病房無線呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)呼叫病房系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要在大型機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、酒店、KTV，往往需要有一個(gè)部門聯(lián)系和呼叫系統(tǒng)，以便在乘客(患者)和服務(wù)人員之間建立必要的聯(lián)系。但是一般的科室呼叫系統(tǒng)很少，經(jīng)常使用較便宜的呼叫指示。該來電顯示系統(tǒng)可以用數(shù)碼管顯示每個(gè)來電，同時(shí)進(jìn)行提示。本設(shè)計(jì)是基于AT89C52的病人呼叫系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的描述。無通話時(shí)，數(shù)碼管顯示時(shí)間，可按鍵設(shè)置；當(dāng)有呼叫請(qǐng)求時(shí)，數(shù)碼管顯示呼叫，蜂鳴器鳴響，護(hù)士按鍵應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員值班室與病房的通信和呼叫連接。它具有使用方便、操作簡單的特點(diǎn)。隨著醫(yī)療體制改革的深入和醫(yī)療事業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的人需要快捷方便的

2、醫(yī)療服務(wù)。因此，衡量一個(gè)醫(yī)院的綜合水平不再局限于硬件的建設(shè)，而是比服務(wù)更重要。臨床呼救裝置是傳遞臨床信息的重要手段，關(guān)系到患者的生命安全。傳統(tǒng)的有線呼叫系統(tǒng)一直受到各大醫(yī)院的重視。如果采用無線傳輸，將節(jié)省布線和改造線路的資金，為醫(yī)院節(jié)省成本，并且及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、簡單可行。與目前的同類產(chǎn)品相比，更受醫(yī)院和患者的認(rèn)可，具有更強(qiáng)的競爭力，可以廣泛推廣。醫(yī)院病房的每張床旁邊都有一個(gè)呼叫按鈕。當(dāng)患者需要幫助時(shí)，按下呼叫按鈕，護(hù)士辦公室呼叫顯示面板上對(duì)應(yīng)房間號(hào)的指示燈亮起，并發(fā)出聲音提示。關(guān)鍵詞:呼叫系統(tǒng)；AT89C52軟件；目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHead

3、ing_Toc202156784 第一章緒論1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156785 1.1 課題的背景與研究意義1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156786 1.2 國外研究現(xiàn)狀1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156787 1.3 研究容2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156788 第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156789 2.1 設(shè)計(jì)要求3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc2021

4、56790 2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156791 第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156792 3.1 系統(tǒng)原理框圖與總體設(shè)計(jì)6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156793 3.2 單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156794 第四章主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156795 4.1 虛擬儀器18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202

5、156796 4.2 LabVIEW語言20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156797 4.3發(fā)射數(shù)據(jù)格式21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156798 4.4 系統(tǒng)界面22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156799 總結(jié)24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156800 參考文獻(xiàn)25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc202156801 致261理論1.1課題的背景和研究意義隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微型計(jì)算機(jī)給人類生活帶來了根

6、本性的變化。如果說微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究有了質(zhì)的飛躍，可以毫不夸張地說，控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能儀器、辦公自動(dòng)化等。單片機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，并已走進(jìn)家庭。從洗衣機(jī)、微波爐到音響、汽車，單片機(jī)隨處可見。因此，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平逐漸成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。目前，醫(yī)院的病房呼叫系統(tǒng)還處于很低的水平，很難滿足智能化管理的要求。這不僅會(huì)帶來患者時(shí)間的損失，也會(huì)給醫(yī)院帶來經(jīng)濟(jì)效益的損失，并伴隨著一定的安全隱患。同時(shí)，采用有線管理，盤繞線路，存在布線復(fù)雜、布線成本高、易出故障、維修不便、明線不美觀等缺陷，會(huì)造成安全隱患。針對(duì)以上缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用無線管理系統(tǒng)，不僅可以避

7、免技術(shù)問題，有效節(jié)約物資損耗，還可以避免很多不安全隱患。更重要的是，病房無線呼叫系統(tǒng)是一個(gè)智能化的產(chǎn)品，可以準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)病人在哪里，哪個(gè)病人需要，及時(shí)解決病人的各種問題。能有效加強(qiáng)護(hù)患聯(lián)系，提高醫(yī)療護(hù)理水平。從某種角度來說，這個(gè)系統(tǒng)不僅可以展示病床，還可以為患者解決其他問題。例如，當(dāng)病人身體不適或有其他需求時(shí)，可以按下從按鈕，然后主機(jī)就可以顯示病床，醫(yī)院的護(hù)士或醫(yī)生就可以找到病人并對(duì)他進(jìn)行治療。這樣就省去了很多不必要的麻煩，節(jié)省了很多時(shí)間，也容易管理。由此可見，病房無線呼叫系統(tǒng)是一個(gè)很有發(fā)展前景的硬件設(shè)備，可以大大減少醫(yī)生的麻煩，節(jié)省病人的時(shí)間，提高醫(yī)院的工作效率，自然醫(yī)院可以從中獲得最大的經(jīng)濟(jì)

8、效益。隨著科技的進(jìn)步和醫(yī)療水平的提高，醫(yī)院的服務(wù)理念也隨之改變，樹立了以人為本、全心全意為患者服務(wù)的意識(shí)。為了方便患者和提高服務(wù)質(zhì)量，醫(yī)療呼叫系統(tǒng)已經(jīng)成為國外各醫(yī)院廣泛使用的一種電子設(shè)備。原有的醫(yī)療服務(wù)體系已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代醫(yī)療的需求，尋求一個(gè)能夠滿足現(xiàn)代醫(yī)療需求的客戶服務(wù)體系是大多數(shù)醫(yī)療單位計(jì)劃做或正在做的工作。如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)為醫(yī)院服務(wù)，更大程度地提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量和利潤，是醫(yī)院信息化建設(shè)中的一個(gè)重點(diǎn)。1.2國外研究現(xiàn)狀目前使用的醫(yī)療呼叫系統(tǒng)一般由位于護(hù)士值班室的醫(yī)療呼叫系統(tǒng)主機(jī)和安裝在每張病床上的呼叫終端組成。主機(jī)通過有線或無線方式與每個(gè)病房的呼叫終端通信。一般系統(tǒng)都有聲光提示功能，

9、有的系統(tǒng)有呼叫功能，讓醫(yī)護(hù)人員知道病人的就醫(yī)請(qǐng)求。除了人性化的輔助功能外，重點(diǎn)研究了主機(jī)與病房呼叫終端通信的安全性、可靠性、構(gòu)建、系統(tǒng)構(gòu)建和可擴(kuò)展性等技術(shù)問題。其通信方式可以概括為有線通信和無線通信。國內(nèi)大部分醫(yī)院自動(dòng)化管理水平較低，通常采用人工叫號(hào)?；颊呒覍傩枰獙?shí)時(shí)監(jiān)護(hù)患者。一旦他們需要什么，他們就會(huì)跑到護(hù)士辦公室去叫護(hù)士。效率很低，很有可能耽誤病情，所以他們無法實(shí)現(xiàn)智能化的管理模式。部分醫(yī)院采用病房有線呼叫系統(tǒng)進(jìn)行管理，線路纏繞復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，且故障不易排除。交錯(cuò)的線路還可能引發(fā)火災(zāi)，存在很大的安全隱患。無線醫(yī)療呼叫系統(tǒng)，主機(jī)通過無線電波或紅外線等無線通信手段與病房呼叫終端進(jìn)行通信，呼

