基于51單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)(軟件)_段露露_124060702002_黃成強(qiáng)_物理與機(jī)電工程學(xué)院

1、基于51單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)（軟件）段露露摘 要：病房呼叫系統(tǒng)是一種常見(jiàn)的、必備的醫(yī)療設(shè)備。傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)10由單片機(jī)、蜂鳴器、數(shù)碼管以及矩陣鍵盤構(gòu)成，這種病房呼叫器存在多方面的缺陷：（1）傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)，病人按鍵后值班室有相應(yīng)顯示而病房里沒(méi)有反饋信息，使得對(duì)于患者及家屬而言，并不知道醫(yī)護(hù)人員是否得知消息；（2）它只用一個(gè)數(shù)碼管顯示，當(dāng)多人同時(shí)按鍵時(shí)，數(shù)碼管只能顯示最先按鍵的病房號(hào)，后面的號(hào)碼依次排隊(duì)。針對(duì)上述缺陷本設(shè)計(jì)開(kāi)展的工作包括：（1）增加了醫(yī)護(hù)人員獲得病人呼叫后的反饋信息，這個(gè)反饋信息以病房中LED燈點(diǎn)亮的形式，反饋給病人醫(yī)護(hù)人員是否得知信息，便于病人家屬采取相應(yīng)措施；（2）把

2、一個(gè)數(shù)碼管顯示改為多個(gè)LED燈顯示，所有按鍵的病房對(duì)應(yīng)的LED燈同時(shí)點(diǎn)亮。該系統(tǒng)在原來(lái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了新的提升，大大增加了病房呼叫系統(tǒng)的時(shí)效性和實(shí)用性。關(guān)鍵詞：病房呼叫系統(tǒng)；單片機(jī)；反饋；同時(shí)顯示在時(shí)代科技迅猛發(fā)展的同時(shí)，電子信息技術(shù)已經(jīng)深入到我們的生活當(dāng)中，身邊的電子產(chǎn)品隨處可見(jiàn)。單片機(jī)27作為世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)，其在智能儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域、醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域、汽車設(shè)備領(lǐng)域等方面的應(yīng)用已十分廣泛。因此，單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。病房呼叫系統(tǒng)56就是單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的一個(gè)普通而重要的應(yīng)用，是各個(gè)醫(yī)院里的一項(xiàng)必須的設(shè)備

3、。該系統(tǒng)是住院患者和醫(yī)護(hù)人員之間的一種既方便又快捷的溝通方式，主要通過(guò)病人按鍵和值班室亮燈、蜂鳴器發(fā)聲達(dá)到傳達(dá)信息的目的。本設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)，以AT89C52為主控核心，在LED燈、蜂鳴器以及矩陣鍵盤的組合下，完成了對(duì)傳統(tǒng)病房呼叫系統(tǒng)缺陷的改善和進(jìn)一步升級(jí)。1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1.1 主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示，主函數(shù)1是一個(gè)完整的程序入口函數(shù)，即void main()。該設(shè)計(jì)的主函數(shù)是4*4矩陣鍵盤45、LED燈顯示、蜂鳴器電路、按鍵應(yīng)答和反饋電路5個(gè)子程序組。主要是通過(guò)對(duì)4*4矩陣鍵盤的初始化檢測(cè)鍵盤是否有鍵值的輸入，即判斷是否有鍵按下。通過(guò)對(duì)鍵盤的掃描將鍵值進(jìn)行處理，并送緩

4、沖區(qū)，隨之LED燈變亮，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)應(yīng)答部分的有鍵值的輸入（即護(hù)士按鍵響應(yīng)），護(hù)士站的LED燈滅，程序結(jié)束。同時(shí)，通過(guò)延時(shí)判斷是否有應(yīng)答，當(dāng)無(wú)應(yīng)答時(shí)則會(huì)反饋給病房，病房的LED燈點(diǎn)亮開(kāi)始初始化是否有呼叫病房LED燈亮掃描鍵盤鍵盤值處理、送緩沖區(qū)延時(shí)初始化燈亮、蜂鳴器響燈滅響應(yīng)復(fù)位結(jié)束圖1 系統(tǒng)功能流程圖1.2 矩陣鍵盤程序讀取矩陣鍵盤如圖2所示,首先需要對(duì)4*4矩陣鍵盤進(jìn)行識(shí)別，判斷鍵盤有無(wú)按鍵按下，若無(wú)鍵按下返回。如果有鍵按下，找出具體的按鍵值。鍵盤鍵值讀取可分為4部分，每排為一個(gè)部分，當(dāng)一排當(dāng)中有一個(gè)鍵或多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，讀取的鍵值是一樣的。圖2 矩陣鍵盤圖1.3 LED燈介紹及設(shè)計(jì)LE

