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大慶師范學(xué)院本科生畢業(yè)論文基于單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)院(系)物理與電氣信息工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程(自動(dòng)化方向)研究方向控制學(xué)生姓名學(xué)號(hào)200901071825指導(dǎo)教師姓名劉宇指導(dǎo)教師職稱副教授2013年5月20日摘要病房呼叫系統(tǒng)是住院病人及其家屬在需要醫(yī)務(wù)人員幫助時(shí),請(qǐng)求值班護(hù)士進(jìn)行護(hù)理的重要呼叫工具,它主要用于協(xié)助醫(yī)院里的病人在病床上方便地呼叫值班人員,可以快速的將病人的請(qǐng)求傳送給值班人員,是提高醫(yī)院的病房護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。隨著社會(huì)節(jié)奏的不斷加快,醫(yī)院行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的追逐成為很多私立醫(yī)院的生存第一要位,提升服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量迫在眉睫,陪護(hù)問(wèn)題一直是醫(yī)患矛盾的主要體現(xiàn),也是長(zhǎng)期以來(lái)困擾廣大醫(yī)務(wù)服務(wù)者的大問(wèn)題,使用病房呼叫系統(tǒng),方便患者迅速而快捷的找到醫(yī)生,以節(jié)約患者的珍貴時(shí)間系統(tǒng)的核心是AT89C51單片機(jī)。還有其它輔助硬件電路,矩陣鍵盤、LED顯示電路地址鎖存器以及譯碼器等。個(gè)個(gè)房間的病人要呼叫護(hù)士可以按自己床邊的按鍵,此時(shí)值班室會(huì)有蜂鳴器響,相應(yīng)的指示燈亮,并且在值班室的數(shù)碼管上顯示床位號(hào)。信號(hào)通過(guò)矩陣鍵盤進(jìn)行輸入,在用高級(jí)語(yǔ)言編寫程序時(shí),對(duì)鍵盤信號(hào)的獲取非常重要。在本篇論文之中每個(gè)病房的病床旁都有一個(gè)呼叫按鈕,當(dāng)患者有需要醫(yī)務(wù)人員幫助時(shí),按下呼叫鍵,此時(shí)值班室的顯示屏可顯示此患者的床位號(hào),多人使用時(shí)可以根據(jù)病人是否是重癥病床而產(chǎn)生優(yōu)先級(jí)別,醫(yī)護(hù)人員按下“響應(yīng)”鍵取消當(dāng)前呼叫。關(guān)鍵詞AT89C51;矩陣鍵盤;LED;病床呼叫;蜂鳴器ABSTRACTWARDCALLSYSTEMINPATIENTREQUESTTHEDUTYDOCTORORNURSECAREEMERGENCYCALLCOMMUNICATIONTOOLS,ITISMAINLYUSEDTOASSISTPATIENTSINHOSPITALSTOEASILYCALLTHEDUTYOFFICERINTHEBED,THEPATIENTSREQUESTSENTTOTHESTAFFONDUTY,NECESSARYEQUIPMENTTOIMPROVETHELEVELOFHOSPITALWARDCAREWITHTHEACCELERATINGPACEOFSOCIAL,INCREASINGLYFIERCECOMPETITIONINTHEHOSPITALINDUSTRY,THEPURSUITOFMONEYTOTHESURVIVALOFMANYPRIVATEHOSPITALSFIRST,IMPROVESERVICELEVELSANDQUALITYOFSERVICEISIMMINENTACCOMPANYTHEISSUEHASBEENTHEMAINMANIFESTATIONOFTHEDOCTORPATIENTCONFLICTS,ISALSOABIGPROBLEMHASLONGPLAGUEDTHEMAJORITYOFMEDICALSERVICES,WARDCALLSYSTEMTOFACILITATETHEQUICKANDFASTPATIENTSTOFINDADOCTORTOSAVETHEPATIENTSPRECIOUSTIMETHECOREOFTHESYSTEMISTHEAT89C51MICROCONTROLLERASWELLASOTHERAUXILIARYHARDWARECIRCUIT,MATRIXKEYBOARD,LEDDISPLAYCIRCUITADDRESSLATCHANDDECODERPATIENTSINALLTHEROOMYOUWANTTOCALLTHENURSEBYHISBEDSIDEBUTTON,THEDUTYROOMWILLBETHEBUZZERSOUNDS,THECORRESPONDINGINDICATORLIGHT,ANDTHENUMBEROFBEDSINTHEDUTYROOMOFTHEDIGITALTUBEDISPLAYMATRIXKEYBOARDINPUTSIGNAL,WHICHISTHEKEYTOPROGRAMMINGINTHISDESIGN,EACHBEDHASABUTTON,WHENPATIENTSAREINURGENTNEED,PRESSTHEBUTTON,THEDISPLAYOFTHEDUTYROOMTODISPLAYTHEPATIENTSBEDNUMBER,PEOPLECANUSEISBASEDONTHEPATIENTTOTHEINTENSIVECAREBEDAPRIORITY,HEALTHCAREWORKERS“RESPONSE“KEYISPRESSEDTOCANCELTHECURRENTCALLKEYWORDSAT89C51MATRIXKEYBOARDLEDCALLOFBEDSBUZZER目錄第一章前言5第二章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)721功能與方案確定7211功能要求7212方案論證7213總體結(jié)構(gòu)框圖8第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)931硬件構(gòu)成示意圖932單片機(jī)簡(jiǎn)介933主要單元模塊介紹10331控制器AT89C5110332