基于单片机的病房呼叫系统毕业论文.docx

1、基于单片机的病房呼叫系统毕业论文基于单片机的病房呼叫系统毕业论文毕业设计任务书.I摘要.I绪论.1第1章 系统整体设计.31.1功能与方案确定. .31.2框架模块功能描述.5第2章 系统硬件设计.62.1 硬件构成示意图. 62.2 外围电路设计.62.3 呼叫系统控制器AT89C51.62.4 键盘电路设计.92.5显示电路设计.132.6 控制电路设计.19第3章 系统软件设计. .213.1 设计的软件环境简介. 213.2 系统程序设计. .23第4章 调试与结果.274.1 调试界面显示.274.2 结果分析.28结论/展望.30致谢.31参考文献.32附录.33附录A. .33附

2、录B.34第1章 呼叫系统总体设计1.1功能与方案确定1.1.1呼叫系统功能要求本课题主攻方向是使系统实现以下目的：1任一病房（共16）呼叫，医护值班室马上能响应并显示病房号；2显示病房床号；3若有多个病床呼叫就循环显示；4处理完毕后清除记录；5. 显示器不重复显示按一次以上的病床号设计目的和要求： 软件方面要求界面美观，功能齐全，能写出最优控制算法，并能制成软件。 硬件方面研制出到一套及时、准确、可靠、简便可行、利于推广的硬件控制系统，能做成集成电路，减小体积，方便存放和测试。a、系统框架建立输入系统和显示系统是设计的两大系统，因此，在开题之前要对其单独 进行分析，能准确的构建系统的框架，这

3、是对系统进行分析和控制的前提。b、控制算法的研究采用各种不同的控制方法，实现控制要求。比较控制效果和考虑性价比，从中选择合适的控制算法作为控制器，进而进行下一步的系统仿真和实验。1.3框架模块功能描述 本设计是基于AT89C51单片机设计的病房呼叫系统设计，该系统就是以Atmel公司的AT89C51单片机作为主控器，包括键盘输入电路，显示电路，以及晶振复位电路等来实现病房呼叫系统。病床呼叫系统结构框图如图1-1所示 图1-1病房呼叫系统结构框图1.1.2.病床呼叫系统的方案论证方案一: 使用8051单片微机外加作地址锁存用的一块8三态锁存器74LS373芯片和一块EPROM芯片可构成一个完整的

4、最小微机电路。以此为基础，在智能装置中若要配置多位数码管显示器，以及m行n列矩阵键盘的话，可通过扩展诸如8255或8279之类的并行1/0芯片来完成，或者通过串行通讯口P3.0(RXD)和P3:1(TXD)经多块串并，并串转换电路74LS164和74LS165 IC芯片实现接口。按照一般的设计方法，显示和键盘搜索按下键均按动态扫描的方法进行，显示电路接口由P1口和P2口组成，键盘接口由P2口和P3口组成。在完成显示功能过程中，P1口锁存器显示字符的八段字形码，P2口的高6位(P2.7-P2.2)锁存待显示字符的位选码。8051按分时方式执行程序进入到键盘搜索时，经P2.7-P2.2输出键盘扫描

5、的行选码，键盘的列输入由P3口的P3.7-P3.4承担缓冲功能。利用P2 .7-P2.2输出数据代码的做法是通过改变程序计数器高6位数值来实现的。方案二：用8051自身接口实现数码管静态显示和键盘扫描,使用8051单片微机外加作地址锁存用的四块8三态锁存器74LS373芯片和一块74LS138芯片可构成一个完整的最小微机电路。以此为基础，在智能装置中若要配置多位数码管显示器，以及m行n列矩阵键盘的话，可以不扩展I/O芯片而由8051自身I/O口，实现上述功能, 即用P0口的八个端口作为LED的段选,用P2口的高三位连接一个三八译码器74LS138 作为四个LED的片选.用P1口和P2口的低五位

