单片机的病房呼叫系统的设计
单片机的病房呼叫系统的设计[20200128195625]
【摘要】
随着医院现代化管理的需要，高效可靠的病房呼叫系统成为医院提高管理效率的重要手段之一。本设计采用AT89C51单片机为核心器件，利用单片机采集数据，经程序处理将数据输出，通过输出系统将信号显示在数码管上。文章详细阐述了病房呼叫系统的硬件部分及软件部分设计，并利用Proteus软件对系统的性能进行仿真测试，实现按下显示并报警，响应取消报警。此系统效率高、操作方便、易于安装维护，具有一定的实际意义。
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关键字:】单片机；数码管；显示呼叫；I/O口
一、引言 1
（一）系统背景 1
（二）设计目标 1
二、硬件设计 2
（一）系统框图 2
（二）控制器AT89C51 2
1.芯片的结构特点 2
2.芯片的引脚功能及在设计中的用途 3
（三）时钟电路 4
（四）复位电路 5
（五）显示电路设计 5
（五）报警电路设计 5
三、软件设计 6
（一）主程序设计流程 6
（二）子程序流程 8
1.键盘扫描 8
2.报警及显示 9
四、软件仿真 10
（一）软件调试 10
1.加载程序 10
2.程序修改并建立“.hex”文件 10
（二）系统仿真 11
1.通电前 11
2.通电后 12
3.有按键按下 12
4.循环显示 12
5.多个按键按下 14
6.响应报警 14
五、总结 15
七、致谢 16
参考文献 17
附录一 原理图 18
附录二 源程序 19
附录三 系统仿真设计图 23
一、引言
（一）系统背景
目前，随着医疗体制改革的不断深化，以及医疗事业的飞速发展，人们越来越多的需要快捷、方便地得到医院的各种各样的医疗服务，这必然会导致医院之间的竞争日趋激烈。
作为衡量一个医院的综合水平高低，不再是单单局限于软、硬件的设计上，更要比较其服务。怎样利用先进的信息技术来为医院更好地服务，并且能更大程度的提高医院的服务质量及利润，是医院信息化建设中的一个重要点。
病房呼叫系统，它是应用于医院病房、养老院等地方的一种服务系统，是医护人员和病员用来联系沟通的专用呼叫系统，也是提高医院服务水平的必备设备之一。病床呼叫系统的优劣会直接影响到病人的安危，向来是受到各大医院普遍重视的，它具备了准确可靠、简便可行、及时、利于推广等特点。
当今，病房呼叫系统正在逐步地向智能化发展。只要病人按下开关，在值班室的屏幕上能够看到病人的需要，能够使病人及时迅速地与医护人员之间进行沟通。由于医院的竞争越来越激烈，提升档次和服务质量就是首位的。通过使用病房呼叫系统，更加方便病人快速找到医生，以节约病人的宝贵时间。
目前，市场上拥有着许多种型号不一、功能各异的病房呼叫系统。它主要为两大类：有线类和无线类。无线类病房呼叫系统，它是不存在铺设线路的问题，但是可靠性比较差，而且无线电波还会干扰到其他的医疗仪器设备。有线类的病房呼叫系统，又含有继电器控制的门铃式病房呼叫系统和控制器的病房呼叫系统。由于继电器控制的门铃式病房呼叫系统外观粗燥、噪声、功能单一等缺点较显著，在医院等级中已不再适应现今医院的要求。然而利用单片机设计出的病房呼叫系统，其拥有独特的优点：电路设计简单、系统体积小、成本低，即时满足了医院的病房管理和护理的要求。
本文拟采用单片机为控制器,完成一款病房呼叫系统的简易设计。单片机主机的系统，具有电路简单、低成本等优点，较适合较医院的病房使用，易于操作、安装和维护等优点。而且拥有可靠的稳定性，对其他的医疗设备不会产生干扰。尽管布线较多，会影响美观，但是很多医院更愿意使用有线的。
（二）设计目标
使用8051单片机为中心控制器，七位数码管作为显示器。利用单片机采集数据，经过处理后将数据输出，确定是几号病房在呼叫，能在点亮相应数码管的同时，使蜂鸣器响起，并报警。要求实现的功能如下：
1.任一病房呼叫，数码管能显示病房号；