鍵盤電路設(shè)計(jì)13333顯示電路設(shè)計(jì)14334報(bào)警電路設(shè)計(jì)18335控制電路設(shè)計(jì)19第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1941系統(tǒng)軟件環(huán)境介紹19411KEIL_C1942系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)20421系統(tǒng)主程序流程圖20422線反轉(zhuǎn)法流程圖21第五章系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果2251硬件組成圖及其功能說(shuō)明2352功能實(shí)現(xiàn)組成圖及其功能說(shuō)明24結(jié)論27參考文獻(xiàn)28謝辭28附錄29第一章前言病床呼叫系統(tǒng)是一種緊急呼叫工具,在醫(yī)院等公共場(chǎng)所有著廣泛的應(yīng)用,用來(lái)保持住院病人和醫(yī)務(wù)人員取得聯(lián)系的重要呼叫工具,能夠在很大程度上提高醫(yī)院的人文服務(wù)質(zhì)量,有利于創(chuàng)建和諧醫(yī)院。病床呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到病員的安危,以及病人對(duì)醫(yī)院服務(wù)的滿意程度,對(duì)于服務(wù)是否到位的問(wèn)題受到了許多醫(yī)院的廣泛關(guān)注。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)一些大型醫(yī)院都有了比較智能的病房呼叫系統(tǒng),但是有些小醫(yī)院還沒(méi)有安裝病房呼叫系統(tǒng),這不僅僅影響了醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量,也給住院人及他們的家屬帶來(lái)了很多的弊端。有時(shí)甚至出現(xiàn)病人緊急情況時(shí),而找不到值班醫(yī)生或護(hù)士,在醫(yī)院重癥住院的病人,在家人不在身邊的一段時(shí)間內(nèi)想在點(diǎn)滴后尋找人來(lái)拔針,如果這時(shí)沒(méi)有病房呼叫系統(tǒng),病人將會(huì)出現(xiàn)血液倒流的現(xiàn)象,將會(huì)及其危險(xiǎn)。病房呼叫系統(tǒng)一般分為兩大類,一類是接線的,一類是無(wú)線的,無(wú)線的病房呼叫系統(tǒng)由于沒(méi)有線路連接的問(wèn)題,使得接線變得極其簡(jiǎn)單,但是由于其沒(méi)有線路連接,可靠性較差,而且對(duì)于一些小型醫(yī)院使用無(wú)線呼叫系統(tǒng)也是比較昂貴的一種手段,并且無(wú)線電波會(huì)干擾其他醫(yī)療儀器設(shè)備。該篇文章采用有線病房呼叫系統(tǒng),成本較低,對(duì)于一些收入較少的小型醫(yī)院,是非常好的選擇之一,但受到布線較多,影響外觀觀察效果,故不適宜較大的醫(yī)院進(jìn)行使用。病床呼叫系統(tǒng)方便住院病人能夠在第一時(shí)間找到護(hù)士,極大的減少了等待的時(shí)間。以便病人能夠在第一時(shí)間得到最有效的幫助,當(dāng)今病房呼叫系統(tǒng)正在逐步地向智能化發(fā)展,它可以和攝像機(jī),以及通話機(jī)一起使用,當(dāng)病人按下開關(guān)時(shí),在護(hù)士值班室的屏幕上第一時(shí)間看到病以及其周邊的情況,并且可以通過(guò)對(duì)講機(jī)等設(shè)備,直接和住院人員進(jìn)行及時(shí)快捷溝通。第二章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)21功能與方案確定211功能要求本課設(shè)希望病床呼叫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能1任一病房的任意病床呼叫,護(hù)士值班室馬上能顯示其房間號(hào)病床號(hào),并且蜂鳴器響。2若有多個(gè)病床呼叫就循環(huán)顯示;如是重癥室患者按鈴則可以優(yōu)于其他普通患者。3護(hù)士按下接收鍵后數(shù)碼管熄滅,鈴聲停止。212方案論證方案一使用AT89C51單片機(jī)外加作地址鎖存用的兩塊地址鎖存器74HC573芯片,以及兩塊共陰極八段數(shù)碼管,可構(gòu)成一個(gè)基本的顯示電路。再配32個(gè)獨(dú)立按鍵構(gòu)成的輸入電路,數(shù)碼管采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式,所謂靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式是指,每一個(gè)數(shù)碼管連接一個(gè)地址鎖存器,而每一個(gè)地址鎖存器又占用了8個(gè)IO口,兩個(gè)地址鎖存器就占用了16個(gè)IO口,LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式時(shí),各位的共陰極連接在一起并接地,每位的8個(gè)斷碼線分別與一個(gè)8位的輸出鎖存器相連接。對(duì)于鍵盤采用獨(dú)立式鍵盤接口,對(duì)于該種接法,使得編程變得非常簡(jiǎn)單,但是由于我們?cè)谠摯握n設(shè)中需要大量按鍵,所以我們還要使用大量外擴(kuò)電路來(lái)增加IO口的數(shù)目。方案二用AT89C511自身身接口實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描,使用AT89C51單片機(jī)外加一片地址鎖存用的三態(tài)地址鎖存器鎖存器74HC573以及一片3,8譯碼器74LS138芯片,以及一塊兩位一體的共陰極數(shù)碼管,可構(gòu)成一個(gè)完整的顯示電路。