6、做键盘电路的接口。综上所述，方案一中键盘显示均采用动态扫描方式，其软件实现起来比较简单，但硬件电路过于复杂，没有合理利用单片机的I/O而方案二外围电路简单，且软件实现起来也不是太复杂，合理利用单片机I/O口，比较起来本文采用的是方案二。1.1.3 总体结构框图本设计是基于AT89C51单片机设计的病房呼叫系统设计该系统就是以At mel 公司的AT89C51单片机作为主控器，包括键盘输入电路，显示电路，以及晶振复位电路等来实现病房呼叫系统。病房呼叫系统结构框图如1-2所示图1-2 病房呼叫系统结构框图1.2 框架模块功能描述（1）输入部分包括按键输入，按键输入相当于一个外界的干扰信号，用于向单

7、片机传输命令或数据。（2）调节电路部分包括晶振和复位，需要时对控制器发出中断信号，以对系统进行调节。（3）微处理器采用常见的AT89C51单片机为控制核心，通过软件编程，对实时采集的温度进行处理，同时也对调节电路进行驱动和控制。（4）输出部分包括LED显示电路，将从键盘上输入的信号显示出来，给人以直观的印象。（5）系统过程的综述： 键盘（按钮）输入信号，AT89C51单片机收到信号后进行处理，通过输出系统将信号显示在点阵屏上，此时还可以通过按键进行中断调节，显示会发生相应变化，实际情况出发，人们易于操作。第2章系统硬件设计2.1 呼叫系统硬件呼叫系统的构成由键盘电路、单片机、显示电路和报警电路

8、构成。呼叫系统的构成示意图如图2-1所示图2-1 呼叫系统硬件构成示意图2.2 外围电路设计单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、存、部和外部总线系统。单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU（Micro Control Unit）。通常由单块集成电路芯片组成，部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。2.1 呼叫系统控制器AT89C51 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电

9、压,高性能CMOS8位单片机，片含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统,片置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 AT89C51主要特性： a 与MCS-51产品指令系统完全兼容 b 4K字节可重擦写Flash闪速存储器 c 1000次擦写周期 e 全静态操作:0Hz-24MHz f 三级加密程序存储器 g 1288字节部RAM h 32个

10、可编程I/O口线 i 2个16位定时/计数器 j 6个中断源 k 可编程串行UART通道 l 低功耗空闲和掉电模式 输入输出引脚AT89C51引脚如图2-2示：图2-2 AT89C51引脚图P0P3：通用I/O口；VCC：电源端，一般接5V；GND：电源地；XTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能超过24M；需加微调电容，一般为30pF；RST/VPD：复位端，平时为低电平；ALE/PROG：地址锁存允许信号端；EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端； 复位电路：RST引脚是复位信号输入端，高电平有效。采用上电加按钮复位，因为本系统设计考虑到该系统比较重要，所以除了

11、采用上电复位的方式外，应该还有按钮复位备用复位方式以防止系统死机时能。上电复位和按键复位如下图2-3所示。 图2-3上电复位和按键复位 时钟电路：时钟是时序的基础，AT89C51核片由一个反相放大器构成振荡器，可以由它产生时钟，时钟可以由两种方式产生部方式和外部方式。本系统采用部方式，在XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，部反相放大器自激振荡，产生时钟。时钟发生器对振荡脉冲二分频。电容采用30pF电容。单片机外接电路如下图2-4所示。图2-4单片机外接电路2.2 键盘电路设计 1、 矩阵式键盘最简单的键盘，每个键对应I/O端口的一位，没有什么键闭和时，各位均处于高电位。当有一个键

12、按下时，就是对应位接地而成为低电位，而其它位仍为高电位。这样，CPU只要检测到某一位为”0”，便可判别出对应键已经按下。但是，当键盘上的键较多时，引线太多，占用的I/O端口也太多。比如，一个有64个键的键盘，采用这种方法来设计时，就需要64条连线和8个8位并行端口。所以，这种简单结构只用在仅由几个键的小键盘中。通常使用的键盘结构是矩阵式的，如图3.5所示。设有个键盘，那么，采用矩阵式结构以后，便只要条引线就行了。比如，有个键，那么，只要用两个并行端口和16条引线便可以完成键盘的连接。矩阵键盘示意图如下图2-5所示图2-5 矩阵键盘示意图2、 键的识别为了识别键盘上的闭和键，通常采用两种方法，一种称为行扫描法，另一种称为行反转法。(1)行扫描法的原理：行扫描法识别闭和键的原理如下：先使第0行接地，其余行为高电平，然后看第0行是否有键闭和，这是通过检查列线电位来实现的，即在第0行接地时，看是