10、叫終端一般由電池供電。呼叫終端和主病房之間不需要布線，安裝施工簡單，可以滿足移動(dòng)呼叫的需求。因此，我國的病房呼叫系統(tǒng)處于初級(jí)落后階段，病房無線呼叫系統(tǒng)發(fā)展?jié)摿薮?，發(fā)展前景應(yīng)該不言而喻。在國外病房呼叫系統(tǒng)中，無線呼叫系統(tǒng)已經(jīng)是一種非常普遍和有效的解決醫(yī)患問題的方法。1.3研究能力隨著住院病人越來越多，在醫(yī)院里，為了在合適的時(shí)間為病人服務(wù)，每張床的床頭都有一個(gè)按鈕。如果病人在必要時(shí)按下床邊的按鈕，護(hù)理站就會(huì)通過聲光報(bào)警的方式顯示病人在呼叫哪張床，這就是所謂的病房呼叫系統(tǒng)。病房呼叫系統(tǒng)可以通過有線連接實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是布線復(fù)雜，維護(hù)麻煩。病房無線呼叫系統(tǒng)具有安裝方便、無需布線等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛。它

11、有以下明顯的特點(diǎn):(1)利用編解碼器ASIC和MCU進(jìn)行控制操作，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)無線通話。(2)來電者按下按鈕后，系統(tǒng)顯示來電者的床號(hào)，電路報(bào)警。(3)如果同時(shí)進(jìn)行多次呼叫，則優(yōu)先鎖存并顯示第一次呼叫的信號(hào)，以保證系統(tǒng)的連續(xù)進(jìn)行。(4)無線呼叫系統(tǒng)能有效隔離電氣干擾，增加系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。(5)正常情況下沒有通話時(shí)，顯示時(shí)間。本文主要介紹病房無線呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程、原理、程序和實(shí)現(xiàn)的功能。當(dāng)沒有呼叫請(qǐng)求時(shí)，MCU控制數(shù)碼管的顯示時(shí)間。當(dāng)病人按下病房內(nèi)的無線呼叫按鈕時(shí)，信號(hào)通過發(fā)射模塊傳輸?shù)街鳈C(jī)，數(shù)碼管上顯示呼叫，蜂鳴器鳴響。而且這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)中小型的應(yīng)用系統(tǒng)，不僅可以用在醫(yī)院，還可以用在

12、一些高級(jí)會(huì)所，比如酒店，KTV，以提高企業(yè)形象。這些系統(tǒng)因投資少、見效快而受到許多企業(yè)的青睞?？梢源龠M(jìn)企業(yè)管理的現(xiàn)代化和科學(xué)化，也是企業(yè)一夜之間創(chuàng)造品牌效應(yīng)的一種方式。2系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求根據(jù)以上分析，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求包括以下幾個(gè)方面:硬件系統(tǒng)由單片機(jī)作為核心控制裝置和發(fā)射接收裝置組成。制作DC電源為發(fā)射部分供電。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和PT2272芯片用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。用單片機(jī)控制數(shù)碼管的顯示時(shí)間，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的設(shè)定。當(dāng)有電話時(shí)，使用主機(jī)上病床顯示器，醫(yī)護(hù)人員可以及時(shí)解決病人的一切需要和問題。收到呼叫請(qǐng)求后，按復(fù)位鍵，主機(jī)將復(fù)位顯示時(shí)間。2.2硬件系統(tǒng)方案該系統(tǒng)由主機(jī)和從機(jī)兩部分

13、組成，主機(jī)和從機(jī)之間的無線數(shù)據(jù)傳輸由收發(fā)模塊完成。從電源為12V DC電源，通過變壓、橋式整流、濾波、穩(wěn)壓實(shí)現(xiàn)。主電源是通過將電源線插入電腦的USB口來實(shí)現(xiàn)的。從屬電源無線部分的電源為12V DC電源。這種小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖2.1所示。改正，矯正；改正，矯正；化工 精餾；電 整流；數(shù) 求長直流12V輸出電壓穩(wěn)定直流12V輸出電壓穩(wěn)定圖2.1電源框圖從屬部分從機(jī)框圖如圖2.2所示。本研究設(shè)計(jì)了一種多路無線病房尋呼機(jī)，包括發(fā)射(從機(jī))部分和接收主機(jī)部分。病房內(nèi)每張床都配有一個(gè)不同編號(hào)的按鈕，用PT2262地址編碼，然后通過發(fā)射電路發(fā)射出去。在發(fā)

14、射部分，系統(tǒng)使用dip開關(guān)控制數(shù)據(jù)位(二進(jìn)制)信息的設(shè)置，然后數(shù)據(jù)位信息通過編碼電路進(jìn)行編碼和并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成一系列脈沖信號(hào)，最后由無線發(fā)射電路發(fā)射出去。叫人鈴或警報(bào)鈴之按鈕叫人鈴或警報(bào)鈴之按鈕315MHz射頻傳輸PT2262編碼315MHz射頻傳輸PT2262編碼圖2.2從機(jī)框圖主機(jī)部分圖2.3顯示了接收顯示主機(jī)的工作原理框圖。從天線接收的信號(hào)將直接進(jìn)入解碼電路，解碼電路首先將接收信號(hào)的地址位與本地地址位進(jìn)行比較。如果地址位正確，它會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給MCU，MCU電路會(huì)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列動(dòng)作:根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，通過數(shù)碼管顯示相應(yīng)的床號(hào)。并觸發(fā)音樂報(bào)警電路。如果地址位比較有錯(cuò)誤

15、，解碼電路不會(huì)發(fā)送任何信息，MCU電路也不會(huì)響應(yīng)。315MHz接收PT2272編碼315MHz接收PT2272編碼單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)間和床號(hào)報(bào)警顯示音樂鬧鐘音樂鬧鐘圖2.3接收顯示主機(jī)框圖2.3軟件系統(tǒng)方案本設(shè)計(jì)接收模塊的單片機(jī)軟件主程序流程圖如圖2.4所示:圖2.4主程序流程圖3 DC電源3.1原理框圖和設(shè)計(jì)從機(jī)使用的+12V DC穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖3.1所示。+電源+整流+濾波+穩(wěn)壓+u1 u2 u3 uI U0_變壓器_電路_電路-電路-(一)穩(wěn)壓電源的組成框圖u1 u2 u3 uI U00t 0t 0t 0t 0t 0t 0t(b)整流和穩(wěn)壓過

16、程圖3.1穩(wěn)壓電源及整流穩(wěn)壓過程組成框圖電力變壓器電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1轉(zhuǎn)換成整流電路所需的交流電壓u2。電源變壓器的效率為:其中:是變壓器二次側(cè)的電源，是變壓器一次側(cè)的電源。因此，在計(jì)算二次功率時(shí)，可以根據(jù)上表計(jì)算一次功率。3.1.2整流濾波電路在穩(wěn)壓電源中，通常用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的DC電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是濾除脈動(dòng)DC電壓u3中的大部分紋波，從而獲得更平滑的DC電壓UI。UI交流電壓u2與有效值U2的關(guān)系為:在整流電路中，每個(gè)二極管承受的最大反向電壓為:流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為:當(dāng)輸入電壓