以此為基礎(chǔ),以配置以4行4列矩陣鍵盤的輸入電路,數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)形式顯示,不但可以節(jié)約外部芯片而且還可以節(jié)省IO口,只是在軟件編程較靜態(tài)顯示方式較難一些,同時(shí)鍵盤變?yōu)榫仃囨I盤可以將原來(lái)由16個(gè)IO口控制的獨(dú)立按鍵,來(lái)變成由8個(gè)IO口控制的行列式44矩陣鍵盤,在按鍵的識(shí)別的方法上來(lái)使用線反轉(zhuǎn)發(fā),這樣的話就可以不擴(kuò)展I/O芯片而由AT89C51自身I/O口實(shí)現(xiàn)上述功能,即用P1口的八個(gè)端口作為L(zhǎng)ED的段選,用P2口的做鍵盤電路的接口。用P35,P36,P37作為數(shù)碼管的輸入部分鍵盤輸入控制器AT89C511輸出部分LED顯示片選線。綜上所述,方案一中鍵盤顯示采用獨(dú)立按鍵形式,其軟件實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單,但硬件電路過(guò)于復(fù)雜,沒(méi)有合理利用單片機(jī)的I/O2在用靜態(tài)方式驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管時(shí),也有過(guò)多的外圍硬件,雖然編程方面簡(jiǎn)單了許多,但是大量的外圍電路,為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)增加了不少障礙,而方案二外圍電路非常簡(jiǎn)單易懂,雖然軟件實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難,但是這有利于我們對(duì)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí),綜合比較幾個(gè)方面來(lái)看本文選取第二個(gè)方案。213總體結(jié)構(gòu)框圖圖21病房呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖框架模塊功能描述1輸入部分包括矩陣鍵盤輸入,病人按鍵輸入相當(dāng)于一個(gè)外界的信號(hào),用于向單片機(jī)傳輸命令。2微處理器采用常見的AT89C51單片機(jī)為控制核心,通過(guò)C語(yǔ)言軟件3編程,對(duì)即刻收集到片外信息進(jìn)行處理,分析,同時(shí)對(duì)外部電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。3輸出部分包括兩位一體的數(shù)碼管顯示電路,將從鍵盤上輸入的信號(hào)顯示出來(lái),給人以直觀的印象,并且輔助以由蜂鳴器組成的報(bào)警電路。4系統(tǒng)過(guò)程的綜述矩陣鍵盤在外部向單片機(jī)內(nèi)部輸入信號(hào),AT89C51單片機(jī)收到信號(hào)后進(jìn)行精細(xì)的處理,通過(guò)輸出系統(tǒng)將信號(hào)顯示在兩位一體數(shù)碼管上,并且驅(qū)動(dòng)蜂鳴器4來(lái)形成報(bào)警電路,此時(shí)值班室的護(hù)士可以通過(guò)按鍵進(jìn)行中斷調(diào)節(jié),來(lái)終止剛才的呼叫。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31硬件構(gòu)成示意圖圖31硬件構(gòu)成示意圖32單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)也被稱作“單片微型計(jì)算機(jī)”、“微控制器”和“嵌入式微控制器”,單片機(jī)一詞最初源于“SINGLECHIPMICROCOMPUTER”,簡(jiǎn)稱SCM5。隨著單片機(jī)在整體技術(shù)層面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的進(jìn)步,其控制能力與日劇曾,國(guó)際上逐漸采用“MCU”(MICROCONTROLLERUNIT,微控制器)來(lái)代替SCM。單片機(jī)的發(fā)展歷史大致分為4個(gè)階段。第一階段單片機(jī)的艱難的摸索階段。這一階段主要過(guò)程是摸索如何把計(jì)算機(jī)的一些重要部件嵌入在芯片上。第二階段單片機(jī)的完善階段。INTEL公司在MCS48的基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的MCS51單片機(jī)系列。它在很多方面都奠定了非常典型的以及非常通用的總線型單片機(jī)第三階段向微控制器發(fā)展的階段。這一階段主要是為了滿足測(cè)控系統(tǒng)要求的各種外圍電路和接口電路,突出其職能化控制能力5。第四階段單片機(jī)的全方位全面發(fā)展階段。由于許多大型的廠商包括大半導(dǎo)體以及大電氣廠商都開始積極的參與到單片機(jī)的研制和開發(fā)過(guò)程中來(lái)。隨著單片機(jī)在工業(yè)商業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)深入的發(fā)展和應(yīng)用,隨著時(shí)間的推移,逐漸出現(xiàn)了大尋址范圍、高強(qiáng)運(yùn)算能力的8位、16位、32位等通用型單片機(jī)以及價(jià)格比較便宜的專用型不能軟件編程的單片機(jī),還有功能及其全面的各種單片機(jī)系統(tǒng)模塊。33主要單元模塊介紹331控制器AT89C51AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含4KBYTES的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器PEROM和128BYTES的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器CPU和FLASH存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合,可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域6。