5、D燈的主要部件是一快半導(dǎo)體的晶片7，晶片的一端上有一個(gè)支架，一端是正極，而另一端則是負(fù)極，環(huán)氧樹(shù)脂封裝著整個(gè)晶片。半導(dǎo)體晶片可分為兩部分，一部分是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，另一端是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位。這兩種半導(dǎo)體可以連形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)這個(gè)晶片通過(guò)電流起作用的時(shí)候，被推向P區(qū)的電子就會(huì)與P區(qū)里的空穴復(fù)合，然后會(huì)放出能量，這就是LED發(fā)光的原理。本設(shè)計(jì)采用LED燈亮燈顯示。系統(tǒng)共設(shè)計(jì)8個(gè)LED燈顯示，分別是護(hù)士站4個(gè)，設(shè)計(jì)中的4個(gè)病房，每個(gè)病房一個(gè)。在第一個(gè)病房一排按鍵中，如果有鍵按下，led11處于低電平，即護(hù)士站的第一個(gè)LED燈點(diǎn)亮；同理，當(dāng)?shù)诙€(gè)病房的二排按鍵中有

6、鍵按下，Led22處于低電平，護(hù)士站的第二個(gè)LED燈點(diǎn)亮；設(shè)計(jì)中的4個(gè)病房是同樣的道理。1.4 蜂鳴器設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)利用蜂鳴器的發(fā)聲達(dá)到系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，蜂鳴器選用5V電磁式有源蜂鳴器，由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以至于單片機(jī)的I/O口是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用三極管開(kāi)關(guān)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)。本處選用的是8550三極管，它是一個(gè)PNP型的三極管?；鶚O串聯(lián)一個(gè)1K的電阻連接到單片機(jī)的I/O口時(shí)。當(dāng)I/O口輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器鳴叫；當(dāng)I/O口輸出高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止鳴叫。2 程序2.1 源程序/* 單片機(jī)中斷頭文件單片機(jī) AT89C52 實(shí)現(xiàn)功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)中斷的控制控制*/#ifnde

7、f _INTERRUPT_H_#define _INTERRUPT_H_#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*引腳定義*/sbit led1=P17; /LED燈sbit led2=P16;sbit led3=P15;sbit led4=P14;sbit led11=P27;sbit led22=P25;sbit led33=P23;sbit led44=P21;sbit led=P10; /工作指示燈/*變量定義*/uint T0_num,T1_num;/*函數(shù)名稱:void

8、T0_init()函數(shù)作用:定時(shí)器0初始化函數(shù)參數(shù)說(shuō)明:*/void T0_init()EA=1; /開(kāi)總中斷ET0=1; /定時(shí)器T0中斷允許 TMOD=0x11; /使用定時(shí)器T0、T1的模式1TH0=(65536-50000)/256; /定時(shí)器T0的高8位賦初值TL0=(65536-50000)%256; /定時(shí)器T0的高8位賦初值TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器ET1=1; /定時(shí)器T0中斷允許 TH1=(65536-50000)/256; /定時(shí)器T0的高8位賦初值TL1=(65536-50000)%256; /定時(shí)器T0的高8位賦初值TR1=0; /關(guān)閉定時(shí)器/*函數(shù)名稱:void T

9、0_interrupt(void) interrupt 1 using 0函數(shù)作用:定時(shí)器0中斷處理函數(shù)參數(shù)說(shuō)明:*/void T0_interrupt(void) interrupt 1 using 0TH0=(65536-50000)/256; /定時(shí)器T0的高8位重新賦初值TL0=(65536-50000)%256; /定時(shí)器T0的高8位重新賦初值T0_num+;if(T0_num=600)T0_num=0;T1_num=0;/打開(kāi)按鍵旁邊的燈if(led11=0)led1=0;if(led22=0)led2=0;if(led33=0)led3=0;if(led44=0)led4=0;T

10、R1=1;/開(kāi)啟10定時(shí)TR0=0;/*函數(shù)名稱:void T1_interrupt(void) interrupt 3函數(shù)作用:定時(shí)器1中斷處理函數(shù)參數(shù)說(shuō)明:*/void T1_interrupt(void) interrupt 3TH1=(65536-50000)/256; /定時(shí)器T0的高8位重新賦初值TL1=(65536-50000)%256; /定時(shí)器T0的高8位重新賦初值T1_num+;if(T1_num=200)T1_num=0;P1=0xff;led=0;TR1=0;TR0=0;#endif#include<reg52.h>#include<INTERRUPT