17、處于交流電壓的正半周時(shí)，二極管D3、負(fù)載電阻RL和D2形成回路，輸出電壓Vo = v1-VD1-VD3。當(dāng)輸入電壓處于交流電壓的負(fù)半周時(shí)，二極管D4、負(fù)載電阻RL和D1形成環(huán)路，輸出電壓Vo=Vi-VD2-VD4。濾波電容器的工作狀態(tài)如圖。從上面的分析可以看出，二極管橋式整流電路的輸出也是一個(gè)同方向的脈動(dòng)電壓，但脈動(dòng)頻率是半波整流器的兩倍。類似于半波整流輸出電壓有效值的計(jì)算，可以得到橋式整流輸出電壓有效值Vorsm=0.9Ursm。通過以上分析，我們可以得到橋式整流電路的基本特性如下:橋式整流器的輸出是一個(gè)DC脈動(dòng)電壓。橋式電路的交流利用率為100%。輸出電容橋式整流電路，二極管承受的最大反向

18、電壓是交流峰值電壓的兩倍(電容輸出時(shí)電壓疊加)。橋式整流二極管的負(fù)載電流只有半波整流器的一半。在實(shí)際應(yīng)用中，橋式整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對(duì)電流的要求。濾波器電路濾波電路由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成，其作用是盡可能濾除單向脈動(dòng)電壓流的成分，使輸出電壓成為相對(duì)平滑的DC電壓。經(jīng)過二極管整流后，交流電的方向是單一的，但其大小(電流強(qiáng)度)是不斷變化的。一般來說，這種脈動(dòng)DC不能直接用來給無線電設(shè)備供電。要把脈動(dòng)的DC變成波形平滑的DC，我們還需要做一些“填平”的工作，也就是濾波。換句話說，濾波的任務(wù)是盡可能地減少整流器輸出電壓中的波動(dòng)分量，并將其轉(zhuǎn)換為幾乎恒定的DC。電容濾波電路電容是儲(chǔ)

19、存電能的倉庫。在電路中，當(dāng)在電容器兩端施加電壓時(shí)，電容器被充電，電能存儲(chǔ)在電容器中。當(dāng)施加的電壓丟失(或降低)時(shí)，電容器將再次釋放儲(chǔ)存的電能。充電時(shí)，電容兩端的電壓逐漸上升，直到接近充電電壓；放電時(shí)，電容器兩端的電壓逐漸降低，直至完全消失。電容容量越大，負(fù)載電阻越大，充放電時(shí)間越長。電容帶兩端電壓不會(huì)突變的特性正好可以用來承擔(dān)濾波的任務(wù)。本設(shè)計(jì)采用最簡單的電容濾波電路，電容與負(fù)載電阻并聯(lián)，C1接在整流器后面，Z整流電容濾波的工作過程。二極管導(dǎo)通時(shí)，顯然電容越大，濾波效果越好，輸出波形越平滑，輸出電壓越高。但電容達(dá)到一定值后，增加電容對(duì)提高濾波效果沒有明顯作用。通常應(yīng)根據(jù)負(fù)載功耗和輸出功耗選擇最

20、佳電容。負(fù)載開路時(shí)的輸入電壓(有效值)輸出電壓；負(fù)載開啟時(shí)的輸出電壓；每個(gè)燈管承受的最大反向電壓；全波整流橋整流器采用電容濾波整流電路，輸出電壓隨電流變化很大，對(duì)改變負(fù)載非常不利。因?yàn)殡娙莸脑?，?fù)載能力差。穩(wěn)壓電路當(dāng)輸入電壓u1發(fā)生波動(dòng)，負(fù)載和溫度發(fā)生變化時(shí)，濾波電路輸出的DC電壓UI也會(huì)隨之變化。所以為了保持輸出電壓UI穩(wěn)定，需要增加穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素(電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度)發(fā)生變化時(shí)，能使輸出的DC電壓不受影響，保持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般由集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件組成。用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。集成穩(wěn)壓器有很多種類型，三端穩(wěn)壓器廣泛應(yīng)

21、用于小功率穩(wěn)壓電源。根據(jù)輸出電壓的類型可分為固定式和可調(diào)式，此外還可分為正電壓輸出或負(fù)電壓輸出兩種。本設(shè)計(jì)選用固定電壓輸出調(diào)節(jié)器。常見的有LM7812系列三端固定正電壓輸出集成穩(wěn)壓器。引腳1是輸入端，引腳2接地到GND，引腳3是輸出端。三端是指穩(wěn)壓電路只有三個(gè)接地端:輸入、輸出、接地。型號(hào)的后兩位數(shù)字表示輸出電壓的穩(wěn)定值，分別為5V、6V、9V、15V、18V、24V。使用調(diào)壓器時(shí)，要求輸入電壓UI與輸出電壓Uo之間的電壓差UI-Uo2V。調(diào)節(jié)器的靜態(tài)電流io為8ma。當(dāng)Uo = 5 18V時(shí)，UI的最大值UImax = 35V；當(dāng)Uo=18 24V時(shí)，UI的最大值UImax = 40V。穩(wěn)壓

22、電源的設(shè)計(jì)是根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo、輸出電流Io、輸出紋波電壓Uop-p等性能指標(biāo)，正確確定變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管、濾波電路所用元器件的性能參數(shù)，從而合理選擇這些元器件。3.2原理圖和實(shí)物電源由變壓器和整流穩(wěn)壓電路組成。變壓器用于將220V交流電壓轉(zhuǎn)換為正12V低壓交流電壓；整流電路用于將低壓交流電壓整流成脈動(dòng)電壓。脈動(dòng)電壓與濾波電容相連，形成平滑的DC電壓。兩路DC電壓分別送到三端穩(wěn)壓器LM7812的輸入端Vin，然后電容起濾波作用，用來濾除導(dǎo)體上的干擾，在輸出端形成一個(gè)+12V的DC穩(wěn)壓電壓給從電路。4無線發(fā)射和接收模塊病房內(nèi)每張床都有一個(gè)不同編號(hào)的按鈕，通過PT2262地址編

23、碼，再由傳輸電路的DF數(shù)傳模塊傳輸。在發(fā)射部分，系統(tǒng)使用dip開關(guān)控制數(shù)據(jù)位(二進(jìn)制)信息的設(shè)置，然后數(shù)據(jù)位信息通過編碼電路進(jìn)行編碼和并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成一系列脈沖信號(hào)，最后由無線發(fā)射電路發(fā)射出去。從天線接收的信號(hào)將直接進(jìn)入解碼電路。解碼電路將首先比較接收信號(hào)的地址位和本地地址位。如果地址位正確，它會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到MCU。4.1射頻發(fā)送和接收模塊4.1.1DF數(shù)據(jù)傳輸模塊考慮到射頻電路收發(fā)的穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)采用射頻收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)，其中發(fā)射模塊的電路原理如圖4.1.1.1所示，模塊外觀如圖4.1.1.2所示。圖4.1.1.1發(fā)送模塊電路圖圖4.1.1.2發(fā)送模塊外形圖測向數(shù)傳模塊工作頻率為31