主要特性1與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容;24K字節(jié)可重擦寫FLASH閃速存儲(chǔ)器;31000次擦寫周期三全靜態(tài)操作0HZ24MHZ;4三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器;51288字節(jié)內(nèi)部RAM;632個(gè)可編程I/O口線;72個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器;85個(gè)中斷源,兩級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)輸入輸出引腳AT89C51引腳如圖32示圖22AT89C51引腳圖圖32AT89C51引腳P0P0口在擴(kuò)展外部存貯器以及I/O口接口芯片時(shí),P0口作為地址總線的低八位以及數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用端口,P0口也可以作為通用的I/O端口來(lái)使用,但需要加上上拉電阻,大約在58K。P1P1口8位為準(zhǔn)雙向I/O口,具有自己的拉電阻。P2P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口,具有內(nèi)部上拉電阻,當(dāng)單片機(jī)外部擴(kuò)展存貯器以及IO口時(shí),P2可以將高8位地址輸出進(jìn)行使用。P3P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口,具有內(nèi)部上拉電阻,并且具有比較強(qiáng)大的第二功能,第二功能見下表所示。引腳第二功能說(shuō)明P30RXD串行數(shù)據(jù)輸入口P31TXD串行數(shù)據(jù)輸出口P32INTO外部中斷0輸入P33INT1外部中斷1輸入P34T0定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)輸入P35T1定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)輸入P36WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通輸出P37RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出表31VCC電源端,一般接5V;GND電源地;XTAL1,XTAL2外接晶體振蕩器,常常選擇12M;需加微調(diào)電容,一般選擇為30PF;RST/VPD復(fù)位端,平時(shí)為低電平;ALE/PROG地址鎖存允許信號(hào)端;EA/VPP外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端7。復(fù)位電路RST管腳是復(fù)位信號(hào)使能端,高電平有效。當(dāng)持續(xù)給予高于兩個(gè)周期的高電平時(shí)就能達(dá)到復(fù)位的效果,采用按鍵復(fù)位。進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位,以節(jié)省資源,圖33復(fù)位設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路時(shí)鐘定時(shí),AT89C51核的片上振蕩器的基礎(chǔ)上,構(gòu)成一個(gè)反相放大器,它可以產(chǎn)生時(shí)鐘和內(nèi)部模式和外部模式,時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生。該系統(tǒng)采用內(nèi)部XTAL1和XTAL2外部石英晶體作為計(jì)時(shí)元素,內(nèi)部反相放大器自激振蕩產(chǎn)生時(shí)鐘。振蕩脈沖頻率的時(shí)鐘發(fā)生器。電容30PF。如圖34所示。圖34時(shí)鐘電路332鍵盤電路設(shè)計(jì)1矩陣式鍵盤本次課設(shè)中沒(méi)有使用獨(dú)立式鍵盤,由于其占用過(guò)多的IO口,我們采用矩陣鍵盤,如果存在NN個(gè)按鍵鍵,則采用矩陣式結(jié)構(gòu)以后,那么久只需要要NN條引線就可以了。如果我們需要一個(gè)44個(gè)鍵,那么,只要用一個(gè)并行端口和8條引線便可以了。2鍵的識(shí)別按鍵的識(shí)別方法有掃描法和線反轉(zhuǎn)法,本文采用線反轉(zhuǎn)發(fā)。線反轉(zhuǎn)法的原理線反轉(zhuǎn)法與掃描法相比非常簡(jiǎn)單無(wú)論按鍵是處于第一列還是最后一列,均只需兩步就可以精確的確定按鍵的位置了,它的原理簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。這里為了敘述方便,敘述4416鍵的鍵盤。圖35是行反轉(zhuǎn)法的工作示意圖8。圖35線反轉(zhuǎn)法連接圖從圖中可以看到,用行反轉(zhuǎn)法識(shí)別閉合鍵時(shí),要將行線1234接四個(gè)并行I/O口,P20,P21,P22,P23,讓列線5678接四個(gè)并行I/O口P20P24P25P26P27采用線反轉(zhuǎn)法的具體操作步驟如下,先讓行線編程為輸入線,列線編程為輸出線,將輸入線全設(shè)置為高電平,將輸出線設(shè)置為低電平,那么當(dāng)有某一個(gè)按鍵被按下時(shí),則該按鍵所在的行線電平由高電平變化到低電平,然后可精確的找到按鍵所在的行數(shù),然后再將輸入輸出線進(jìn)行反轉(zhuǎn),將列線作為高電平的輸入線,將行線作為低電平的輸出線,那么當(dāng)有某一個(gè)按鍵被按下時(shí),則該按鍵所在的列線電平由高電平轉(zhuǎn)化到低電平,然后可確定該按鍵所在的列,經(jīng)過(guò)上述兩步,就可以精確的的確定按鍵位置。333顯示電路設(shè)計(jì)1LED顯示原理LED即發(fā)光二極管,它是一種由某種半導(dǎo)體材料制成的PN結(jié),由于摻雜濃度很高,當(dāng)PN結(jié)正相偏置時(shí),會(huì)產(chǎn)生許多的電子和空穴,電子和空穴復(fù)合后把多余的電能轉(zhuǎn)化成光能釋放出來(lái)。LED的正向工作電壓降一般在1226V,發(fā)光工作電流在5MA20MA,發(fā)光強(qiáng)度基本上與正向的電流成一定的正比例,所以電路使用過(guò)程中需要串講電阻。