11、.h>sbit key=P20; /護(hù)士鍵sbit key1=P37; /按鍵sbit key2=P36;sbit key3=P35;sbit key4=P34;sbit buzz=P04; /蜂鳴器/*函數(shù)名稱:void main()函數(shù)作用:主函數(shù)*/void main()led=0;T0_init();while(1)if(P3!=0xff) /檢測(cè)鍵盤while(P3!=0xff) /檢測(cè)按鍵離開(kāi)if(key1=0) /第一排led11=0;TR0=1;buzz=0;if(key2=0) /第二排led22=0;TR0=1;buzz=0;if(key3=0) /第三排led33=

12、0;TR0=1;buzz=0;if(key4=0) /第四排led44=0;TR0=1;buzz=0;if(key=0) /護(hù)士按鍵buzz=1; /清除LED燈和蜂鳴器，定時(shí)器led1=1;led2=1;led3=1;led4=1;led11=1;led22=1;led33=1;led44=1;TR0=0;TR1=0;T0_num=0;T1_num=0;3 程序調(diào)試及實(shí)現(xiàn)3.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境此設(shè)計(jì)的編程8實(shí)現(xiàn)由Keil Vision4進(jìn)行。Keil C51是由美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。其C語(yǔ)言在結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性、功能上都相較于匯編語(yǔ)

13、言有明顯的優(yōu)勢(shì)，便于學(xué)習(xí)和使用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。3.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試本課題的程序使用Keil軟件進(jìn)行編寫和調(diào)試8，檢查程序準(zhǔn)確無(wú)誤后將編寫好的程序生成.hex文件，下載到單片機(jī)中,下載使用的下載器為PL2303。通過(guò)觀察整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，看其是否達(dá)到本課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)，然后進(jìn)行反復(fù)修改、調(diào)試程序，以此得到一個(gè)最終確定的程序。4 結(jié)束語(yǔ)本次課題的設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)67的

14、改進(jìn)，新增的同時(shí)顯示功能和反饋功能使得病房呼叫系統(tǒng)這項(xiàng)設(shè)備在原來(lái)的基礎(chǔ)之上得到改善。其中（1）反饋功能避免了病人按鍵后，并不知道醫(yī)護(hù)人員是否得知消息，只能等候。改進(jìn)后的病房呼叫系統(tǒng)，當(dāng)患者按鍵信息到達(dá)值班室，醫(yī)護(hù)人員按下“應(yīng)答”鍵，并及時(shí)為患者提供服務(wù)。假若值班室無(wú)人，“應(yīng)答”鍵沒(méi)有按下，則相應(yīng)的患者房間里對(duì)應(yīng)的LED燈點(diǎn)亮，方便患者家屬采取相應(yīng)措施。（2）同時(shí)顯示功能避免了傳統(tǒng)病房呼叫系統(tǒng)多人按鍵，必須按照按鍵時(shí)間先后順序排隊(duì)顯示的煩惱。本課題改進(jìn)的按鍵顯示為一個(gè)病房對(duì)應(yīng)一個(gè)LED燈，不同病房的多人按鍵可以同時(shí)顯示，重癥病房的前兩排按鍵對(duì)應(yīng)前面的兩個(gè)LED燈，便于醫(yī)護(hù)人員同時(shí)為需要幫助的患者

15、服務(wù)。改進(jìn)之后的病房呼叫系統(tǒng)4-10將更適用于各醫(yī)院，甚至是敬老院等場(chǎng)所，提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量，降低醫(yī)用設(shè)備的成本。本次設(shè)計(jì)是在小組成員的共同合作下完成的，讓我們?cè)谕瓿勺髌返耐瑫r(shí)懂得了分工與合作的重要性，制作過(guò)程使得平時(shí)課堂上的很多理論知識(shí)得了實(shí)踐應(yīng)用。其中，我涉及最多的是軟件部分，當(dāng)然，以上文章所述都是圍繞軟件部分展開(kāi)，本次設(shè)計(jì)使我對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、程序的設(shè)計(jì)和編寫有了一定的認(rèn)識(shí)和提高。參考文獻(xiàn)1譚浩強(qiáng)，張基溫.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程M.北京:高等教育出版社，2011：3-199.2閻石，等.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社，1981：2-99.3李中偉，朱永濤.新型無(wú)線病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.電子世界，2014：224-224.4蘇家健，曹柏榮，汪志鋒.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京:高等教育出版社，2015：4-100.5顏靖松，許建明等. 基于單片機(jī)的無(wú)線病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)D.北京：數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015:151-1