24、5M，采用聲表面波諧振器穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高。當(dāng)環(huán)境溫度從-25度變化到+85度時(shí)，頻率漂移僅為3ppm/度。特別適用于多發(fā)射一接收的無線遙控和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表面諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度和一致性較差。即使采用優(yōu)質(zhì)的微調(diào)電容，溫差和振動(dòng)也很難保證調(diào)諧的頻點(diǎn)不會(huì)偏移。測向模塊中沒有編碼集成電路，但增加了一個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制晶體管Q1。這種結(jié)構(gòu)便于與其他固定編碼電路、滾動(dòng)編碼電路和單片機(jī)接口，無需考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)的值。例如，當(dāng)PT2262等編碼集成電路用于配對(duì)時(shí)，其數(shù)據(jù)輸出端的17號(hào)管腳可以直接連接到測向數(shù)據(jù)模塊的輸入端。數(shù)據(jù)接收模塊接收模塊采用315

25、MHz超再生接收模塊，其電路原理如圖4.1.2.1所示，外觀如圖4.1.2.2所示。圖4.1.2.1超再生接收電路原理圖4.1.2.2超再生接收電路外形圖測向接收模塊的工作電壓為5 V，靜態(tài)電流為4 mA。它是一種超再生接收電路，接收靈敏度為- 105dbm。接收天線最好是25 30 cm的線，可以直立。接收模塊本身沒有解碼集成電路，所以接收電路只是一個(gè)組件，只有應(yīng)用到具體電路上進(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)，可以與各種解碼電路或單片機(jī)配套，所以設(shè)計(jì)電路靈活方便。其優(yōu)點(diǎn)是:(1)天線輸入端有選頻電路，不依賴于1/4波長天線的選頻功能。當(dāng)控制距離很近時(shí)，可以縮短甚至移除外部

26、天線。(2)輸出端波形比較干凈，干擾信號(hào)為短針脈沖，抗干擾能力強(qiáng)。(3)DF模塊本身的輻射極小，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)用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)到315M并密封。與用可調(diào)電容調(diào)節(jié)接收頻率的電路相比，溫濕度穩(wěn)定性和抗機(jī)械振動(dòng)能力都有很大提高。可調(diào)電容調(diào)節(jié)精度低，只有3/4圈調(diào)節(jié)，而可調(diào)電感可以多圈調(diào)節(jié)?？烧{(diào)電容調(diào)好后不能密封，因?yàn)椴还苁菍?dǎo)體還是絕緣體，各種介質(zhì)的接近或侵入都會(huì)改變電容的容量，進(jìn)而影響接收頻率。此外，當(dāng)未密封的可調(diào)電容器振動(dòng)時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子之間發(fā)生位移；當(dāng)溫度變化時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子之間的距離會(huì)發(fā)生變化。濕度因介質(zhì)的變化而改變?nèi)?/p>

27、量；長期在潮濕的環(huán)境下工作，也會(huì)因定子和轉(zhuǎn)子的氧化而改變?nèi)萘浚瑖?yán)重影響接收頻率的穩(wěn)定性。可調(diào)電感可以解決這些問題，因?yàn)殡姼姓{(diào)整后可以密封，絕緣體密封膠不會(huì)改變電感。4.2pt2262 2272編解碼器電路數(shù)據(jù)的編碼由編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272實(shí)現(xiàn)。PT2262是普成公司采用CMOS工藝制造的低功耗、低價(jià)格的通用編解碼電路。芯片部分裝有振蕩器，系統(tǒng)部分包括載波振蕩器、定時(shí)器、地址解碼器、編碼脈沖發(fā)生器和控制邏輯電路。外圍電路簡單易用，使得發(fā)射電路非常簡單。其外形和引腳如圖4.2.1所示。圖4.2.1發(fā)射芯片PT2262外形及引腳圖PT2262引腳功能描述:Pin1-Pin6(A0

28、-A5):地址輸入，可編程為“1”、“0”、“開路”三種狀態(tài)。7.Pin8，pin10-Pin13(A6/D0-A11/D5):地址或數(shù)據(jù)輸入端子。引腳1-引腳6用于地址輸入，只有“1”和“0”可編程用于數(shù)據(jù)輸入。Pin14(TE):發(fā)射使能端，低電平有效。引腳15、引腳16(OSC1、OSC2):外部振蕩電阻決定振蕩的時(shí)鐘頻率。Pin17(Dout):數(shù)據(jù)輸出端子，代碼從該端子串行輸出。9.引腳9 (VDD，Vss):電源+，-輸入。解碼芯片PT2272如圖4.2.2所示，其數(shù)據(jù)輸出位根據(jù)后綴不同而不同。數(shù)據(jù)輸出有“暫存”和“鎖存”兩種方式，方便用戶使用。圖4.1.2發(fā)射芯片PT2272外形

29、及引腳圖PT2272引腳功能描述:Pin1-Pin6(A0-A5):地址輸入，可編程為“1”、“0”、“開路”三種狀態(tài)。要求與PT2262設(shè)置的狀態(tài)一致。引腳7、引腳8、引腳10-引腳13(D0-D5):數(shù)據(jù)輸出，分為暫存和鎖存兩種狀態(tài)。Pin14(DI):脈沖編碼信號(hào)的輸入。引腳15、引腳16(OSC1、OSC2):外部振蕩電阻決定振蕩的時(shí)鐘頻率。Pin17(VT):輸出端，當(dāng)接收到有效信號(hào)時(shí)，VT端由低電平變?yōu)楦唠娖健?.引腳9 (VDD，Vss):電源+，-輸入。4.3芯片PT2262/PT2272的工作原理:4.2.1編碼格式圖4.2.1PT2262編碼時(shí)序波形地址碼和數(shù)據(jù)碼用不同寬度

30、的脈沖表示，兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”，即地址碼的“浮動(dòng)”。每組單詞之間有一個(gè)同步碼。如果用單片機(jī)軟件解碼，程序只需要判斷同步碼，然后對(duì)后面的字進(jìn)行脈寬識(shí)別。一個(gè)字碼由12位AD碼(地址碼加數(shù)據(jù)碼，如8位地址碼加4位數(shù)據(jù)碼)組成，每個(gè)AD位用兩個(gè)脈沖表示:兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”，即地址碼的“浮動(dòng)”。PT2262每次至少傳輸4組字碼。只有連續(xù)三次檢測到相同的地址碼和數(shù)據(jù)碼時(shí)，PT2272才會(huì)將數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動(dòng)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平，同時(shí)將VT端驅(qū)動(dòng)到高電平。由于無線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，第一組碼

31、非常容易受到零級(jí)干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，因此可以丟棄程序。PT2272解碼芯片后綴不同，表示功能不同。有L4/M4/L6/M6，其中L表示鎖存器輸出。只要成功接收到數(shù)據(jù)，就能保持相應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下一次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化。m代表未鎖存的輸出。數(shù)據(jù)引腳輸出的電平是瞬時(shí)的，與發(fā)射器是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)。它可用于類似的點(diǎn)動(dòng)控制。后綴6和4表示有對(duì)于幾個(gè)并行控制通道，當(dāng)使用4個(gè)并行數(shù)據(jù)通道時(shí)(PT2272-M4)，對(duì)應(yīng)的地址碼應(yīng)為8位，當(dāng)使用6個(gè)并行數(shù)據(jù)通道時(shí)(PT2272-M6)，對(duì)應(yīng)的地址碼應(yīng)為6位。4 . 2 . 2 pt 2262/2272地址碼的設(shè)置在一般使用中，一般使用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼。此時(shí)

