無線病房呼叫器(液晶屏)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、無線病房呼叫器設(shè)計(jì)報(bào)告一、 研究背景隨著住院病人越來越多，在醫(yī)院里，為了能及時為患者服務(wù)，每張病床的床頭都有一個按鈕，需要時病人按下床頭的按鈕，護(hù)理站即通過聲光報(bào)警的方式顯示哪一個床位的病人在呼叫，這就是所謂的病房呼叫系統(tǒng)。病房呼叫系統(tǒng)可以用有線連接的方式實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是布線復(fù)雜，維修麻煩。而病房無線呼叫系統(tǒng)則具有安裝方便，無需布線等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用也越來越廣。它有以下幾個明顯的特點(diǎn)：(1) 應(yīng)用編譯碼器專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)的無線呼叫。(2) 呼叫者按動按鈕后，系統(tǒng)在顯示呼叫者病床號的同時電路發(fā)出報(bào)警。(3) 如果有多處呼叫同時進(jìn)行，先呼叫的信號優(yōu)先鎖存顯示，保證系統(tǒng)能夠有續(xù)

2、的進(jìn)行。(4) 無線呼叫系統(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)多路無線病房呼叫器，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)框圖病房中每個床位都設(shè)置一個不同編號的按鈕，該按鈕通過PT2262地址編碼，然后經(jīng)過發(fā)射電路進(jìn)行發(fā)射。在發(fā)射部分，系統(tǒng)利用撥碼開關(guān)或跳線來控制地址位和數(shù)據(jù)位（二進(jìn)制）信息的設(shè)置，再通過編碼電路進(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，最后由無線發(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。從天線中接收到的信號會直接進(jìn)入解碼電路，

3、解碼電路會先把接收到信號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)電路則會根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列動作：把數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示出來并觸發(fā)音樂報(bào)警電路。如果在地址位的比較中出現(xiàn)誤差，解碼電路不會送出任何信息，單片機(jī)電路也不會有任何響應(yīng)。8952單片機(jī)系統(tǒng)PT2272編碼315MHz接收LCD床號顯示音樂報(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

4、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，頻飄僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(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，溫差變化及振動也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會發(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值的大小。比如用PT2262等編碼集成電路配接時，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

5、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，接收天線最好為2530厘米的導(dǎo)線，最好能豎立起來。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) 天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線。(2) 輸出端的波形相

6、對比較干凈，干擾信號為短暫的針狀脈沖，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)械振動性能都有極大改善。可調(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)整完畢后無法封固，因?yàn)闊o論導(dǎo)體還是絕緣體，各種介質(zhì)的靠近或侵入都會使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調(diào)電容在受到振動時定片和動片之間發(fā)生位移；溫度變化時熱脹冷縮會使定片和動片間距離

7、改變；濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?；長期工作在潮濕環(huán)境中還會因定片和動片的氧化改變?nèi)萘?，這些都會嚴(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 PT22

8、62內(nèi)部邏輯PT2272解碼器是對應(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，它的17腳就會輸出高電平。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3V紐扣電池供電。只有當(dāng)發(fā)射按鍵K1按下時系統(tǒng)才會接通電源，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D0D3通過跳線設(shè)定。不同的數(shù)據(jù)D0D3對應(yīng)不同的發(fā)射機(jī)編號。(2) 接收電路接收電路如圖11所示。通過超再生式接收模塊接收的信號送入PT2272解碼電路。當(dāng)PT2272的地址

9、引腳A0A7和信號中的地址相同時，VT端輸出高電平，同時接收信號中的數(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，P1.6接VT信號。當(dāng)VT有效，即有呼叫時，單片機(jī)從P1.0P1.3引腳讀出發(fā)射子機(jī)編號，再觸發(fā)報(bào)警和顯示電路。圖12 單片機(jī)電路圖(4) 顯示電路顯示部分采用SMC 1602液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，其主要技術(shù)參數(shù)為

10、：表1 液晶屏技術(shù)指標(biāo)接口信號說明如表2所示。表2 液晶屏接口信號說明與單片機(jī)接口電路如圖13所示。圖13 LCD與單片機(jī)接口電路(4) 音樂報(bào)警電路音樂報(bào)警電路采用16首曲目的門鈴芯片TQ33A，該芯片內(nèi)置音頻驅(qū)動電路，可以直接連接揚(yáng)聲器播放音樂。圖14 音樂報(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，USB接口通過內(nèi)含PL2303芯片的轉(zhuǎn)換電路對單片機(jī)進(jìn)行程序編寫。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