LED對(duì)脈沖工作狀態(tài)比較適合,在平均電流差距不大的情況下,脈沖狀態(tài)比一般的直流工作情況下產(chǎn)生的亮度增強(qiáng)大約15左右。LED顯示器有單個(gè)、七段,8段和點(diǎn)陣式幾種類型,本設(shè)計(jì)將使用8段LED顯示器。2兩位一體八段共陰數(shù)碼管八段LED數(shù)碼管由數(shù)個(gè)LED組成一個(gè)陣列,并封裝與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外殼中。為適用于不同電路進(jìn)行使用,為了方便高低電平的驅(qū)動(dòng),有共陰,共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu),如圖所示。用七段LED數(shù)碼管可組成09數(shù)字和AF字母9,圖36LED顯示器的兩種結(jié)構(gòu)為了顯示某個(gè)數(shù)字或者字母,就要點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管段,這就需要譯成二進(jìn)制碼。譯碼有硬件和軟件之差別,硬件譯碼的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)時(shí)間的開銷比較小,但硬件開支大。與硬件電路電路進(jìn)行比較來(lái)看,軟件譯碼顯示省去了硬件譯碼器等一些硬件設(shè)施,本論文采用軟件譯碼的方式。對(duì)于共陰極數(shù)碼管來(lái)說(shuō),它們的所有陰極都接在一起,并且接地,當(dāng)單片機(jī)給出高電平時(shí),對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)點(diǎn)亮,把需要點(diǎn)亮的二極管全部點(diǎn)亮就會(huì)出現(xiàn)需要的字符,8段共陰LED的數(shù)碼管斷碼如表32所示01234567893FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH表32兩位一體共陰數(shù)碼管就是將兩個(gè)單個(gè)的八段數(shù)碼管封裝在一起,將8個(gè)段選用導(dǎo)線連接在一起,行成八跟線,用來(lái)外接信號(hào)來(lái)顯示相應(yīng)的字符,然后將兩根公共線分別接出來(lái)作為數(shù)碼管的片選,也就是只有當(dāng)片選信號(hào)有效時(shí),數(shù)碼管才會(huì)顯示我們出現(xiàn)的數(shù)字,當(dāng)片選信號(hào)無(wú)效時(shí),數(shù)碼管不會(huì)顯示我們出現(xiàn)的數(shù)字。3數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片介紹地址鎖存器74HC573管腳圖(如圖37所示)及其功能表(如表33所示)D0D1Q1Q0D7D6D5D4D3D2Q7Q6Q5Q3Q4Q2EAGNDLEVCC圖37地址鎖存器74HC573管腳圖輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLX不變HXXZX不用關(guān)心Z高阻抗表33地址鎖存器74HC573功能表38譯碼器74LS138管腳圖及其真值表A0A1Y1Y0STASTCSTBD4D3A2Y7Y6Y5Y3Y4Y274LS138圖3874LS138管腳圖STA,STB,STC是三個(gè)輸入選通控制端,當(dāng)STA0或者STBSTC1時(shí),譯碼被禁止,譯碼器的輸出端YOY7,全為1,只有當(dāng)STA1和STBSTC0,時(shí),譯碼器才能正常運(yùn)行,完成譯碼操作。表34334報(bào)警電路設(shè)計(jì)采用三極管來(lái)控制蜂鳴器和發(fā)光二極管串聯(lián)電路的通斷,用單片機(jī)P31端口控制,當(dāng)有低電平導(dǎo)通,顯示器顯示床號(hào)的同時(shí)蜂鳴器發(fā)出呼叫聲音。同時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光,電路連接下圖所示。P3110KVCCGNDSPKLED圖39報(bào)警設(shè)計(jì)335控制電路設(shè)計(jì)醫(yī)護(hù)值班人員的響應(yīng)按鍵,可以由單片機(jī)的復(fù)位鍵來(lái)充當(dāng),當(dāng)有呼叫發(fā)出時(shí),值班室人員收到相應(yīng)信息后,可按下“響應(yīng)按鈕”,通過(guò)編程令單片機(jī)執(zhí)行中斷程序,達(dá)到數(shù)碼管熄滅,振鈴?fù)V拱l(fā)聲的目的。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)41系統(tǒng)軟件環(huán)境介紹411KEIL_C于AT89C51的控制設(shè)計(jì),以KEIL_C為軟件編程環(huán)境。KEIL_C軟件界面如圖31所示圖41KEIL_C軟件界面該軟件是一款集編程和仿真于一體的軟件,它支持匯編、C語(yǔ)言及二者的混合編程,可以采用以下步驟來(lái)建立一個(gè)C文件并將其保存并生成HEX文件,在菜單欄中單擊PROJECT選擇NEWPROJECT,然后命名文件并且將其儲(chǔ)存,然后在左側(cè)菜單欄中開始設(shè)定初值,程序初始化判斷分支語(yǔ)是否得到返回值掃描程序中得到鍵值在相應(yīng)的CASE語(yǔ)句中顯示相對(duì)應(yīng)的床位號(hào)碼NY單擊新建,新建一個(gè)C文件,并且將其保存,這時(shí)工作區(qū)的左側(cè)出現(xiàn)了一個(gè)TARGET1,鼠標(biāo)左鍵單擊TARGET1左側(cè)的號(hào),展開了TARGET1的下一級(jí)命令,SOURCEGROUP1,用鼠標(biāo)左鍵選定該圖標(biāo),單擊鼠標(biāo)右鍵,選擇ADDFILESTOGROUP“SOURCEGROUP1”然后彈出一個(gè)對(duì)話框,單擊剛才儲(chǔ)存的C文件,鼠標(biāo)左鍵單擊ADD按鈕,然后再單擊CLOSE按鈕,然后進(jìn)行程序的編寫,編寫好程序后進(jìn)行編譯和匯編就可以了10。