电子设计大赛报告病人呼叫系统.docx

电子设计大赛报告病人呼叫系统.docx

《电子设计大赛报告病人呼叫系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子设计大赛报告病人呼叫系统.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子设计大赛报告病人呼叫系统

病人呼叫系统

摘要：

本设计在模块化设计思想上，充分利用单片机（AT89S52）可编程、易控制等优点，初步实现了医院病人呼叫系统的设计。

即：

当医院根据病情对住院病人进行编号并设置护理级别后。

病人紧急呼叫时，会产生声、光提示，并显示病人编号，以便医护人员及时处理。

本设计共由按键模块、系统控制模块、床号显示模块、声光提示模块以及电源模块构成。

其中，按键模块采用了7×8的矩阵键盘模式；系统控制模块选用单片机AT89S52作为核心控制元件；床号显示模块利用LED数码管的静态显示方式；而以7805芯片为核心的电源模块则主要用来对单片机和声光显示模块提供稳定的+5V直流电源。

总之，该系统各模块之间相辅相成，共同完成了对医院病人呼叫系统的功能实现。

关键字：

按键；控制；扫描；7×8；AT89S52；LED数码管；7805芯片

赛题分析：

经充分分析讨论后，将原题的任务、基本要求、发挥部分重新整理如下：

一、任务

根据任务，要设计、组装、调试一个医院病人呼叫系统。

二、系统应具有功能和主要技术指标如下：

1、基本要求

（1）当病人紧急呼叫时，会产生声、光提示，并显示病人编号（床位数十）。

首先，必定要设计一个按键模块用来给病人做紧急呼叫工具；其次，要设计一个声光提示模块，其由蜂鸣器、发光二极管组成；最后，还需要一个编号显示模块，可选用LED数码显示。

（2）根据病人病情设置优先级。

当有多人呼叫时，病情严重者优先。

（3）医护人员处理完当前最高级别呼叫后，系统按优先级别显示其它呼叫病人的号码。

2、发挥部分

设计一个有时钟功能的医院病人呼叫系统（床位数五十）：

（1）可任意设定时间提示；

（2）病人紧急呼叫持续时间显示。

目录

1.系统设计4

1.1整体方案比较与论证4

1.1.1设计思路4

1.1.2方案论证与比较5

1.1.3系统组成6

1.2硬件设计6

1.2.1按键电路的设计6

1.2.2声光提示电路的设计7

1.2.3数码显示电路的设计7

1.3软件设计8

2.系统测试8

2.1测试方法与步骤8

2.1.1按键模块的功能测试8

2.1.2系统控制模块的功能测试9

2.1.3编号显示模块的功能测试9

2.1.4声光提示模块的功能测试9

2.1.5电源模块的功能测试9

2.2指标测试记录9

3.结论10

附录1主要元器件清单10

附录2电路原理图11

附录3源程序清单11

1.系统设计

1.1整体方案比较与论证

1.1.1设计思路

题目要求设计一个医院病人呼叫系统，实现当病人有事呼叫医务人员时对医务人员的声光提示和病人床号显示并且根据病情严重性设置优先级，同时实现紧急呼叫时的持续时间提示业务。

设计分为键盘按钮，系统控制，声光提示，病人编号显示和电源五个模块。

键盘部分采用矩阵式按键电路，即7×8键盘结构，由单片机0.0~0.7，1.0~1.6十五个接口控制，此键盘设置在节约单片机接口的同时可实现题目中对50个床位的要求；单片机系统部分采用AT89S52单片机芯片实现对键盘自动扫描、防抖，并实现声光提示和对显示器进行自动刷新，显示部分采用液晶显示模块，实现包括优先级设置的床号显示，持续时间显示；1.7接口对放光二极管和蜂鸣器控制，实现声光提示，电源部分采用W7805稳压芯片制作的+5伏供电电源对单片机和声光提示模块供电。

其系统模块图设计如下：

1.1.2方案论证与比较

（1）键盘扫描部分方案论证与比较

方案一：

采用定时扫描方式。

此扫描方式每隔一段时间对键盘扫描一次，通常利用单片机内部定时器，产生10ms的定时中断，CPU响应定时器溢出中断请求，对键盘进行扫描，以响应键盘输入请求。

方案二：

采用中断扫描方式。

此扫描方式是在键盘上有键盘阖上时才产生中断请求，CPU响应中断，执行中断服务程序，判断键盘上闭合键的键号，并作出相应的处理。

方案选择：

此系统选择定时扫描，此扫描方式能及时响应键入的命令，便于对正在执行程序的干预。

（2）键盘接口电路的方案论证与比较

方案一：

直接使用I／O口的键盘连接电路。

由于AT89S52的I／O口具有输出锁存和输入缓冲的功能，因而他们组成键盘电路时，可省去输出锁存器和输入缓冲器，键位的列线，行线直接分别与单片机中接口相连。

方案二：

利用I／O口和译码器的接口连接键盘电路。

将键盘的七根列线与译码器相连后由译码器74HC138三根口输入单片机，节省了I／O口。

方案选择：

本系统采用直接使用I／O口的键盘连接电路。

此方案使系统最大程度节约硬件数量，实现电路的简化和材料的节约。

1.1.3系统组成

系统主要有按键模块，单片机控制模块，声光提示模块，LED显示模块和电源模块五个模块组成，按键采用7×8矩阵按键电路，单片机控制系统采用AT89S52芯片，声光提示电路由发光二极管，蜂鸣器和三极管开关电路组成，LED显示模块采用两位静态数码显示管，电源由W7805组成的+5v电源构成。

