基于nrf24l01射频通信的病房呼叫器设计与实现【字数：8710】
摘 要本课题以NRF24L01射频通信为基础，设计了一款采用STC89C51单片机来作为内部核心控制器的病房呼叫智能系统，本课题为这款单片机控制系统实现了四组病房呼叫按键的准确检测，一旦病人按下呼叫按键后微处理器将通过无线通信方式将呼叫信号发送给护士房端的微处理器，随后护士房端将立即通过蜂鸣器进行声音提示，与此同时将在液晶屏上将病床编号显示出来，护士在确认呼叫后将停止声音输出和液晶显示。设计内容分为软件系统和硬件系统两个部分，通过长时间的测试结果可以发现这款系统非常适合推向市面，能在一定程度上降低相关产品的研发成本。
目录
引言 1
一、 方案设计及元器件选择 2
（一） 本文主要研究内容 2
（二） 无线病房呼叫器的方案设计 2
（三） STC89C51单片机简介 3
（四） LCD1602显示器简介 4
（五） 有源蜂鸣器简介 5
（六） 射频无线通信模块简介 5
二、 病房端系统硬件电路设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 呼叫信号无线发射电路设计 7
（三） 呼叫按键电路设计 7
三、 护士房端系统硬件电路设计 9
（一）最小系统电路设计 9
（二）呼叫信号无线接收电路设计 9
（三）病床号显示电路设计 9
（四）声音提示电路设计 9
（五）确认呼叫按键电路设计 10
四、 系统软件设计 10
（一）无线病房呼叫器的主程序流程设计 10
（二）液晶驱动子程序设计 11
（三）有源蜂鸣器子程序设计 12
（四）无线通信子程序设计 13
五、 实物调试与安装 15
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 25
附录四 源程序 26
引言
目前无线病房呼叫器系统的国内外的发展水平具有一定的差距，市面上较大比例的高性能产品的核 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
心研发技术掌握在欧美国家的一些企业手中，由于国内要进口这种无线病房呼叫器系统的产品需要较高的成本，所以售价较高，而国内为了赶超这些高性能产品的研发技术，较多企业投入了较多的资金来大力开发无线病房呼叫器系统的高端性能。
随着32位微处理器研发技术和应用技术的不断成熟，越来越多的研发设计师已经掌握了对这种高性能CPU内部寄存器的控制方法，而将这种高端CPU嵌入到无线病房呼叫器系统中是一项提升该系统性能较为行之有效的方法，所以目前市面上越来越多的无线病房呼叫器产品开始采用处理速度更高的微处理器来实现控制。
与无线病房呼叫器系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对无线病房呼叫器系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在无线病房呼叫器系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择单片机来作为主控，它已经在大多数无线病房呼叫器系统和其他控制系统中得到了嵌入，不但能够实现裸机工作，还能够实现更为复杂的操作系统工作模式。
在无线病房呼叫器系统的发展背景中不可或缺的一个关键器件就是它的主控微处理器芯片，产品开发人员往往对单片机、基于ARM内核的微处理器、DSP数字处理器或者FPGA等主控芯片较为青睐，选取出这些芯片中性价比较高、性能较为突出的一些型号，将其嵌入到无线病房呼叫器系统的主控部分，通过性能流畅的程序代码施加控制，从而通过技术手段将这些芯片的最大功效得以发挥，对无线病房呼叫器系统所要表现的各项功能得以表现，这也就是我们今天能够在市面上见到的大多数无线病房呼叫器系统的样子。
本课题将在前人工作的基础上，选择了一款性价比很高的STC89C51单片机，实现一款无线病房呼叫器系统。通过STC89C51单片机芯片作为核心运算处理器的无线病房呼叫器系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用微处理器芯片中选择STC89C51单片机芯片来作为主控是考虑到前人的研究基础以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过STC89C51单片机芯片的控制实现各项的预期课题目标，并且能够对一些无线病房呼叫器系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。
方案设计及元器件选择
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏、有源蜂鸣器和NRF24L01射频无线模块等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的无线病房呼叫器系统，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度；
2、能够实现有源声音提示电路，并且通过C语言的配置，通过STC89C51单片机对该电路的控制；
3、能够实现对无线病房呼叫器系统工作过程中一些重要数据的无线收发功能，通过STC89C51单片机对NRF2401无线集成模块进行驱动，实现稳定的无线通信功能。
（二）无线病房呼叫器的方案设计