2.若有多个病房呼叫，可以循环显示；
3.在数码管显示的同时，蜂鸣器报警。
二、硬件设计
本文采用8051单片机为控制器，晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统中的各个部分都能协调工作，复位电路模块可以给单片机系统提供复位功能。单片机是作为主控制器的，能根据输入信号对系统进行相对应的控制。
（一）系统框图
本呼叫系统基于AT89C51单片机的设计，由控制核心AT89C51单片机、电源电路、振荡电路、复位电路、键盘电路和七段数码管等部分组成，系统框图如下：
图2-1 系统框图
（二）控制器AT89C51
1.芯片的结构特点
单片机是微型机的一个重要分支，它在结构上最大的特点是，把CPU、存储器和多种输入/输出接口电路集成在一块大规模的集成电路芯片上。
单片机内，是一种在线式实时控制计算机。在线式就是指现场控制，需要有较强的抗干扰能力，具有较低的成本。单片机由于存在这种结构，因而具有许多显著的特点。如控制能力强，低功耗、低电压，抗干扰能力强、高可靠性，高性能价格比，且扩展多种串行口和系统扩展容易等特点。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CHMOS（即互补金属氧化物的HMOS）8位单片机，片内含4k字节的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128*8字节的内部数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高速度和高密度、非易失性存储技术的特点生产，是MSC-51单片机的典型产品。其兼容MCS-51指令系统的标准,片内置8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，因此，功能强大的AT89C51单片机可以提供更多高性价比的应用场合，而且可灵活应用于各种控制领域。如图2-1所示，为单片机MCS-51的组成。
图2-2 MSC-51单片机组成图
单片机作为主控制器，根据其输入信号对系统进行相应的控制。此次病房呼叫系统的设计中，单片机主要是使用P0-P3四个通用I/O口,通过P3口作为输入口，键盘电路输入；P0口作为输出口，用于点亮相应数据对应的数码管。
2.芯片的引脚功能及在设计中的用途
AT89C51单片机采用40个引脚封装的双列直插 封装结构，如图2-2所示，是它的引脚配置图。40个引脚中，包括电源和地线两个引脚、4组8位的I/O口32个引脚、时钟电路XTAL1和 XTAL2两个引脚，以及控制信号引脚（包含：复位输入端 RST、地址锁存允许输出/编程脉冲输入端 ALE/PRO、片外程序存储器选通控制信号端 PSEN、内外程序存储器选择/编程电源输入端 EA/VPP）四个。
在此次设计中，我利用芯片中时钟电路控制引脚XTAL1脚和XTAL2脚，连接时钟电路；复位输出端RST,连接一个复位电路;P0口作为输出端,控制显示电路，连接一个七位数码管；P3口用作输入端，连接键盘。
图2-3 AT89C51单片机引脚图
（三）时钟电路
时钟是时序的基础，此次设计采用AT89C51核片内由一个反相放大器构成的振荡器，可以由它来产生时钟。时钟可以由内部方式和外部方式两种方式产生，本系统设计采用内部方式。在XTAL1和XTAL2端，外接石英晶体作为定时元件，由内部反相放大器来产生自激振荡，产生时钟，时钟发生器对振荡脉冲二分频。时钟电路如下图2-4所示。
图2-4 时钟电路
（四）复位电路
单片机芯片上，RST引脚是复位信号输入端，属高电平有效。此次设计中采用的是上电复位，是由RC构成微分电路，在上电瞬间，产生一个微分脉冲，若其宽度大于两个机器周期，芯片将复位。因为本病房呼叫系统设计的值班室“响应按钮”，可以节省时间资源，复位电路如图2-5所示。
