無(wú)線(xiàn)病房呼叫器(燈顯指示)設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

無(wú)線(xiàn)病房呼叫器設(shè)計(jì)報(bào)告一、 研究背景隨著住院病人越來(lái)越多，在醫(yī)院里，為了能及時(shí)為患者服務(wù)，每張病床的床頭都有一個(gè)按鈕，需要時(shí)病人按下床頭的按鈕，護(hù)理站即通過(guò)聲光報(bào)警的方式顯示哪一個(gè)床位的病人在呼叫，這就是所謂的病房呼叫系統(tǒng)。病房呼叫系統(tǒng)可以用有線(xiàn)連接的方式實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是布線(xiàn)復(fù)雜，維修麻煩。而病房無(wú)線(xiàn)呼叫系統(tǒng)則具有安裝方便，無(wú)需布線(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用也越來(lái)越廣。它有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：(1) 應(yīng)用編譯碼器專(zhuān)用集成電路及單片機(jī)進(jìn)行控制操作，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)呼叫。(2) 呼叫者按動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)在顯示呼叫者病床號(hào)的同時(shí)電路發(fā)出報(bào)警。(3) 如果有多處呼叫同時(shí)進(jìn)行，先呼叫的信號(hào)優(yōu)先鎖存顯示，保證系統(tǒng)能夠有續(xù)的進(jìn)行。(4) 無(wú)線(xiàn)呼叫系統(tǒng)有效的隔離掉電氣干擾，增加系統(tǒng)操作的安全可靠性。二、 硬件設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)框圖本研究設(shè)計(jì)多路無(wú)線(xiàn)病房呼叫器，包括發(fā)射機(jī)(從機(jī))部分和接收主機(jī)部分。從機(jī)框圖如圖1所示。呼叫按鍵PT2262編碼315MHz射頻發(fā)射圖1 從機(jī)框圖病房中每個(gè)床位都設(shè)置一個(gè)不同編號(hào)的按鈕，該按鈕通過(guò)PT2262地址編碼，然后經(jīng)過(guò)發(fā)射電路進(jìn)行發(fā)射。在發(fā)射部分，系統(tǒng)利用撥碼開(kāi)關(guān)或跳線(xiàn)來(lái)控制地址位和數(shù)據(jù)位（二進(jìn)制）信息的設(shè)置，再通過(guò)編碼電路進(jìn)行編碼和并串轉(zhuǎn)換把地址位和數(shù)據(jù)位信息變換成一串脈沖信號(hào)，最后由無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路發(fā)射出去。如圖2所示為接收顯示主機(jī)工作原理框圖。從天線(xiàn)中接收到的信號(hào)會(huì)直接進(jìn)入解碼電路，解碼電路會(huì)先把接收到信號(hào)中的地址位與本地的地址位進(jìn)行比較，如果地址位比較正確，就會(huì)把接收到數(shù)據(jù)信息傳送給由單片機(jī)，單片機(jī)電路則會(huì)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列動(dòng)作：根據(jù)接收地址點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈并觸發(fā)音樂(lè)報(bào)警電路。如果在地址位的比較中出現(xiàn)誤差，解碼電路不會(huì)送出任何信息，單片機(jī)電路也不會(huì)有任何響應(yīng)。8952單片機(jī)系統(tǒng)PT2272編碼315MHz接收床號(hào)燈報(bào)警顯示音樂(lè)報(bào)警圖2 接收顯示主機(jī)框圖2、315MHz射頻發(fā)送與接收模塊考慮到射頻電路收發(fā)的穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)使用射頻收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)，其中發(fā)送模塊電路原理如圖3所示，模塊外型如圖4所示。 圖3 發(fā)送模塊電路圖 圖4 發(fā)送模塊外形圖DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當(dāng)環(huán)境溫度在2585度之間變化時(shí)，頻飄僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無(wú)線(xiàn)遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移。