32、編碼電路PT262和解碼電路PT2272的第1 8腳為地址設(shè)置腳，有三種狀態(tài)可供選擇:浮空、正電源、接地。3的8次方是6561，所以地址碼重復(fù)率是6561組。只有發(fā)送端PT2262和接收端PT2272的地址碼完全相同。例如，如果發(fā)射機(jī)的PT2262的第二個(gè)引腳接地，第三個(gè)引腳連接到正電源，其他引腳懸空，那么只要第二個(gè)引腳接地，第三個(gè)引腳連接到正電源，其他引腳懸空，接收機(jī)的PT272就可以成對(duì)接收。當(dāng)兩個(gè)地址碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的D1 D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號(hào)，VT端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。然后這些信號(hào)經(jīng)過三極管放大，可以驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載進(jìn)行遙控。設(shè)置地址碼的原則是:同一系統(tǒng)的地

33、址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以用不同的地址碼來區(qū)分。4.4電路原理圖:4.4.1發(fā)射電路發(fā)射電路由12V電池供電。只有按下發(fā)射按鈕K1，系統(tǒng)才會(huì)通電，所以功耗極低。發(fā)送器地址A3被預(yù)置為全0，而數(shù)據(jù)線D0-D3由撥號(hào)碼設(shè)置。不同的數(shù)據(jù)D0-D3對(duì)應(yīng)不同的床號(hào)。如4.4.1.1的電路圖所示。圖4.4.1.1發(fā)射電路圖4.4.2發(fā)射電路接收電路如圖11所示。超再生接收模塊接收到的信號(hào)發(fā)送給PT2272解碼電路。當(dāng)PT2272的地址引腳A0-A7與信號(hào)中的地址引腳相同時(shí)，VT端輸出高電平，接收到的信號(hào)中的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)引腳D0-D3。如4.4.1.2的電路圖所示。圖4.4.1.2接收電路5主機(jī)顯示模塊P

34、T2262解碼要解碼一個(gè)碼，首先要知道它的編碼方式和時(shí)序。在PT262的各類芯片中，4位數(shù)據(jù)碼和8位地址碼的通信方式最為常用，其地址編碼端口為A0 A7。當(dāng)控制端連接到低電平時(shí)，PT262通過17個(gè)引腳連續(xù)串行輸出其編碼串。(4)PT2262編碼模式和時(shí)序分析要解碼一個(gè)代碼，首先要知道它的編碼方式和時(shí)序。在PT2262的各類芯片中，4位數(shù)據(jù)碼和8位地址碼的通信方式應(yīng)用最為廣泛，其地址編碼端口為A0 A7。當(dāng)控制端接低電平時(shí)，PT262通過17腳連續(xù)輸出其編碼串，自動(dòng)發(fā)送一組代碼四次。編碼器使用不同的占空比和組合來指示不同的狀態(tài)。(5)單片機(jī)解碼分析。根據(jù)對(duì)PT2262編碼方式的分析，每按一次發(fā)

35、送鍵，就會(huì)發(fā)送四次編碼，每按一次發(fā)送鍵，就會(huì)被一個(gè)同步碼隔開。然而，由于外部干擾，無線信號(hào)的前幾個(gè)碼位很容易丟失。結(jié)合這些特點(diǎn)，當(dāng)你用軟件解碼時(shí)，可以先檢查是否收到信號(hào)，如果收到，可以去掉第一個(gè)編碼信號(hào)，然后檢查5ms的同步信號(hào)，從這里開始解碼，作為信號(hào)的開始5。具體的單片機(jī)解碼方法是:首先檢測同步碼，當(dāng)同步碼結(jié)束后延時(shí)300us，讀寫狀態(tài)記為A0，然后檢測下一個(gè)上升沿，上升沿延時(shí)300us，讀寫狀態(tài)記為A1。這樣，一個(gè)代碼就被翻譯出來了。3.展示設(shè)計(jì)數(shù)字顯示是智能儀器不可缺少的一部分，它使顯示更加直觀。有線監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)采用LCD顯示，便于同時(shí)以漢字顯示相關(guān)數(shù)字信息，下位機(jī)采用LED顯示。它

36、的優(yōu)點(diǎn)在于可以用幾個(gè)數(shù)碼管模擬不同的從機(jī)號(hào)碼，從而顯示不同的從機(jī)信息6。以往液晶顯示單元的控制系統(tǒng)多采用七段數(shù)碼管顯示，在顯示大量信息時(shí)給用戶帶來了極大的不便。而液晶顯示器具有許多其他顯示設(shè)備無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如功耗低、體積小、重量輕，廣泛應(yīng)用于便攜式儀器和低功耗電子產(chǎn)品中。液晶顯示器可分為段式、字符式和點(diǎn)陣式。其中，段液晶和字符液晶只能用于字符以下的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求。點(diǎn)陣液晶顯示器不僅能顯示字符和數(shù)字，還能顯示各種圖形、曲線和漢字，便于人機(jī)對(duì)話，顯示測量和加工結(jié)果，并能實(shí)現(xiàn)上下左右滾動(dòng)、閃爍等功能。應(yīng)用非常廣泛。本系統(tǒng)采用銳特電子生產(chǎn)的12232F液晶顯示器。有819

37、2個(gè)16*16點(diǎn)陣漢字庫和128個(gè)16*8點(diǎn)陣ASCII字符集圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器和128 * 32全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。可顯示圖形和7.52 (1616點(diǎn)陣)漢字，與外部CPU接口并行控制。12232F點(diǎn)陣液晶模塊與AVR微控制器的接口電路有兩種:直接控制模式和間接控制模式7。通常，間接控制方法不需要在LCD模塊和微處理器之間添加其他硬件和電器。時(shí)序轉(zhuǎn)換和適配由微處理器利用軟件模擬T6963C的時(shí)序來完成。靈活，不限制微處理器時(shí)鐘頻率，但程序效率略低，占用微處理器端口較多。一般來說，它常用于較簡單的微處理器系統(tǒng)。間接控制模式的典型接口電路如圖3.5所示。其中12232

38、F的數(shù)據(jù)線DB0DB7接Atmega16的PB口，RS控制管腳接PC0管腳。RS = H ，表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)；RS = L ，表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)。R/W控制端子連接到PC1引腳，R/W =“H”和E =“H”。數(shù)據(jù)讀入DB7DB0，R/W = L 和E = H L ，DB7 DB0的數(shù)據(jù)寫入IR或DR，E為使能信號(hào)，由MCU的PC2引腳控制。該電路中的點(diǎn)陣液晶模塊獨(dú)占Atmega16對(duì)應(yīng)的端口線，與其他硬件電路和地址無關(guān)。所以CS端可以直接接地，RP是對(duì)比度調(diào)節(jié)電位器，R1和C1組成上電復(fù)位電路，C2和C3是電源濾波器。圖12232F與單片機(jī)的典型接口電路1232液晶顯示

39、器的軟件設(shè)計(jì)從底層開始，逐步完善，最終完成顯示一個(gè)碼區(qū)的數(shù)據(jù)功能。即從向LCD發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)或指令開始，逐漸上升，最后以指定的起始列和固定高度的圖形指針繪制圖形。而漢字和數(shù)字字符都是通過“畫”這樣的圖形而獲得的。初始化程序圖3-6 LCD初始化流程圖圖3-7 LCD繁忙判定流程圖LCD驅(qū)動(dòng)主要是通過操作單片機(jī)的端口線來滿足LCD模塊的時(shí)序要求。在LCD模塊顯示信息之前，必須對(duì)其進(jìn)行初始化。程序流程圖如上圖3-6所示。B.芯片忙判斷子程序芯片忙判斷是本系統(tǒng)讀取LCD的唯一子程序。使用讀取狀態(tài)指令讀取當(dāng)前LCD的狀態(tài)，以確定LCD是否繁忙。芯片繁忙確定的過程如圖3-7所示。讀取的數(shù)據(jù)與0X80