11、編寫，其他程序略。(1) 頭文件和一些宏定義#include <reg52.h>#include "1602.h"typedef unsigned char U8; /*defined for unsigned 8-bits integer variable 無符號8位整型 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符號8位整型 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits intege

12、r variable無符號16位整型*/typedef signed int S16; /* defined for signed 16-bits integer variable 有符號16位整型*/typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable無符號32位整型 */typedef signed long S32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有符號32位整型 */typedef float F32; /* single p

13、recision floating point variable (32bits) 單精度浮點(diǎn)數(shù)*/typedef double F64; /* double precision floating point variable (64bits) 雙精度浮點(diǎn)數(shù)*/(2) 常量、變量定義和函數(shù)聲明/定義無線接收信號sbit FlagIn = P16;sbit Bell = P36;/定義標(biāo)識volatile bit FlagCall = 0; /有呼叫信號volatile bit FlagKeyPress = 0; /有鍵按下/函數(shù)聲明void Data_Init();void Timer0_In

14、it();void Port_Init();void ADC_Init();uchar GetADVal();void KeyProcess(uint );/-定義變量-/U16 temp;U16 Counter;U8 din;U8 TotalCall, CallNumOld;U8 CallNum16 = 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;U8 index = 0;/-函數(shù)聲明-/void Data_Init();void Timer0_Init();void INT0_Init(void);void Timer0_ISR (void);void main();(

15、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; TotalCall = 0; index = 0;/定時器0初始化void Timer0_Init()ET0 = 1; /允許定時器0中斷TMOD = 1; /定時器工作方式選擇TL0 = 0x06; TH0 = 0xf8; /定時器賦予初值TR0 = 1; /啟動定時器/定時器0中斷void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0 U8 i;TL0 = 0x06;TH0 = 0xf8; /

16、定時器賦予初值Counter +;/顯示呼叫號if (Counter >= 500) if (TotalCall > 5) for (i=0;i<5;i+) L1602_char(1,i*3+1,CallNumi+index/10+48); L1602_char(1,i*3+2,CallNumi+index%10+48); if (index<(TotalCall-5) index +; else index = 0; Counter = 0;/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

17、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 L1602_string(1,1," "); L1602_string(2,1," No Call ");TotalCall = 0;CallNumOld = 255;/* 名稱 : Main()* 功能 : 主函數(shù)*/void main() U16 i, j;U8 flag; EA = 0;Timer0_Init(); /定時器0初始化INT0_Init(); /外部中斷初始化 Data_Init();EA = 1; L1602_init(

18、); L1602_string(1,1," Welcome to "); L1602_string(2,1,"Wireless Calling!"); /延時 for (i=0;i<500;i+) for (j=0;j<500;j+) ; /清屏 L1602_string(1,1," "); L1602_string(2,1," "); L1602_string(1,1," "); L1602_string(2,1," No Call ");while(1) /檢

19、測是否有無線接收信號 if (FlagIn = 1) for (i=0;i<10000;i+) ; /延時，以保證一個VT脈沖只計(jì)一次 if (FlagIn = 1) Bell = 1; /播放音樂 din = P1 & 0x0f; /取出呼叫號 /和未處理的呼叫號比較，如果是新的則顯示 flag = 0; for (i=0;i<TotalCall;i+) if (CallNumi = din) flag = 1; /與已有呼叫號相同 if (flag = 0) if (TotalCall<16) CallNumTotalCall = din; TotalCall +

20、; L1602_int(2,4,TotalCall); if (TotalCall <=5) L1602_char(1,(TotalCall-1)*3+1,CallNumTotalCall-1/10+48); L1602_char(1,(TotalCall-1)*3+2,CallNumTotalCall-1%10+48); /等待VT腳高電平變低 while (FlagIn) ; Bell = 0; /音樂播放信號歸0 四、 下載與調(diào)試當(dāng)程序在uVision環(huán)境下編寫完成，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)動安裝打開USB驅(qū)動文件夾下的PL2303_P

21、rolific_DriverInstaller_v130.exe安裝文件，按提示安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序。安裝完成后，插入U(xiǎn)SB下載線后，在開始-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，如果沒有說明USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動沒有安裝，須重新安裝。記住括號里的COM口號。圖17 成功安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動示意圖2、 下載程序打開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 類型，COM口（與剛才安裝的COM號一致），最高波特率和最低波特率都選2400bps或者1200bps （下載線內(nèi)PL2303芯