呼叫时才能进行时间调整
switch（temp）
{
case0xeb:
KeyNo=8;
if（watch!
=0）t=secon1;
elset=secon;
if（++t>=60）t=0;
if（watch!
=0）secon1=t;
elsesecon=t;
break;
case0xdb:
KeyNo=9;
if（watch!
=0）t=min1;
elset=min;
if（++t>=60）t=0;
if（watch!
=0）min1=t;
elsemin=t;
break;
case0xbb:
KeyNo=10;
if（watch!
=0）t=hour1;
elset=hour;
if（++t>=60）t=0;
if（watch!
=0）hour1=t;
elsehour=t;
break;
case0x7b:
KeyNo=11;TR0=~TR0;break;//暂停计时
}
P1=0xf7;
temp=P1;
if（temp!
=0xf7&&g==0）
switch（temp）
{
case0xe7:
KeyNo=12;
if（watch!
=0）t=secon1;
elset=secon;
if（t--==0）t=59;
if（watch!
=0）secon1=t;
elsesecon=t;
break;
case0xd7:
KeyNo=13;
if（watch!
=0）t=min1;
elset=min;
if（t--==0）t=59;
if（watch!
=0）min1=t;
elsemin=t;
break;
case0xb7:
KeyNo=14;
if（watch!
=0）t=hour1;
elset=hour;
if（t--==0）t=59;
if（watch!
=0）hour1=t;
elsehour=t;
break;
case0x77:
KeyNo=15;watch++;//倒计时watch=1设定倒计时时间，
if（watch==2）TR1=1;//watch=2开始计时
if（watch==3）
{
watch=0;
TR1=0;
}
break;
}
//等待按键松开
P1=0X0f;
temp=P1;
while（temp!
=0x0f）
{
P1=0X0f;
temp=P1;
if（log==1）//当前按键为病床按键
disp（）;//显示病床号及呼叫总数
elseif（watch==0）//当前按键为时间调整按键且无人呼叫
display（）;//显示时间
elsedisplay1（）;//当前按键为倒计时时间调整按键且无人呼叫
}
}
voiddisplay（）//显示时间函数
{
P0=0xfe;
P2=DSY_CODE[hour/10];
DelayMS
（1）;
P0=0xfd;
P2=DSY_CODE[hour%10];
DelayMS
（1）;
P0=0xfb;
P2=DSY_CODE[min/10];
DelayMS
（1）;
P0=0xf7;
P2=DSY_CODE[min%10];
DelayMS
（1）;
P0=0xef;
P2=DSY_CODE[secon/10];
DelayMS
（1）;
P0=0xdf;
P2=DSY_CODE[secon%10];
DelayMS
（1）;
}
voiddisplay1（）//倒计时显示时间函数
{
P0=0xfe;
P2=DSY_CODE[hour1/10];
DelayMS
（1）;
P0=0xfd;
P2=DSY_CODE[hour1%10];
DelayMS
（1）;
P0=0xfb;
P2=DSY_CODE[min1/10];
DelayMS
（1）;
P0=0xf7;
P2=DSY_CODE[min1%10];
DelayMS
（1）;
P0=0xef;
P2=DSY_CODE[secon1/10];
DelayMS
（1）;
P0=0xdf;
P2=DSY_CODE[secon1%10];
DelayMS
（1）;
}
voiddisp（）//显示呼叫病床总数及当前呼叫病床
{
DelayMS
（1）;
P0=0xfe;
P2=DSY_CODE[g];//显示当前呼叫病床总数
DelayMS
（1）;
P0=0xfd;
P2=d[CEN];//显示当前床号，CEN的值在定时中断中发生发生改变,实现一秒的闪烁显示，精华之处
DelayMS
（1）;
}
voidmain（）//主程序
{
TMOD=0x00;//定时器T0方式0
TH0=（8192-4000）/32;//计时250*4ms=1s
TL0=（8192-4000）%32;
TH1=（8192-5000）/32;//计时250*4ms=1s
TL1=（8192-5000）%32;
IE=0x8a;//开T0,T1中断
PX1=1;
TR1=0;//关T1
TR0=1;//初始化完毕
while
（1）//主程序在此处循环
{
if（g!