40、進(jìn)行AND運(yùn)算，直到結(jié)果為0(不忙)，即等待狀態(tài)指令中讀取的BUSY位(D7)為0，表示芯片不忙。4.語音報(bào)警電路報(bào)警用的是公司最新的單片60秒模擬語音錄放芯片APR9600。它是一種新型的語音電路，音質(zhì)低，不怕斷電，可反復(fù)錄放。它可以錄制和回放60秒。其運(yùn)行方式為串行控制和并行控制。串行控制可分為256段以上，并行控制最多可分為8段，具有分段管理方便、多路控制電路簡單、采樣速度和錄放時(shí)間可調(diào)等多種功能【我們選擇它作為報(bào)警系統(tǒng)，可以清晰聽到報(bào)警信號(hào)。3.1.2各站原理框圖1.主機(jī)原理框圖圖3-8顯示AT89C51由鍵盤1控制。當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，它被傳送到AT89C51。同時(shí)，AT89C51接收

41、來自無線信號(hào)接收系統(tǒng)的信號(hào)。此時(shí)，AT89C51將信號(hào)傳輸?shù)絃CD上顯示，并通過RS-232接口發(fā)送到PC機(jī)上，還可以發(fā)送到語音報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。顯示顯示LCD聽筒的數(shù)字1個(gè)鍵盤控制無線信號(hào)接收系統(tǒng)AT89C511個(gè)鍵盤控制無線信號(hào)接收系統(tǒng)AT89C51RS-232接口個(gè)人電腦RS-232接口個(gè)人電腦語音報(bào)警電路語音報(bào)警電路圖3-8主機(jī)原理框圖2.從機(jī)檢測原理框圖在圖3-9中，AT89C51由鍵盤2控制。當(dāng)機(jī)器發(fā)生故障時(shí)，按下按鈕，它將被發(fā)送到AT89C51。這時(shí)AT89C51會(huì)分三部分工作，一部分送LED顯示，一部分無線信號(hào)傳輸，一部分蜂鳴器報(bào)警。發(fā)光二極管顯示器發(fā)光二極管顯示器無線信號(hào)發(fā)射

42、電路無線信號(hào)發(fā)射電路2鍵盤控制AT89C512鍵盤控制AT89C51警報(bào)器警報(bào)器圖3-9從機(jī)原理框圖3.2單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)3.2.1從機(jī)的設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)如圖3-10所示。圖3-10硬件電路設(shè)計(jì) Figure 3-10 Hardware Circuit Design注:從機(jī)部分采集信號(hào)有三種方式，硬件電路基本相似。1.軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的從機(jī)部分主要采用89C51單片機(jī)控制無線信號(hào)的采集和發(fā)射。軟件流程如圖3-11所示。2.采樣數(shù)據(jù)濾波算法在本設(shè)計(jì)中，無線數(shù)據(jù)信號(hào)采集軟件采用可變采樣次數(shù)的算術(shù)平均濾波算法。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)測試，當(dāng)按鍵響應(yīng)變化較大時(shí)，信號(hào)檢測值的測試誤差較大；當(dāng)按鍵響應(yīng)變化較小時(shí)，測試

43、誤差較小。因此，在測試軟件編程時(shí)，我們采用可變采樣次數(shù)的數(shù)字濾波技術(shù)。即當(dāng)測量數(shù)據(jù)變化較大時(shí)，采用采樣次數(shù)較多的算術(shù)平均算法，而當(dāng)數(shù)據(jù)變化不大時(shí)，采用采樣次數(shù)較少的算術(shù)平均算法，從而獲得準(zhǔn)確的關(guān)鍵值和較快的檢測速度，為控制提供準(zhǔn)確的依據(jù)。提高了控制精度。主機(jī)設(shè)計(jì)采用89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。無線接收模塊接收檢測到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。顯示點(diǎn)陣液晶顯示器(240128)可以顯示漢字。其工作模式包括定點(diǎn)和巡視檢測，可以顯示從機(jī)號(hào)碼和從機(jī)傳來的應(yīng)答數(shù)據(jù)。巡檢時(shí)，可任意設(shè)置要查詢的從機(jī)數(shù)量、個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)值。當(dāng)收到從機(jī)報(bào)警信號(hào)時(shí)，可以語音報(bào)警，并顯示相應(yīng)的從機(jī)號(hào)碼，可以解除報(bào)警。在硬件方面，擴(kuò)展了一個(gè)74L

44、S244用于鍵盤輸入，擴(kuò)展了一個(gè)74LS273控制語音芯片根據(jù)不同需求進(jìn)行語音提示。74LS138是地址解碼電路。榮達(dá)MP系列打印漢字的迷你打印機(jī)具有超小體積、超低功耗、工作穩(wěn)定可靠、打印速度快、操作簡單、連接方便等優(yōu)點(diǎn)10。主機(jī)電路包括高頻傳輸。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%2051base%20%20%20%20/my/tag_22359a27169/ t _blank 模塊、超級(jí)載波接收模塊、數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤掃描、聲光報(bào)警、復(fù)位電路等。待機(jī)狀態(tài)下，數(shù)碼管顯示全零，聲光報(bào)警電路不工作。當(dāng)病人按下安裝在床邊的從按鈕時(shí)，安裝在護(hù)士站的主機(jī)接收到

45、信號(hào)后會(huì)發(fā)出三聲“嘟嘟”的提示音，同時(shí)led會(huì)亮起，數(shù)碼管會(huì)顯示病人的床號(hào)和呼叫次數(shù)，醫(yī)生或護(hù)士會(huì)根據(jù)顯示的床號(hào)進(jìn)行治療和服務(wù)。主機(jī)具有記憶最近呼叫的9組床號(hào)及其呼叫時(shí)間的功能。AT89C51具有全雙工異步串行通信接口，可用作UATR(通用異步收發(fā)器)或同步移位寄存器。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，UATR是串行工作模式1。當(dāng)MCU工作在串行通信模式時(shí)，串口檢測到從“L”到“0”的跳變時(shí)，開始串行接收，在非串行通信期間，MCU的輸出為“1”。因此，需要在發(fā)射電路之前和接收模塊之后增加一個(gè)非門，防止發(fā)射電路在不通信時(shí)一直處于發(fā)射狀態(tài)，同時(shí)滿足MCU的串行通信要求，保證MCU能夠正常發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。所需的數(shù)據(jù)信

46、號(hào)從AT89C51的11針輸出經(jīng)逆變后送至433MHz高頻發(fā)射電路進(jìn)行發(fā)射。高頻發(fā)射電路采用聲表面波諧振器來穩(wěn)定頻率， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%2051base%20%20%20%20/my/tag_-32515a24615/ t _blank 性能穩(wěn)定，無需任何調(diào)試即可正常工作。由于高頻接收電路易受干擾，調(diào)試?yán)щy，而商用成品接收模塊性能穩(wěn)定， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%2051base%20%20%20%20/my/tag_26684a20215/ t _blank 價(jià)格低，所以本系統(tǒng)采用成品接收模

