单片机病房呼叫系统的设计与实现
目 录
一、引言 2
二、病房呼叫系统的设计方案 2
（一）设计目的 2
（二）设计任务 2
三、硬件系统设计 3
（一）系统总体设计 3
（二）主要元器件简介 3
1.STC89C51的概述 3
2.液晶显示屏LCD1602简介 5
3.NRF24L01的介绍 6
（三）模块电路设计 7
1.晶振电路 7
2.复位电路 7
3.液晶显示电路 8
4.按键电路 8
5.声光报警电路 9
四、软件程序设计 10
（一）主程序设计 10
（二）子程序设计 11
1.LCD1602显示子程序 11
2.NRF24L01收函数 12
3.NRF24L01发函数 13
五、系统调试 14
六、总结与展望 15
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
一、引言
目前，在中国许多私立医院及中小型医院还未完全将无线呼叫通信设备运营起来，在医院病人突发状况是常有的事，但由于值班医生及护士无法及时收到讯息，使病人错过最佳治疗时间，严重的使病人丢了生命。以至于给医院和病人家属带来巨大精神财产损失，引起不必要的医疗纠纷。所以，病房呼叫系统的导入显得十分重要。医院每天的病人数量远远大于工作人员数量，每个患者都希望医院可以给予最好的服务，但是受人员、距离的限制，往往达不到大家所期望的。远程呼叫系统的广泛推广，可以方便患者对自身状况的及时反馈，医院也可以及时的为病人提供服务。因此，智能化的无线传输系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
统必将得到广泛应用。
病房呼叫系统设计中控制电路，它实现一个或多个患者同时发出呼叫信号的控制要求。同时利用显示屏显示病房号码，为医护人员准确知晓病人的情况并快速做出医护工作做出巨大贡献，既解决了医疗救助问题，又使病人得到及时的护理保障，同时也提高医院的服务水平，使得医院的服务管理体系能够有更优越的技术支持。
本课题所研究的智能无线病房呼叫控制系统，是通过以单片机为核心的控制模块，发射控制模块，接收控制模块，报警指示模块，实现病房呼叫的智能化处理。为了使病人与护士站的信息传送方式得到改善，使处理更加快捷和准确。相信此系统定能够普遍运用于医疗行业，为患者带来福利。
二、病房呼叫系统的设计方案
（一）设计目的
以C51单片机为核心，将一系列的数据采集显示在液晶显示屏上，包括病房反馈信息，接收端处理后信息。通过单片机构成了统一的，智能化的系统，单片机不但操作起来简单方便，生产成本低，操作方便，此系统能够广泛应用于医疗服务。无线病房呼叫系统既能确保病患的需求能得到及时满足，又能为医护人员的工作提供便利。
（二）设计任务
基于单片机的病房呼叫系统，主要实现以下功能：
发射端发射信号时指示灯亮；
接收端在接收到信号后进行蜂鸣器报警，指示灯闪；
显示屏依次显示接收的病房号，接收端按下接收键依次消除显示屏上病房号；
同一发射端多次发射信号时，接收端每接收到一次信号LED灯闪一下，但LCD液晶显示屏只显示一个病房号的信息。
三、硬件系统设计
（一）系统总体设计
为实现本系统的一些功能，综合多方面考虑，以STC8C51单片机为主控芯片，通过LCD1602显示信息，本系统模拟病房的呼叫按键，按下数据从NRF24L01无线模块传输到接收端中，接收端接收到有人呼叫信号时蜂鸣器、指示灯同时报警，当多人进行呼叫时，液晶会按呼叫顺序依次显示出来，当护士接收到呼叫时进行处理完成后按下“接收”键则可依次清除呼叫编号，系统方案框图如图1所示。
图1 系统方案图
（二）主要元器件简介
1.STC89C51的简述
选用51单片机主要因为它的多功能，成本低，被广泛应用的优势。STC单片机性能高，体积小、重量轻、功耗低。单片机的使用已普及到生活的方方面面。
STC89C51是一种功耗小、性能大的CMOS8位微控制器。电源电路、晶振电路和复位电路组成单片机系统的核心。STC89C51具有8k字节Flash，内部存储512B，32位通用I/O口，内置EEPROM 4KB，MAX810复位电路，定时器/计数器共3个16位，外部中断4个，最高运作频率35MHz，6T/12T可选。内部RAM，可进行1000次循环擦写，功耗低，抗干扰强，数据不易丢失。AT89C51单片机有40个引脚，8位双向I/O口、1个电源引脚。AT89C51单片机有40个引脚，4个8位I/O口、2个电源引脚、其引脚图如图2所示。