42系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)病房呼叫系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)均采用模塊化設(shè)計(jì),整個(gè)程序設(shè)計(jì)可以包含以下幾個(gè)重要的方面,鍵盤掃描程序,主要通過(guò)線反轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)獲得鍵值,數(shù)碼管顯示電路,采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示,同時(shí)還要用到兩塊芯片,74HC573地址譯碼器以及一片74LS138譯碼器芯片驅(qū)動(dòng)程序,能夠顯示床位號(hào)以及房間號(hào),以及蜂鳴器驅(qū)動(dòng)程序,還有外部中斷程序,其中最為重要的是鍵盤掃描程序,因?yàn)槌绦虻拇蟛糠謺r(shí)間都在掃描,通過(guò)掃描得到按鍵的鍵值之后我們才能去做其他事情。才能讓數(shù)碼管顯示或不顯示,或者讓蜂鳴器響或者是不響。421系統(tǒng)主程序流程圖圖42主程序流程圖主程序程序描述首先進(jìn)行初始化,對(duì)一些變量進(jìn)行賦初值,然后開始SWITCH(KEY)語(yǔ)句,并將其設(shè)為死循環(huán),將掃描程序放在SWITCH語(yǔ)句的后方,然后將掃描函數(shù)的返回值作為KEY值送到SWITCH語(yǔ)句的各分支中去,而掃描函數(shù)就是用線反轉(zhuǎn)法得到按鍵的鍵值,SWITCH語(yǔ)句中的CASE語(yǔ)句包含了各種按鍵情況,當(dāng)相應(yīng)的鍵值與CASE語(yǔ)句后方的常值相同時(shí),CASE語(yǔ)句就將使相應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮顯示病人所在的房間號(hào)和床位號(hào)碼,并使蜂鳴器發(fā)出聲音,并且經(jīng)過(guò)軟件延時(shí)5秒鐘左右,跳出該CASE語(yǔ)句,繼續(xù)接受掃面函數(shù)的返回值,來(lái)響應(yīng)其他的按鍵。422線反轉(zhuǎn)法流程圖鍵盤電路我們按照上面所說(shuō)的矩陣式來(lái)設(shè)計(jì),在程序中可以先判斷是否有鍵按下,然后在再通過(guò)軟件獲取鍵值,最后由單片機(jī)送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。設(shè)計(jì)流程圖如圖43所示。開始是否有鍵按下延時(shí)5MS是否有鍵按下獲取鍵值按鍵是否釋放修改對(duì)應(yīng)按鍵運(yùn)算YNYNYN圖43鍵盤掃描線反轉(zhuǎn)法程序流程圖結(jié)論主要工作熟悉AT89C51單片機(jī)功能及工作特性,對(duì)矩陣鍵盤的硬件以及軟件編程有了更加升入的了解。掌握了采用地址鎖存器以及38譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)兩位一體,以及四位一體共陰共陽(yáng)數(shù)碼管的外部接線圖,及其單片機(jī)驅(qū)動(dòng)程序,學(xué)會(huì)了采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,以及對(duì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)有了更加深入的了解,同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)物焊接練習(xí),使自己的焊接技術(shù)有了很大的提高。存在的問(wèn)題對(duì)硬件電路中某些芯片以及某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠深入的了解,導(dǎo)致有些問(wèn)題解釋不了,如單片機(jī)的P0口不能作為普通I/0口,必須接510K的上拉電阻的原理。又如在軟件編程過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在循環(huán)顯示病人床號(hào)時(shí),當(dāng)在響應(yīng)某一個(gè)按鍵時(shí),如何截獲另一個(gè)按鍵啊鍵值的軟件編程還存在著很大的可改善之處,沒(méi)有擴(kuò)展更多的外部電路,如時(shí)鐘電路等。至此,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容已經(jīng)基本得以實(shí)現(xiàn)。此章對(duì)本次課設(shè)進(jìn)行總結(jié),并對(duì)將來(lái)更加智能的病床呼叫系統(tǒng)提出自己的構(gòu)想,為將來(lái)的學(xué)弟學(xué)妹們提出一點(diǎn)點(diǎn)建議,選擇基于單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)這個(gè)課設(shè)題目的難點(diǎn)之一在于軟件編程實(shí)現(xiàn)病床號(hào)碼動(dòng)態(tài)循環(huán)顯示,這對(duì)我們對(duì)匯編語(yǔ)言或者是C語(yǔ)言的了解有極高的要求,這個(gè)在本篇論文中已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn),難點(diǎn)之二就在于在病床呼叫之上我們應(yīng)該采取重癥病房特殊對(duì)待,也就是對(duì)她們的呼叫可以優(yōu)先處理,利用中斷來(lái)實(shí)現(xiàn),這個(gè)在本文中沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn),希望在不久的將來(lái)有學(xué)弟學(xué)妹們能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。