47、塊，這個(gè)接收模塊接收到的信號(hào)反相后送到AT89C51的10個(gè)管腳進(jìn)行解碼。圖3-11系統(tǒng)流程圖具體硬件電路如圖3-12所示。圖3-12(a)系統(tǒng)的總體框圖圖3-12 (b) APR9600封裝模塊主從機(jī)之間的通信方式采用無線信號(hào)收發(fā)模塊，具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。采用SMT技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)名牌阻容，配合聲表面波諧振器穩(wěn)頻，使其性能在惡劣環(huán)境下也能顯示出優(yōu)勢。滿足設(shè)計(jì)要求11。通信協(xié)議如下:9BH-FFH主機(jī)接收1號(hào)-100號(hào)從機(jī)的數(shù)據(jù)信息。00H-64H 1-100奴隸警察釋放令軟件流程圖開始部分初始化顯示子程序開始部分初始化顯示子程序按鍵識(shí)別子程序有按鍵嗎？工作、車站選擇模式

48、處理故障號(hào)解決警察巡邏選擇普通Y圖3-13主程序流程圖2.子程序流程圖(工作部分)圖3.14子流程映射第四章主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)儀器是人類認(rèn)識(shí)世界的基本工具，是信息社會(huì)人們獲取信息的主要手段之一。電子儀器發(fā)展至今，經(jīng)歷了指針式儀器、模擬儀器、數(shù)字儀器、智能儀器、個(gè)人儀器和虛擬儀器的發(fā)展階段。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及其在電子測量技術(shù)和儀器領(lǐng)域的應(yīng)用，新的測試?yán)碚?、新的測試方法、新的測試領(lǐng)域和新的儀器結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，電子測量儀器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化，其中計(jì)算機(jī)處于核心地位12。計(jì)算機(jī)技術(shù)與測試系統(tǒng)的緊密結(jié)合形成了一個(gè)有機(jī)的整體，使儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)發(fā)生了突破性的變化。在上述

49、背景下，出現(xiàn)了一種新的儀器概念虛擬儀器。4.1虛擬儀器所謂虛擬儀器技術(shù)是指用戶在通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上根據(jù)測試任務(wù)的需要定義和設(shè)計(jì)儀器的測試功能，實(shí)際上只是充分利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展了傳統(tǒng)的儀器功能。虛擬儀器技術(shù)綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)和軟件工程方法，代表了未來測量儀器和自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展方向。虛擬儀器的“虛擬”一詞主要包括以下兩種含義:(1)虛擬儀器的面板是虛擬的。虛擬儀表板上的各種“圖標(biāo)”與傳統(tǒng)儀表板上的各種“設(shè)備”具有相同的功能。傳統(tǒng)儀表盤上的設(shè)備都是“實(shí)物”，靠“手動(dòng)”和“觸摸”操作；虛擬儀器的前面板是一個(gè)圖標(biāo)，其外觀與真實(shí)物體相似。每個(gè)圖標(biāo)的動(dòng)作，如“開”、“關(guān)”

50、、“放大”等，都是由用戶操作電腦鼠標(biāo)或鍵盤來完成的。因此，設(shè)計(jì)虛擬儀器的前面板就是將需要的圖標(biāo)放置在前面板設(shè)計(jì)窗口中，然后設(shè)置圖標(biāo)的屬性。(2)通過編寫圖形化軟件流程圖，實(shí)現(xiàn)了虛擬儀器的測量功能。虛擬儀器以PC機(jī)為核心的硬件平臺(tái)為支撐，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)儀器的功能。因此，通過具有不同測試功能的軟件模塊的組合，可以實(shí)現(xiàn)各種測試功能。4.1.1虛擬儀器的特點(diǎn)1.傳統(tǒng)的面板只有一個(gè)，上面排列著各式各樣的顯示和操作元件，容易導(dǎo)致很多識(shí)別和操作錯(cuò)誤。虛擬儀器可以通過多個(gè)子面板實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。這樣就可以在每個(gè)子面板上實(shí)現(xiàn)功能操作的簡化和面板布局的簡化，從而提高操作的正確性和便捷性。同時(shí)，虛擬儀表板上顯示元

51、素和操作元素的類型和形式不受“標(biāo)準(zhǔn)件”和“加工工藝”的限制。它們是通過編程實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)用戶的認(rèn)知需求和操作需求來設(shè)計(jì)儀表盤。2.經(jīng)硬件平臺(tái)確定后，軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的硬件共同完成功能。3.儀器的功能是由軟件根據(jù)用戶的需求來定義的，而不是廠商事先定義的。4.儀器性能的提升和功能的擴(kuò)展只需要更新相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，而不需要購買新的儀器。5.與傳統(tǒng)儀器相比，開發(fā)周期大大縮短。6.虛擬儀器具有開放性、靈活性，可以與計(jì)算機(jī)同步開發(fā)，并與網(wǎng)絡(luò)和其他外圍設(shè)備互聯(lián)。4.1.2虛擬儀器的基本工作原理工作過程如下:首先，用戶通過虛擬儀表盤設(shè)置好儀器功能、測量范圍、頻段等工作參數(shù)后，啟動(dòng)儀器進(jìn)行測量。在計(jì)算機(jī)

52、的控制下，儀器對(duì)被測對(duì)象進(jìn)行調(diào)理和采集，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)處理后，結(jié)果由用戶顯示、閱讀或打印。被測對(duì)象被測對(duì)象調(diào)理和收集促進(jìn)考試軟件電腦和配件(控制、治療)用戶鍵盤顯示讀出鍵入儀器驅(qū)動(dòng)器(機(jī)器-機(jī)器接口)用戶界面(人機(jī)界面)圖4-1虛擬儀器的基本組成因此，虛擬儀器的基本組件應(yīng)該包括13:(1)用戶(人機(jī))界面部分該部分完成人機(jī)對(duì)話的參數(shù)設(shè)置和結(jié)果顯示功能。其硬件包括鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。，其軟件具有用戶界面。(2)信號(hào)(機(jī)-機(jī))接口部分該部分完成信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集功能。其硬件主要由測量儀器的模擬電路組成。因?yàn)闇y量的對(duì)象是多種多樣的，有些還是非電的物理量，化學(xué)量，生物量等。，

53、由于這些被測對(duì)象千差萬別，采集前通常要進(jìn)行非電量到電量(各種傳感器)、幅度(放大、衰減)、頻率(混頻、檢波、濾波)、阻抗(高阻、低阻、匹配)、隔離、激勵(lì)的轉(zhuǎn)換。另外，信號(hào)接口部分通常包含D/A轉(zhuǎn)換、定時(shí)/計(jì)數(shù)、數(shù)字I/O等功能模塊，這部分軟件稱為儀器(或設(shè)備)驅(qū)動(dòng)程序。(3)控制和處理部分。硬件部分包括各種高性能計(jì)算機(jī)(筆記本電腦、pc機(jī)、工控機(jī)、工作站等。)和配件。軟件是控制、分析和處理程序。4.2 LabVIEW語言LabVIEW是美國國家儀器公司(NI)的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品laboratory virtual instrument integration environment的簡稱，是目前應(yīng)