【摘要】
随着医院现代化管理的需要，高效可靠的病房呼叫系统成为医院提高管理效率的重要手段之一。本设计采用AT89C51单片机为核心器件，利用单片机采集数据，经程序处理将数据输出，通过输出系统将信号显示在数码管上。文章详细阐述了病房呼叫系统的硬件部分及软件部分设计，并利用Proteus软件对系统的性能进行仿真测试，实现按下显示并报警，响应取消报警。此系统效率高、操作方便、易于安装维护，具有一定的实际意义。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机；数码管；显示呼叫；I/O口
一、引言 1
（一）系统背景 1
（二）设计目标 1
二、硬件设计 2
（一）系统框图 2
（二）控制器AT89C51 2
1.芯片的结构特点 2
2.芯片的引脚功能及在设计中的用途 3
（三）时钟电路 4
（四）复位电路 5
（五）显示电路设计 5
（五）报警电路设计 5
三、软件设计 6
（一）主程序设计流程 6
（二）子程序流程 8
1.键盘扫描 8
2.报警及显示 9
四、软件仿真 10
（一）软件调试 10
1.加载程序 10
2.程序修改并建立“.hex”文件 10
（二）系统仿真 11
1.通电前 11
2.通电后 12
3.有按键按下 12
4.循环显示 12
5.多个按键按下 14
6.响应报警 14
五、总结 15
七、致谢 16
参考文献 17
附录一 原理图 18
附录二 源程序 19
附录三 系统仿真设计图 23
一、引言
（一）系统背景
目前，随着医疗体制改革的不断深化，以及医疗事业的飞速发展，人们越来越多的需要快捷、方便地得到医院的各种各样的医疗服务，这必然会导致医院之间的竞争日趋激烈。
作为衡量一个医院的综合水平高低，不再是单单局限于软、硬件的设计上，更要比较其服务。怎样利用先进的信息技术来为医院更好地服务，并且能更大程度的提高医院的服务质量及利润，是医院信息化建设中的一个重要点。
病房呼叫系统，它是应用于医院病房、养老院等地方的一种服务系统，是医护人员和病员用来联系沟通的专用呼叫系统，也是提高医院服务水平的必备设备之一。病床呼叫系统的优劣会直接影响到病人的安危，向来是受到各大医院普遍重视的，它具备了准确可靠、简便可行、及时、利于推广等特点。
当今，病房呼叫系统正在逐步地向智能化发展。只要病人按下开关，在值班室的屏幕上能够看到病人的需要，能够使病人及时迅速地与医护人员之间进行沟通。由于医院的竞争越来越激烈，提升档次和服务质量就是首位的。通过使用病房呼叫系统，更加方便病人快速找到医生，以节约病人的宝贵时间。
目前，市场上拥有着许多种型号不一、功能各异的病房呼叫系统。它主要为两大类：有线类和无线类。无线类病房呼叫系统，它是不存在铺设线路的问题，但是可靠性比较差，而且无线电波还会干扰到其他的医疗仪器设备。有线类的病房呼叫系统，又含有继电器控制的门铃式病房呼叫系统和控制器的病房呼叫系统。由于继电器控制的门铃式病房呼叫系统外观粗燥、噪声、功能单一等缺点较显著，在医院等级中已不再适应现今医院的要求。然而利用单片机设计出的病房呼叫系统，其拥有独特的优点：电路设计简单、系统体积小、成本低，即时满足了医院的病房管理和护理的要求。
本文拟采用单片机为控制器,完成一款病房呼叫系统的简易设计。单片机主机的系统，具有电路简单、低成本等优点，较适合较医院的病房使用，易于操作、安装和维护等优点。而且拥有可靠的稳定性，对其他的医疗设备不会产生干扰。尽管布线较多，会影响美观，但是很多医院更愿意使用有线的。
（二）设计目标
使用8051单片机为中心控制器，七位数码管作为显示器。利用单片机采集数据，经过处理后将数据输出，确定是几号病房在呼叫，能在点亮相应数码管的同时，使蜂鸣器响起，并报警。要求实现的功能如下：
1.任一病房呼叫，数码管能显示病房号；
2.若有多个病房呼叫，可以循环显示；
3.在数码管显示的同时，蜂鸣器报警。
二、硬件设计