參考文獻(xiàn)1譚浩強(qiáng)MCS51單片機(jī)應(yīng)用教程北京清華大學(xué)出版社,200457_622康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)北京高等教育出版社,200017_233李伯成單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)北京清華大學(xué)出版社,2005337_3464肖金球單片機(jī)原理與接口技術(shù)北京清華大學(xué)出版社,2004153_1595康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分北京高等教育出版社,1999112_1196李勛單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)大學(xué)讀本北京北京航空航天大學(xué)出版社,200275_777張培仁等MCS51單片機(jī)原理與應(yīng)用北京清華大學(xué)出版社,2003130_1458治剛單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn)北京清華大學(xué)出版社,2004130_1339胡漢才單片機(jī)原理及接口技術(shù)北京清華大學(xué)出版社,1995111_12310徐淑華等單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1994336_351謝辭四年的大學(xué)生活也將隨著論文結(jié)束而結(jié)束了。在這里我要向那些曾經(jīng)給予我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)和朋友們致以誠(chéng)摯的謝意。如果沒(méi)有你們的幫助,這篇論文將難以順利完成。首先要感謝我的指導(dǎo)老師劉宇的耐心指導(dǎo),劉宇老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),平易近人。從畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行,到畢業(yè)論文的撰寫和修改,給我提供了許多十分有益的指導(dǎo)和建議,幫助我開拓思路,深入研究。同時(shí)劉宇老師在我考研以及調(diào)劑過(guò)程中也給予我大量的幫助,也向所有教導(dǎo)和關(guān)心過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)老師致以最誠(chéng)摯的謝意衷心的希望老師們都能事業(yè)順利,桃李芬芳感謝身邊的同學(xué)對(duì)我的幫助,他們使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到許多啟示。我很榮幸生活學(xué)習(xí)在這個(gè)團(tuán)結(jié),健康,向上的集體中,我也要感謝我的室友們,是你們給予了很多的愛和關(guān)心,在大學(xué)度過(guò)的這四年給我留下了終生難忘的記憶。附錄附錄一整體電路圖附錄二源程序/矩陣鍵盤實(shí)驗(yàn)程序通過(guò)反轉(zhuǎn)法循環(huán)掃描矩陣鍵盤,并通過(guò)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)/INCLUDE/包含頭文件,一般情況不需要改動(dòng),頭文件包含特殊功能寄存器的定義/DEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTSBITKEY0P31/蜂鳴器控制引腳,當(dāng)其值為1時(shí)關(guān)閉,當(dāng)其為低電平時(shí)響SBITKEY1P35SBITKEY2P36SBITKEY3P37/數(shù)碼管片選控制信號(hào)35P37由高位到低位000011控制從左到又四個(gè)數(shù)碼管的片選/函數(shù)聲明/UCHARKEYSCANVOID/鍵盤掃描VOIDDELAYUINTI/演示程序UNSIGNEDCHARA/定義一個(gè)字符形變量,用來(lái)有兩個(gè)人按鍵的循環(huán)顯示。UNSIGNEDLONGINTJ/主函數(shù)/VOIDMAINUCHARKEYKEY01/將蜂鳴器控制端P31置為高電平P10X00/去影WHILE1/死循環(huán),進(jìn)入主程序后,將一直在這里循環(huán)KEYKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,SWITCHKEYCASE0XEE/01號(hào)病房01號(hào)病人按鍵,顯示相對(duì)應(yīng)的碼值,程序開始/KEY00/蜂鳴器發(fā)出聲音,蜂鳴器指示燈亮,F(xiàn)ORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X06DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X06DELAY300AKEYSCAN/當(dāng)一個(gè)病床正在呼叫時(shí),另一個(gè)病床呼叫,將床號(hào)存在A中,程序后面的同理/KEY01/蜂鳴器停止發(fā)出聲音,蜂鳴器指示燈滅,程序下方同理P10X00/將數(shù)碼管熄滅,以下同理BREAK/01號(hào)病房01號(hào)病人按鍵,顯示相對(duì)應(yīng)的碼值,程序結(jié)束/CASE0XDEKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X06DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X5BDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/01號(hào)病房02號(hào)病人按鍵,顯示相對(duì)應(yīng)的碼值CASE0XBEKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X06DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X4FDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0103CASE0X7EKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X06DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