上文已经对本无线病房呼叫器系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了下图1中的系统结构框图，这个结构框图大体上能够反映出这款无线病房呼叫器系统内部的硬件结构模块之间的连接关系。
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引言 1
一、 方案设计及元器件选择 2
（一） 本文主要研究内容 2
（二） 无线病房呼叫器的方案设计 2
（三） STC89C51单片机简介 3
（四） LCD1602显示器简介 4
（五） 有源蜂鸣器简介 5
（六） 射频无线通信模块简介 5
二、 病房端系统硬件电路设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 呼叫信号无线发射电路设计 7
（三） 呼叫按键电路设计 7
三、 护士房端系统硬件电路设计 9
（一）最小系统电路设计 9
（二）呼叫信号无线接收电路设计 9
（三）病床号显示电路设计 9
（四）声音提示电路设计 9
（五）确认呼叫按键电路设计 10
四、 系统软件设计 10
（一）无线病房呼叫器的主程序流程设计 10
（二）液晶驱动子程序设计 11
（三）有源蜂鸣器子程序设计 12
（四）无线通信子程序设计 13
五、 实物调试与安装 15
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 25
附录四 源程序 26
引言
目前无线病房呼叫器系统的国内外的发展水平具有一定的差距，市面上较大比例的高性能产品的核 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
心研发技术掌握在欧美国家的一些企业手中，由于国内要进口这种无线病房呼叫器系统的产品需要较高的成本，所以售价较高，而国内为了赶超这些高性能产品的研发技术，较多企业投入了较多的资金来大力开发无线病房呼叫器系统的高端性能。
随着32位微处理器研发技术和应用技术的不断成熟，越来越多的研发设计师已经掌握了对这种高性能CPU内部寄存器的控制方法，而将这种高端CPU嵌入到无线病房呼叫器系统中是一项提升该系统性能较为行之有效的方法，所以目前市面上越来越多的无线病房呼叫器产品开始采用处理速度更高的微处理器来实现控制。
与无线病房呼叫器系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对无线病房呼叫器系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在无线病房呼叫器系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择单片机来作为主控，它已经在大多数无线病房呼叫器系统和其他控制系统中得到了嵌入，不但能够实现裸机工作，还能够实现更为复杂的操作系统工作模式。
在无线病房呼叫器系统的发展背景中不可或缺的一个关键器件就是它的主控微处理器芯片，产品开发人员往往对单片机、基于ARM内核的微处理器、DSP数字处理器或者FPGA等主控芯片较为青睐，选取出这些芯片中性价比较高、性能较为突出的一些型号，将其嵌入到无线病房呼叫器系统的主控部分，通过性能流畅的程序代码施加控制，从而通过技术手段将这些芯片的最大功效得以发挥，对无线病房呼叫器系统所要表现的各项功能得以表现，这也就是我们今天能够在市面上见到的大多数无线病房呼叫器系统的样子。
本课题将在前人工作的基础上，选择了一款性价比很高的STC89C51单片机，实现一款无线病房呼叫器系统。通过STC89C51单片机芯片作为核心运算处理器的无线病房呼叫器系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用微处理器芯片中选择STC89C51单片机芯片来作为主控是考虑到前人的研究基础以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过STC89C51单片机芯片的控制实现各项的预期课题目标，并且能够对一些无线病房呼叫器系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。
方案设计及元器件选择
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏、有源蜂鸣器和NRF24L01射频无线模块等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的无线病房呼叫器系统，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度；
2、能够实现有源声音提示电路，并且通过C语言的配置，通过STC89C51单片机对该电路的控制；
3、能够实现对无线病房呼叫器系统工作过程中一些重要数据的无线收发功能，通过STC89C51单片机对NRF2401无线集成模块进行驱动，实现稳定的无线通信功能。
（二）无线病房呼叫器的方案设计
上文已经对本无线病房呼叫器系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了下图1中的系统结构框图，这个结构框图大体上能够反映出这款无线病房呼叫器系统内部的硬件结构模块之间的连接关系。
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