本文采用8051单片机为控制器，晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统中的各个部分都能协调工作，复位电路模块可以给单片机系统提供复位功能。单片机是作为主控制器的，能根据输入信号对系统进行相对应的控制。
（一）系统框图
本呼叫系统基于AT89C51单片机的设计，由控制核心AT89C51单片机、电源电路、振荡电路、复位电路、键盘电路和七段数码管等部分组成，系统框图如下：
图2-1 系统框图
（二）控制器AT89C51
1.芯片的结构特点
单片机是微型机的一个重要分支，它在结构上最大的特点是，把CPU、存储器和多种输入/输出接口电路集成在一块大规模的集成电路芯片上。
单片机内，是一种在线式实时控制计算机。在线式就是指现场控制，需要有较强的抗干扰能力，具有较低的成本。单片机由于存在这种结构，因而具有许多显著的特点。如控制能力强，低功耗、低电压，抗干扰能力强、高可靠性，高性能价格比，且扩展多种串行口和系统扩展容易等特点。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CHMOS（即互补金属氧化物的HMOS）8位单片机，片内含4k字节的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128*8字节的内部数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高速度和高密度、非易失性存储技术的特点生产，是MSC-51单片机的典型产品。其兼容MCS-51指令系统的标准,片内置8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，因此，功能强大的AT89C51单片机可以提供更多高性价比的应用场合，而且可灵活应用于各种控制领域。如图2-1所示，为单片机MCS-51的组成。
图2-2 MSC-51单片机组成图
单片机作为主控制器，根据其输入信号对系统进行相应的控制。此次病房呼叫系统的设计中，单片机主要是使用P0-P3四个通用I/O口,通过P3口作为输入口，键盘电路输入；P0口作为输出口，用于点亮相应数据对应的数码管。
2.芯片的引脚功能及在设计中的用途
AT89C51单片机采用40个引脚封装的双列直插 封装结构，如图2-2所示，是它的引脚配置图。40个引脚中，包括电源和地线两个引脚、4组8位的I/O口32个引脚、时钟电路XTAL1和 XTAL2两个引脚，以及控制信号引脚（包含：复位输入端 RST、地址锁存允许输出/编程脉冲输入端 ALE/PRO、片外程序存储器选通控制信号端 PSEN、内外程序存储器选择/编程电源输入端 EA/VPP）四个。
在此次设计中，我利用芯片中时钟电路控制引脚XTAL1脚和XTAL2脚，连接时钟电路；复位输出端RST,连接一个复位电路;P0口作为输出端,控制显示电路，连接一个七位数码管；P3口用作输入端，连接键盘。
图2-3 AT89C51单片机引脚图
（三）时钟电路
时钟是时序的基础，此次设计采用AT89C51核片内由一个反相放大器构成的振荡器，可以由它来产生时钟。时钟可以由内部方式和外部方式两种方式产生，本系统设计采用内部方式。在XTAL1和XTAL2端，外接石英晶体作为定时元件，由内部反相放大器来产生自激振荡，产生时钟，时钟发生器对振荡脉冲二分频。时钟电路如下图2-4所示。
图2-4 时钟电路
（四）复位电路
单片机芯片上，RST引脚是复位信号输入端，属高电平有效。此次设计中采用的是上电复位，是由RC构成微分电路，在上电瞬间，产生一个微分脉冲，若其宽度大于两个机器周期，芯片将复位。因为本病房呼叫系统设计的值班室“响应按钮”，可以节省时间资源，复位电路如图2-5所示。
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