DF發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)值的大小。比如用PT2262等編碼集成電路配接時(shí)，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至DF數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。接收模塊使用315MHz超再生式接收模塊，其電路原理如圖5所示，外型如圖6所示。圖5 超再生式接收電路原理圖 圖6 超再生式接收電路外形圖DF接收模塊的工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為105dbm，接收天線(xiàn)最好為2530厘米的導(dǎo)線(xiàn)，最好能豎立起來(lái)。接收模塊本身不帶解碼集成電路，因此接收電路僅是一種組件，只有應(yīng)用在具體電路中進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，這種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以和各種解碼電路或者單片機(jī)配合，設(shè)計(jì)電路靈活方便。其優(yōu)點(diǎn)在于：(1) 天線(xiàn)輸入端有選頻電路，而不依賴(lài)1/4波長(zhǎng)天線(xiàn)的選頻作用，控制距離較近時(shí)可以剪短甚至去掉外接天線(xiàn)。(2) 輸出端的波形相對(duì)比較干凈，干擾信號(hào)為短暫的針狀脈沖，所以抗干擾能力較強(qiáng)。(3) DF模塊自身輻射極小，加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用，可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號(hào)的侵入。(4) 采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315M后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動(dòng)性能都有極大改善?？烧{(diào)電容調(diào)整精度較低，只有3/4圈的調(diào)整范圍，而可調(diào)電感可以做到多圈調(diào)整?？烧{(diào)電容調(diào)整完畢后無(wú)法封固，因?yàn)闊o(wú)論導(dǎo)體還是絕緣體，各種介質(zhì)的靠近或侵入都會(huì)使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調(diào)電容在受到振動(dòng)時(shí)定片和動(dòng)片之間發(fā)生位移；溫度變化時(shí)熱脹冷縮會(huì)使定片和動(dòng)片間距離改變；濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?；長(zhǎng)期工作在潮濕環(huán)境中還會(huì)因定片和動(dòng)片的氧化改變?nèi)萘浚@些都會(huì)嚴(yán)重影響接收頻率的穩(wěn)定性，而采用可調(diào)電感就可解決這些問(wèn)題，因?yàn)殡姼锌梢栽谡{(diào)整完畢后進(jìn)行封固，絕緣體封固劑不會(huì)使電感量發(fā)生變化。3、PT22622272編解碼電路數(shù)據(jù)編碼采用編碼芯片PT2262實(shí)現(xiàn)，解碼采用PT2272芯片。PT2262是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位的通用編解碼電路，芯片內(nèi)部帶有振蕩器、系統(tǒng)內(nèi)部包含載波振蕩、定時(shí)器、地址解碼器、編碼脈沖發(fā)生器和控制邏輯電路,外圍電路簡(jiǎn)單,使用方便，其管腳如圖7所示，內(nèi)部邏輯如圖8所示。 圖7 PT2262芯片引腳 圖8 PT2262內(nèi)部邏輯PT2272解碼器是對(duì)應(yīng)的8位解碼接收器，管腳排列如圖9所示。當(dāng)PT2262發(fā)出的編碼與PT2272預(yù)置的編碼相同時(shí)，它的17腳就會(huì)輸出高電平。第14腳為輸入端，第15腳、第16腳是振蕩器，外接電阻值為幾百千歐即可。圖9 PT2272芯片引腳4、電路原理圖(1) 發(fā)射電路圖10 發(fā)射電路圖發(fā)射電路由2粒3V紐扣電池供電。只有當(dāng)發(fā)射按鍵K1按下時(shí)系統(tǒng)才會(huì)接通電源，因此功耗極低。發(fā)射機(jī)地址A0A7預(yù)置為全0，而數(shù)據(jù)線(xiàn)D0D3通過(guò)跳線(xiàn)設(shè)定。不同的數(shù)據(jù)D0D3對(duì)應(yīng)不同的發(fā)射機(jī)編號(hào)。