图2 STC89C51单片机引脚图
P0口为一组8位开路双向I/O口，每位可吸收电流的驱动方式8个TTL逻辑门电流。当端口P0口写“1”时，可作为高阻输入端用或外部程序存储器。
P1口、P2口、P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口输出缓冲器级能驱动输出4个TTL逻辑门电路。对端口写入“1”，通过内部上拉把端口拉到高电平，可作为输入口，被外部信号拉低时，将输出一个电流。本系统所用单片机的引脚功能如表1所示
表1 STC89C51 P3口功能对照表
2.液晶显示屏LCD1602简介
生活中，液晶显示屏早已遍及家家户户，随处可见。在很多的家电产品上例如：洗衣机、电冰箱、热水壶等都选择了液晶屏作为显示模块。用来显示温度、字母、图案、图形等。本课题所选用的是LCD1602液晶显示屏，如图3所示。
图3 LCD液晶显示屏
LCD1602显示屏有很好的画面质量、小功耗、小体积、接口操作方便。液晶显示屏利用了物理特性，通过电压对显示区域进行控制，显示温度数字等。完全可以驱动规模大的集成电路，显示出全色彩的图形。液晶显示屏的分为：字符式、段式和点阵式，本系统选用的是点阵式液晶显示屏用来显示病号。
LCD1602液晶显示器的控制只要会对LCD1602进行读状态操作、写指令操作、读数操作、写数据操作即可，具体的操作对应的引脚电平如表2所示。
表2 LCD1602操作指令对应的引脚电平
上表中E为使能端，RS为寄存器选择，为高电平时为选择数据寄存器，低电平时为选择治疗寄存器，R/W为读写信号线，高电平进行读操作，R/W=L时执行写操作。
（三）模块电路设计
1.晶振电路
晶振的作用是为电路系统提供系统所需的时钟频率，是一种时钟元件。晶振的频率是与它所在电路的运行速度是成正比的，频率越高，运行速度越快，结合单片机内部的电路，单片机的所有指令的执行都建立在：单片机所必须产生时钟频率这个基础上。
一、引言 2
二、病房呼叫系统的设计方案 2
（一）设计目的 2
（二）设计任务 2
三、硬件系统设计 3
（一）系统总体设计 3
（二）主要元器件简介 3
1.STC89C51的概述 3
2.液晶显示屏LCD1602简介 5
3.NRF24L01的介绍 6
（三）模块电路设计 7
1.晶振电路 7
2.复位电路 7
3.液晶显示电路 8
4.按键电路 8
5.声光报警电路 9
四、软件程序设计 10
（一）主程序设计 10
（二）子程序设计 11
1.LCD1602显示子程序 11
2.NRF24L01收函数 12
3.NRF24L01发函数 13
五、系统调试 14
六、总结与展望 15
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
一、引言
目前，在中国许多私立医院及中小型医院还未完全将无线呼叫通信设备运营起来，在医院病人突发状况是常有的事，但由于值班医生及护士无法及时收到讯息，使病人错过最佳治疗时间，严重的使病人丢了生命。以至于给医院和病人家属带来巨大精神财产损失，引起不必要的医疗纠纷。所以，病房呼叫系统的导入显得十分重要。医院每天的病人数量远远大于工作人员数量，每个患者都希望医院可以给予最好的服务，但是受人员、距离的限制，往往达不到大家所期望的。远程呼叫系统的广泛推广，可以方便患者对自身状况的及时反馈，医院也可以及时的为病人提供服务。因此，智能化的无线传输系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
统必将得到广泛应用。
病房呼叫系统设计中控制电路，它实现一个或多个患者同时发出呼叫信号的控制要求。同时利用显示屏显示病房号码，为医护人员准确知晓病人的情况并快速做出医护工作做出巨大贡献，既解决了医疗救助问题，又使病人得到及时的护理保障，同时也提高医院的服务水平，使得医院的服务管理体系能够有更优越的技术支持。
本课题所研究的智能无线病房呼叫控制系统，是通过以单片机为核心的控制模块，发射控制模块，接收控制模块，报警指示模块，实现病房呼叫的智能化处理。为了使病人与护士站的信息传送方式得到改善，使处理更加快捷和准确。相信此系统定能够普遍运用于医疗行业，为患者带来福利。