54、用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。LabVIEW軟件的特點(diǎn)如下:采用圖形化編程模式，設(shè)計(jì)人員不需要用文本格式寫任何代碼，是真正的工程師語言。為數(shù)據(jù)收集、分析和存儲(chǔ)提供豐富的庫函數(shù)。提供設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行等程序調(diào)試的傳統(tǒng)手段，提供獨(dú)特的執(zhí)行工具，是程序的動(dòng)畫運(yùn)行，有利于設(shè)計(jì)人員觀察程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更加方便。32位編譯器生成32位編譯器，以確保用戶數(shù)據(jù)采集、測試和測量方案的高速執(zhí)行。它包括PCI、GPIB、PXI、VXI、RS232/485、USB等各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能。，讓不了解總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者可以用不同的總線標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)不同的接口設(shè)備和儀器。為外部代碼

55、或軟件提供大量的機(jī)制，如DLL(動(dòng)態(tài)庫)、DDE(共享庫)、Activex等。它具有強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)功能，支持常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有利于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程測控儀器的開發(fā)。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較:傳統(tǒng)儀器:儀器廠商定義，硬件是關(guān)鍵，價(jià)格昂貴，技術(shù)更新慢(5-10年)，系統(tǒng)封閉，規(guī)模固定，開發(fā)維護(hù)成本高，功能單一，維護(hù)不便。虛擬儀器:由用戶自己定義，軟件是關(guān)鍵，價(jià)格低，可重復(fù)使用，技術(shù)更新快(1-2年)，是一個(gè)開放的系統(tǒng)，可以很容易地與外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)等連接。規(guī)模和功能可任意修改、增減，開發(fā)和維護(hù)成本低，智能化、多功能、可遠(yuǎn)距離傳輸。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件用來解決信號(hào)的輸入和輸出，軟件是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。虛擬儀表板空

56、間對(duì)應(yīng)于已經(jīng)設(shè)計(jì)好的軟件程序。使用時(shí)，用戶只需將代表軟件程序的圖形控件保持在窗口中的相應(yīng)位置，然后將所有圖標(biāo)連接起來，就構(gòu)成了一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是基于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、模塊化的軟硬件平臺(tái)，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、智能測試技術(shù)、觸摸板和總線標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、圖形處理技術(shù)和高速ASIC制造技術(shù)的完全開放的系統(tǒng)。由于虛擬儀器具有上述優(yōu)點(diǎn)，本控制系統(tǒng)采用虛擬儀器語言來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前面板。LabVIEW是一個(gè)革命性的圖形開發(fā)環(huán)境。具有信號(hào)采集、測量分析和數(shù)據(jù)顯示功能，摒棄了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復(fù)雜性，在保證系統(tǒng)靈活性的同時(shí)為您提供強(qiáng)大的功能。LabVIEW在同一環(huán)境中集成了廣泛的數(shù)據(jù)采

57、集、分析和顯示功能，因此您可以在自己的平臺(tái)上無縫集成一整套應(yīng)用方案。數(shù)據(jù)采集:LabVIEW是一個(gè)開放的開發(fā)環(huán)境，用戶可以很容易地將其與任何測量硬件連接。LabVIEW的交互式測量助手、自動(dòng)代碼生成和與數(shù)千臺(tái)設(shè)備的輕松連接使完成數(shù)據(jù)采集變得如此容易。LabVIEW可以快速收集和生成來自插件板、USB接口設(shè)備和以太網(wǎng)系統(tǒng)的信號(hào)。這些I/O功能結(jié)合了用于測量和分析的特殊數(shù)據(jù)類型和VI程序，旨在盡可能快地從物理傳感器獲得測量數(shù)據(jù)。包括采用NI-DAQmx技術(shù)的LabVIEW HYPERLINK ./%20%20%20%20:/volt.ni%20%20%20%20/niwc/daq/ni_daq.j

58、sp DAQ驅(qū)動(dòng)軟件?？s短編程時(shí)間并減少繁瑣的布線-對(duì)于大多數(shù) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/ni%20%20%20%20/dataacquisition/ 數(shù)據(jù)采集硬件交互式向?qū)Ш妥詣?dòng)LabVIEW代碼生成都可以使用。4.3傳輸數(shù)據(jù)格式當(dāng)單片機(jī)和接收模塊工作時(shí)，用戶通?？梢远x傳輸協(xié)議。無論采用何種調(diào)制方式，要傳輸?shù)男畔⒋a的格式都非常重要，它將直接影響數(shù)據(jù)傳輸和接收的可靠性。常見的信息碼格式為:前導(dǎo)碼+同步碼+數(shù)據(jù)幀。前導(dǎo)傳輸時(shí)間應(yīng)大于10 ms，以避免背景噪聲，因?yàn)榻邮漳K接收到的數(shù)據(jù)的第一位容易受到干擾(即零電平干擾)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。因此，在發(fā)送同步碼之前添加一些前

59、導(dǎo)碼，以抑制零電平干擾。同步碼主要用于區(qū)分前導(dǎo)和數(shù)據(jù)，具有一定的特性，使得軟件可以通過一定的算法識(shí)別同步碼，同時(shí)為接收數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。幀是要傳輸?shù)男盘?hào)。本系統(tǒng)采用單片機(jī)串行通信，數(shù)據(jù)一次發(fā)送四幀。第一幀是8位全0碼，第二幀是8位全1碼，兩幀數(shù)據(jù)是前導(dǎo)碼。實(shí)踐證明，它能很好地抑制零級(jí)干擾。第三幀是8位同步碼，256組不同的呼叫系統(tǒng)由不同的同步碼組成。第四幀中的八位代表256個(gè)不同的床號(hào)。經(jīng)過軟件比對(duì)，發(fā)現(xiàn)在接收同步幀和數(shù)據(jù)幀之前，接收到的前兩幀都是0碼和L碼。軟件判斷同步幀數(shù)據(jù)是呼叫系統(tǒng)的同步碼，然后對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解碼，顯示床號(hào)和呼叫次數(shù)，并進(jìn)行聲光報(bào)警。4.4系統(tǒng)界面1.數(shù)字顯示實(shí)時(shí)趨勢圖控件以一次

60、一個(gè)點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)的形式接收數(shù)據(jù)。在右鍵彈出的選項(xiàng)中，有一個(gè)數(shù)字指示器，直觀的顯示最新顯示數(shù)據(jù)的大小。如果有多個(gè)波形，每個(gè)波形可以有一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字指示器。2.滾動(dòng)條實(shí)時(shí)趨勢圖控件有一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。如果要顯示滾動(dòng)條，請(qǐng)?jiān)谟益I彈出選項(xiàng)中選擇它。當(dāng)此選項(xiàng)有效時(shí)，實(shí)時(shí)趨勢圖控件可以使用滾動(dòng)條查看緩沖區(qū)前后任何位置的數(shù)據(jù)波形。3.波形刷新模式在實(shí)時(shí)趨勢圖空間中，有三種不同的方式來刷新波形。4.多層圖默認(rèn)情況下，實(shí)時(shí)趨勢圖控件將在同一個(gè)縱坐標(biāo)下顯示多條波形曲線。如果這些測量信號(hào)在大小和周長上有較大差異或者顯示尺寸不同，那么在同一個(gè)縱坐標(biāo)下，信號(hào)顯示可能不匹配。針對(duì)這種情況，實(shí)時(shí)死土控制特別提供了多層圖形選項(xiàng)，