(2) 接收電路接收電路如圖11所示。通過(guò)超再生式接收模塊接收的信號(hào)送入PT2272解碼電路。當(dāng)PT2272的地址引腳A0A7和信號(hào)中的地址相同時(shí)，VT端輸出高電平，同時(shí)接收信號(hào)中的數(shù)據(jù)被送入數(shù)據(jù)引腳D0D3上。圖11 接收電路圖(3) 單片機(jī)電路本設(shè)計(jì)選用宏晶公司高性能單片機(jī)STC89C52，該芯片為52內(nèi)核8位單片機(jī)，兼容Intel等52內(nèi)核單片機(jī)，支持ISP下載，適用于常用檢測(cè)控制電路。由STC89C52組成的單片機(jī)系統(tǒng)原理圖如圖12所示。圖中P1.0P1.3得到接收電路的數(shù)據(jù)D0D3信號(hào)，P1.6接VT信號(hào)。當(dāng)VT有效，即有呼叫時(shí)，單片機(jī)從P1.0P1.3引腳讀出發(fā)射子機(jī)編號(hào)，再觸發(fā)報(bào)警和顯示電路。K3鍵為取消鍵，當(dāng)呼叫已經(jīng)被處理，取消鍵按下則熄滅相應(yīng)的報(bào)警燈。圖12 單片機(jī)電路圖(4) 顯示電路顯示部分采用16只LED報(bào)警燈，顯示16路不同的呼叫號(hào)。顯示燈與單片機(jī)接口電路如圖13所示。當(dāng)接收到某路呼叫信號(hào)時(shí)，單片機(jī)控制相應(yīng)管腳輸出低電平，則點(diǎn)亮相應(yīng)的報(bào)警燈。圖13 燈顯與單片機(jī)接口電路(4) 音樂(lè)報(bào)警電路音樂(lè)報(bào)警電路采用16首曲目的門(mén)鈴芯片TQ33A，該芯片內(nèi)置音頻驅(qū)動(dòng)電路，可以直接連接揚(yáng)聲器播放音樂(lè)。圖14 音樂(lè)報(bào)警電路(5) 供電及程序下載電路本設(shè)計(jì)采用USB接口供電，電源電壓5V。同時(shí)，USB接口通過(guò)內(nèi)含PL2303芯片的轉(zhuǎn)換電路對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序編寫(xiě)。其電路原理如圖15所示。圖15 供電及程序下載電路三、 軟件編程1、軟件流程圖本設(shè)計(jì)接收模塊單片機(jī)軟件主程序流程圖如圖16所示。圖16 單片機(jī)主程序流程圖2、主程序 下面介紹main.c主程序編寫(xiě)，其他程序略。(1) 頭文件和一些宏定義#include typedef unsigned char U8; /* 無(wú)符號(hào)8位整型變量 */typedef signed char S8; /* 有符號(hào)8位整型變量 */typedef unsigned int U16; /* 無(wú)符號(hào)16位整型變量 */typedef signed int S16; /* 有符號(hào)16位整型變量 */typedef unsigned long U32; /* 無(wú)符號(hào)32位整型變量 */typedef signed long S32; /* 有符號(hào)32位整型變量 */typedef float F32; /* 單精度浮點(diǎn)數(shù)（32位長(zhǎng)度） */typedef double F64; /* 雙精度浮點(diǎn)數(shù)（64位長(zhǎng)度） */(2) 管腳、常量、變量定義和函數(shù)聲明/定義16個(gè)LED燈sbit Led0=P00;/sbit Led1=P01;/sbit Led2=P02;/sbit Led3=P03;/sbit Led4=P04;/sbit Led5=P05;/sbit Led6=P06;/sbit Led7=P07;/sbit Led8=P27;/sbit Led9=P26;/sbit Led10=P25;/sbit Led11=P24;/sbit Led12=P23;/sbit Led13=P22;/sbit Led14=P21;/sbit Led15=P20;/定義無(wú)線(xiàn)接收信號(hào)sbit FlagIn = P16;sbit Bell = P36;/定義標(biāo)識(shí)volatile bit FlagCall = 0; /有呼叫信號(hào)volatile bit FlagKeyPress = 0; /有鍵按下/-定義變量-/U16 temp;U16 Counter;U8 din;/-函數(shù)聲明-/void Data_Init();void Timer0_Init();void INT0_Init(void);void Timer0_ISR (void);void main();(3) 各子程序/數(shù)據(jù)初始化void Data_Init() P1 = 0xff; Counter = 0; din = 0; FlagIn = 1; Bell = 0;/定時(shí)器0初始化void