X66DELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0104CASE0XEDKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X5BDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X06DELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0201CASE0XDDKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X5BDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X5BDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0202CASE0XBDKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X5BDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X4FDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0203CASE0X7DKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X5BDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X66DELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0204CASE0XEBKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X4FDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X06DELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0301CASE0XDBKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X4FDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X5BDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0302CASE0XBBKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X4FDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X4FDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0303CASE0X7BKEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X4FDELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X66DELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0304CASE0XE7KEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X66DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X06DELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0401CASE0XD7KEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X66DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X5BDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0402CASE0XB7KEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X66DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X4FDELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0403CASE0X77KEY00FORJ1J20000JKEY10KEY20KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY20KEY31P10X66DELAY300KEY10KEY21KEY30P10X3FDELAY300KEY10KEY21KEY31P10X66DELAY300AKEYSCAN/調(diào)用鍵盤掃描,KEY01P10X00BREAK/0404/鍵盤掃描程序/UCHARKEYSCANVOID/鍵盤掃描函數(shù),使用行列反轉(zhuǎn)掃描法UCHARCORD_H,CORD_L/行列值中間變量P20X0F/行線輸出全為1CORD_HP2/讀入行線值IFCORD_H0X0F/先檢測(cè)有無(wú)按鍵按下DELAY100/去抖IFCORD_H0X0FCORD_HP2/讀入行線值P2CORD_H|0XF0/進(jìn)行線反轉(zhuǎn),將高四位調(diào)成高電平,低四位保持不變;CORD_LP2/讀入列線值,(雖然我們把列線值全部置為1,但是由于鍵位一直被按下,所以按鍵所在列由于硬件作用又變回0)RETURNCORD_HCORD_L/鍵盤最后組合碼值RETURNA/返回該值/延時(shí)程序/VOIDDELAYUINTI/延時(shí)函數(shù)WHILEIGANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIEMPLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSE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