=0）//有人呼叫时，显示病床号
disp（）;
elseif（watch==0）//无人呼叫时，显示时、分、秒
display（）;
else//无人呼叫显示倒计时
display1（）;
//判断是否有病床呼叫
P1=0xf0;
if（P1!
=0xf0）
{
Keys_Scan（）;//有呼叫则求得床号
for（j=0;j<8;j++）//判断是否是重复按键若是则不再保存本次床号
if（DSY_CODE[KeyNo]==d[j]）
{
j=8;
log=0;
}
if（log==1）
{
g++;
if（g==9）g=0;
switch（g）
{
case1:
d[0]=DSY_CODE[KeyNo];break;
case2:
d[1]=DSY_CODE[KeyNo];break;
case3:
d[2]=DSY_CODE[KeyNo];break;
case4:
d[3]=DSY_CODE[KeyNo];break;
case5:
d[4]=DSY_CODE[KeyNo];break;
case6:
d[5]=DSY_CODE[KeyNo];break;
case7:
d[6]=DSY_CODE[KeyNo];break;
case8:
d[7]=DSY_CODE[KeyNo];break;
}
}
}
if（P37==0）//按下病床复位键
rest（）;
}
}
voidTime0（）interrupt1//显示时间
{
TH0=（8192-4000）/32;//恢复初值
TL0=（8192-4000）%32;
if（d[CEN]==0）CEN=0;//精华所在之处，非常巧妙
if（++tim0!
=250）return;
tim0=0;
CEN++;
if（CEN==8）CEN=0;
secon++;
if（secon==60）
{
secon=0;
min++;
if（min==60）
{
min=0;
hour++;
if（hour==24）hour=0;
}
}
}
voidTime1（）interrupt3//倒计时秒表
{
TH1=（8192-5000）/32;//初值重装
TL1=（8192-5000）%32;
if（++tim1!
=2）return;//计时10ms
tim1=0;
if（secon1!
=0）//秒针调整，此if与下面的两个elseif语句能且只能执行其中的一个
secon1--;
elseif（hour1!
=0）//秒针等于0，时针不为0
{
secon1=99;
min1--;
if（min1>=60）
{
min1=59;
hour1--;
if（hour1==0）
hour1=0;
}
}
elseif（min1!
=0）//秒针，时针都为0，分针不为0
{
secon1=99;
min1--;
}
if（hour1==0&&min1==0&&secon1==0）
TR1=0;
}
七、设计总结
通过这次的程序设计使我懂得了动态扫描，关于汇编语言与C语言的联系。
比如汇编语言的查表指令在C语言中可以用数组的形式实现。
在编程过程中同样和其他同学一样也遇到了很多问题，比如在中断那忽略了interrupt0中的0，后来查资料才知道这不是随便写的。
论文设计是理论联系实际的最好方法之一，使我了解了许多课堂上学不到的东西，综合运用知识。
发现，提出，分析和解决实际问题的能力明显提高。
此外本课题是三人一组，团队合作至关重要，遇到问题时互相研究讨论。
最后在指导老师的帮助下，终于顺利完成本次实践。
在此感谢对给过我帮助的所有同学和各位指导老师！
八、参考文献
[1]沈美明.《IBM-PC汇编语言程序设计》.清华大学出版社.
[2]胡汉才．单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,2004.
[3]贾金铃等．微型计算机原理及应用．重庆大学出版社,2006.
[4]薛栋梁.《单片机原理及应用》.中国水利水电出版社，2001.
[5]李勋.单片机微型计算机大学读本.北京航空航天大学出版社，2002.
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