Timer0_Init()ET0 = 1; /允許定時(shí)器0中斷TMOD = 1; /定時(shí)器工作方式選擇TL0 = 0x06; TH0 = 0xf8; /定時(shí)器賦予初值TR0 = 1; /啟動(dòng)定時(shí)器/定時(shí)器0中斷void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0TL0 = 0x06;TH0 = 0xf8; /定時(shí)器賦予初值Counter +;/*if (Counter = 200)*/外部中斷初始化函數(shù)void INT0_Init(void) IT0 = 1; /負(fù)邊沿觸發(fā)中斷 EX0 = 1; /允許外部中斷0/按鍵中斷處理void INT0_ISR (void) interrupt 0 /取消鍵按下，所有指示燈熄滅Led0 = 1;Led1 = 1;Led2 = 1;Led3 = 1;Led4 = 1;Led5 = 1;Led6 = 1;Led7 = 1;Led8 = 1;Led9 = 1;Led10 = 1;Led11 = 1;Led12 = 1;Led13 = 1;Led14 = 1;Led15 = 1;/* 名稱(chēng) : Main()* 功能 : 主函數(shù)*/void main() EA = 0;Timer0_Init(); /定時(shí)器0初始化INT0_Init(); /外部中斷初始化 Data_Init();EA = 1;while(1) /檢測(cè)是否有無(wú)線(xiàn)接收信號(hào) if (FlagIn = 1) Bell = 1; /播放音樂(lè) din = P1 & 0x0f; /定義區(qū)分發(fā)射機(jī)的16種發(fā)射數(shù)據(jù)碼所點(diǎn)亮的燈，可以根據(jù)自己需要定義。 switch (din) case 15: /1111 Led15 = 0;break; case 14: /1110 Led14 = 0;break; case 13: /1101Led13 = 0;break; case 12: /1100 Led12 = 0;break; case 11: /1011 Led11 = 0;break; case 10: /1010 Led10 = 0;break; case 9: /1001 Led9 = 0;break; case 8: /1000 Led8 = 0;break; case 7: Led7 = 0; break; case 6: Led6 = 0;break; case 5: Led5 = 0;break; case 4: Led4 = 0; break; case 3: Led3 = 0; break; case 2: Led2 = 0; break; case 1: Led1 = 0; break; case 0: Led0 = 0; break; else Bell = 0; /音樂(lè)播放信號(hào)歸0 四、 下載與調(diào)試當(dāng)程序在uVision環(huán)境下編寫(xiě)完成，并編譯生成.hex文件后，就可以下載并進(jìn)行調(diào)試了。1、 USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝打開(kāi)USB驅(qū)動(dòng)文件夾下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安裝文件，按提示安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序。安裝完成后，插入U(xiǎn)SB下載線(xiàn)后，在開(kāi)始-控制面板-打印機(jī)和其他硬件-設(shè)備管理器，在“端口”分支下有（Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMX)。X表示串口號(hào)，如果沒(méi)有說(shuō)明USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)沒(méi)有安裝，須重新安裝。記住括號(hào)里的COM口號(hào)。圖17 成功安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)示意圖2、 下載程序打開(kāi)STC單片機(jī)下載軟件文件夾，點(diǎn)擊運(yùn)行STC_ISP_V481.exe程序，出現(xiàn)如下界面。圖18 下載軟件正確選擇MCU 類(lèi)型，COM口（與剛才安裝的COM號(hào)一致），最高波特率和最低波特率都選2400bps或者1200bps （下載線(xiàn)內(nèi)PL2303芯片所限，沒(méi)辦法?。?，并打開(kāi)正確的.hex數(shù)據(jù)文件。點(diǎn)擊“Download/下載”按紐，窗口出現(xiàn)提示：Chinese:正在嘗試與 MCU/單片機(jī) 握