1.2硬件设计

1.2.1按键电路的设计

根据题目的要求，要实现50个病人的呼叫业务，所以按键设置为7×8矩阵结构，充分满足50病床的要求，同时设置一个护士（值班室）按钮，用作医务人员对信号的处理业务。

键盘开关矩阵如图，输出（行线）锁存器；输入（列线）缓冲器。

当键盘没有闭合时，所有行线和列线断开，行线高电平，当键盘某一键合上时该键对应行列线短路。

1.2.2声光提示电路的设计

声光提示电路采用发光二极管和蜂鸣器相串联，用三极管加限流电阻作为控制开关，用单片机p1.7端口控制，当有高电平时导通，二极管发光同时蜂鸣器发出“嘀嘀”声作为呼叫提示。

电路连接图如下所示：

1.2.3数码显示电路的设计

本系统数码显示电路较为简单，两个共阴极数码显示管即可，用单片机p2.0~2.6与第一个管相连，p3.0~3.6与第二个管相连，直接用单片机I／O端口驱动，数码管引脚图如下：

LED数码管显示模块连接图如下：

根据要求当单个按下键盘上某按键时，数码显示管将显示该按键的相应编号，此时按下医务人员处理键，数码管将复位；若多个按键同时按下，数码管将显示优先级最高的按键号，只有在医务人员按下处理键后，数码管显示下一个优先级较高的按键号，依次至初态零。

1.3软件设计

1.3.1

1.3.2

1.3.3

1.3.4

主流程图如下

2.系统测试

2.1测试方法与步骤

2.1.1按键模块的功能测试

由上面7×8的矩阵式按键盘模式图可见：

该键盘的横行由单片机P0.0~P0.7端口控制，竖行由P1.0~P1.6端口控制。

所以，为检验所焊键盘的正确性，我们采取了一下的测试方法，即：

首先，将万用表打到蜂鸣器档；然后，将红表笔接在单片机的P0.0端口，同时将黑表笔分别与P1.0~P1.6端口相接并按下相应按键，若蜂鸣器响，则说明该按键连接正常，否则不正常；以此类推，依次检验红表笔在其他7个端口上时各个按键情况。

最终，检测结果显示我们的按键连接正常。

2.1.2系统控制模块的功能测试

本设计中系统模块的核心元件是可编程的单片机（AT89S52），所以，软件部分的设计显得尤为重要。

为此，我们主要利用Protues软件进行多次的模拟仿真，并根据模拟出来的结果来不断地修改和完善软件的设计部分；此外，我们还适时地将所编的软件程序稍进单片机内，与真实的硬件相结合，以便及时地做好系统的调试工作。

2.1.3编号显示模块的功能测试

该模块中选用的共阴极的LED数码管显示。

为找出其对应管脚的编号，我们采用以下的测试方法：

首先找到LED数码管的公共端，将万用表的红色表笔与其相连；然后，将黑色表笔分别与其他引脚相接，同时，根据数码管相应笔段的显示情况，来一一标出各个笔段的编码。

2.1.4声光提示模块的功能测试

根据该模块的电路图连接好电路

2.1.5电源模块的功能测试

由图所示，由三端式集成稳压器W7805构成的单电源电压输出串联型+5V稳压电源主要包括降压、整流、滤波和稳压输出四个部分。

用傅立叶级数对图中VL的波形进行分解后可得：

VL=

2.2指标测试记录

2.2.1按照电路图连接好电路后，LED数码管显示00，蜂鸣器不响，发光二极管不发光。

我们分别在键盘上按下1至50号键时，在LED数码管便依次显示出其对应的病人编号（01、02……50），同时，蜂鸣器响，发光二极管正常发光。

2.2.2由于事先，我们在软件编写部分设定病人编号的优先级从1到50号依次升高，且50号最高。

为此，我们随机地按下以下编号：

01、04、16、24、45，然后当我们再次输入比45小的数时，数码管始终显示45不变化（如再次输入：

35、20号）。

2.2.3根据2.2.2中各编号的输入顺序，当医护人员按下清零键后，优先级最高的45号被消除，然后接着显示35号，且最终，蜂鸣器不响，发光二极管不亮，数码管显示00。

3.结论

以上测试结果表明，本设计基本完成了医院病人呼叫系统的功能要求。

具体包括以下几个方面：

3.1当病人紧急呼叫时，会产生声、光提示，并显示病人编号（床位数五十）。

3.2根据病人病情设置优先级。

当有多人呼叫时，病情严重者优先。

3.3医护人员处理完当前最高级别呼叫后，系统按优先级别显示其它呼叫病人的号码。

参考文献

【1】康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）.北京：

高等教育出版社，2006

【2】催瑞雪，张增良.电子技术动手实践.北京：

北京航空航天大学出版社，2007

【3】徐新民.单片机原理与应用.杭州：

浙江大学出版社，2006

【4】高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训教程.北京：

电子工业出版社，2007

【5】张华林.电子设计竞赛实训教程.北京：

北京航空航天大学出版社，2007

附录1主要元器件清单

键盘按键56个

单片机最小系统板1个

LED数码管2个

9013三极管1个

W7105芯片1个

红色发光二极管1个

导线、电容、电阻若干

附录2电路原理图

附录3源程序清单