二、病房呼叫系统的设计方案
（一）设计目的
以C51单片机为核心，将一系列的数据采集显示在液晶显示屏上，包括病房反馈信息，接收端处理后信息。通过单片机构成了统一的，智能化的系统，单片机不但操作起来简单方便，生产成本低，操作方便，此系统能够广泛应用于医疗服务。无线病房呼叫系统既能确保病患的需求能得到及时满足，又能为医护人员的工作提供便利。
（二）设计任务
基于单片机的病房呼叫系统，主要实现以下功能：
发射端发射信号时指示灯亮；
接收端在接收到信号后进行蜂鸣器报警，指示灯闪；
显示屏依次显示接收的病房号，接收端按下接收键依次消除显示屏上病房号；
同一发射端多次发射信号时，接收端每接收到一次信号LED灯闪一下，但LCD液晶显示屏只显示一个病房号的信息。
三、硬件系统设计
（一）系统总体设计
为实现本系统的一些功能，综合多方面考虑，以STC8C51单片机为主控芯片，通过LCD1602显示信息，本系统模拟病房的呼叫按键，按下数据从NRF24L01无线模块传输到接收端中，接收端接收到有人呼叫信号时蜂鸣器、指示灯同时报警，当多人进行呼叫时，液晶会按呼叫顺序依次显示出来，当护士接收到呼叫时进行处理完成后按下“接收”键则可依次清除呼叫编号，系统方案框图如图1所示。
图1 系统方案图
（二）主要元器件简介
1.STC89C51的简述
选用51单片机主要因为它的多功能，成本低，被广泛应用的优势。STC单片机性能高，体积小、重量轻、功耗低。单片机的使用已普及到生活的方方面面。
STC89C51是一种功耗小、性能大的CMOS8位微控制器。电源电路、晶振电路和复位电路组成单片机系统的核心。STC89C51具有8k字节Flash，内部存储512B，32位通用I/O口，内置EEPROM 4KB，MAX810复位电路，定时器/计数器共3个16位，外部中断4个，最高运作频率35MHz，6T/12T可选。内部RAM，可进行1000次循环擦写，功耗低，抗干扰强，数据不易丢失。AT89C51单片机有40个引脚，8位双向I/O口、1个电源引脚。AT89C51单片机有40个引脚，4个8位I/O口、2个电源引脚、其引脚图如图2所示。
图2 STC89C51单片机引脚图
P0口为一组8位开路双向I/O口，每位可吸收电流的驱动方式8个TTL逻辑门电流。当端口P0口写“1”时，可作为高阻输入端用或外部程序存储器。
P1口、P2口、P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口输出缓冲器级能驱动输出4个TTL逻辑门电路。对端口写入“1”，通过内部上拉把端口拉到高电平，可作为输入口，被外部信号拉低时，将输出一个电流。本系统所用单片机的引脚功能如表1所示
表1 STC89C51 P3口功能对照表
2.液晶显示屏LCD1602简介
生活中，液晶显示屏早已遍及家家户户，随处可见。在很多的家电产品上例如：洗衣机、电冰箱、热水壶等都选择了液晶屏作为显示模块。用来显示温度、字母、图案、图形等。本课题所选用的是LCD1602液晶显示屏，如图3所示。
图3 LCD液晶显示屏
LCD1602显示屏有很好的画面质量、小功耗、小体积、接口操作方便。液晶显示屏利用了物理特性，通过电压对显示区域进行控制，显示温度数字等。完全可以驱动规模大的集成电路，显示出全色彩的图形。液晶显示屏的分为：字符式、段式和点阵式，本系统选用的是点阵式液晶显示屏用来显示病号。
LCD1602液晶显示器的控制只要会对LCD1602进行读状态操作、写指令操作、读数操作、写数据操作即可，具体的操作对应的引脚电平如表2所示。
表2 LCD1602操作指令对应的引脚电平
上表中E为使能端，RS为寄存器选择，为高电平时为选择数据寄存器，低电平时为选择治疗寄存器，R/W为读写信号线，高电平进行读操作，R/W=L时执行写操作。
（三）模块电路设计
1.晶振电路
晶振的作用是为电路系统提供系统所需的时钟频率，是一种时钟元件。晶振的频率是与它所在电路的运行速度是成正比的，频率越高，运行速度越快，结合单片机内部的电路，单片机的所有指令的执行都建立在：单片机所必须产生时钟频率这个基础上。
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