基于单片机的医院病房呼叫系统课程设计

《智能仪表课程设计》课程设计课题名称医院病房呼叫系统姓名学号所在班级指导教师扬州大学能源与动力工程学院二〇一〇年九月总目录第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第三部分：附录第一部分任务书《智能仪表课程设计》任务书一、课题名称医院病房呼叫系统设计。二、设计内容及设计要求利用单片机和总线通信实现医院病房的呼叫，具有下面的功能：1.在病人病床处设置按钮开关，每个病床的开关分为紧急按钮和正常按钮两部分，按钮启动时，按钮旁的指示灯亮，提示病人按钮已按下，其中绿色代表正常呼叫，红色代表紧急呼叫。2.护士一边，当病人按下按钮时，警报灯亮，并伴随蜂鸣，显示板上病人对应位置的灯亮，其中一般呼叫绿灯亮，紧急呼叫红灯亮，亮灯时伴有闪烁。3.护士接到呼叫后，到病房并关闭呼叫4.由于病床数量众多，一方面单片机接口有限，另一方面线路过多不符合实际，所以选用总线通信方式，考虑到传输距离和速度RS-485串口通信更具优势。三、时间安排第一周：星期一～星期二：布置任务，熟悉资料，确定仪表的功能要求、性能指标。熟悉实验板原理图和印刷板图。星期三～星期五：进行仪表的方案选择，确定主要芯片、工作方式、输入输出信号的接口方式、键盘和显示方式、以及通信方式。进行硬件设计和元器件选择，画出硬件原理图。第二周：星期一～星期五：根据硬件原理图，焊接硬件电路；测试硬件电路的功能；软件设计，包括软件需求说明、软件结构框图、主要软件功能模块的流程图；编写程序。第三周：星期一～星期三：调试程序，联调软件和硬件。星期四～星期五：写课程设计报告。四、应交成果应交成果包括：纸质课程设计报告和电子文档；硬件原理图的Protel文件，程序；可以演示的硬件和软件成果。五、课程报告内容课程设计报告应包括下列部分：课程设计任务书仪表的功能要求、性能指标要求。方案选择：提出多种方案，进行方案比较，说明选定方案的理由，描述硬件和软件的功能分工。硬件设计：包括硬件结构框图、原理图及其各个主要环节的工作原理说明，元器件选择的计算方法或者理由，利用提供的实验板焊接元器件。软件设计：首先提出软件的功能需求，然后进行软件的结构设计，再画出主要功能模块的软件框图。程序编写和调试。设计小结。报告中硬件原理于用Protel画出，软件框图和程序流程图用Visio画出。第二部分课程设计报告目录第一章技术指标.......................................81.1课题及要求....................................................81.2功能描述......................................................8第二章整体方案设计...................................82.1整体方案结构方框图............................................82.2整体方案原理..................................................9第三章单元电路设计...................................93.1主控制电路设计................................................93.2护士值班室报警电路设计........................................113.3单片机复位电路................................................123.4RS-485通信电路................................................133.5整体电路......................................................133.6整机原件清单..................................................16第四章测试与调整.....................................174.1主控制电路的测试与调整........................................174.2护士值班室报警电路的测试与调整................................174.3主控软件框图...................................................174.4接收软件框图...................................................194.5整体电路测试..................................................19第五章设计小结.......................................205.1设计任务完成情况...............................................205.2问题及改进.....................................................205.3心得体会........................................................20第一章技术指标1.1课题及要求一个病房有两个床位，每个病人都有两个按钮（紧急呼叫，一般呼叫）来呼叫护士，护士站接收信息，去病房服务并解除呼叫。1.2功能描述1.在病人病床处设置按钮开关，每个病床的开关分为紧急按钮和正常按钮两部分，按钮启动时，按钮旁的指示灯亮，提示病人按钮已按下，其中绿色代表正常呼叫，红色代表紧急呼叫。病人按下开关后不能再关闭呼叫，只有等护士来以后，才能由护士取消2.护士一边，当病人按下按钮时，警报灯亮，并伴随蜂鸣，显示板上病人对应位置的灯亮，其中一般呼叫绿灯亮，紧急呼叫红灯亮，亮灯时伴有闪烁。3.护士接到呼叫后，到病房并关闭呼叫4.由于病床数量众多，一方面单片机接口有限，另一方面线路过多不符合实际，所以选用总线通信方式，考虑到传输距离和速度RS-485串口通信更具优势。第二章整体方案设计2.1整体方案结构方框图发送端主机发送信号接收端主机按地址依次接收信号发送端主机发送信号发送端主机发送信号病床1病床2病床1病床2病床2病床12.2整体方案原理1.病房内设有发送主机，当病人有需求时按呼叫按钮，主机一端口接收到一个高电平时，相应的指示灯亮。同样，当病人遇到紧急情况时，按亮紧急指示灯。2.发送主机不断地向接收主机以总线的方式发送信息，使接收端主机端口表现出电平的高低变化点亮相应的指示灯，采用延时程序使指示灯闪烁，当有指示灯亮时，接收主机原定的稳定状态打破，使蜂鸣器鸣叫。3.医护站接到呼叫信息，前往相应的病房内，按取消按钮（取消按钮由发送主机定义，并且只有该取消按钮能取消指示灯的闪烁），解除呼叫。主机用51单片机代替，按钮、指示灯和蜂鸣器用单片机的I/O口控制。第三章单元电路设计3.1主控制电路设计开关部分S1、S2为1号病床的两个按钮，分别控制呼叫和紧急两种指示灯；S3、S4为2号病床的两个按钮，分别控制呼叫和紧急两种指示灯；S5取消1号病床指示灯，S6取消2号病床指示灯。LED显示部分LED灯L1、L2、L3、L4分别对应开关S1、S2、S3、S4。3.2护士值班室报警电路设计接收端LED及蜂鸣器电路L1、L2分别对应病床1的呼叫和紧急呼叫指示；L3、L4分别对应病床2的呼叫和紧急呼叫，每当有灯亮时蜂鸣器鸣叫。3.3单片机复位电路3.4RS-485通信电路3.5整体电路发送端接收端3.6整机原件清单电阻：5k15个10k4个1k2个5005个1202个电容：30p4个10μ2个0.1μ8个LED：8个晶振：12MHz1个电铃：1个按键开关：8个51单片机：2个MAX485：2个MAX232：2个三极管：9个第四章测试与调整4.1主控制电路的测试与调整开始的设计是用按键开关，病人按一次按键，对应的LED灯亮，第二次按，对应的LED灭。由于中断口有限，我们采用了查询方式，一开始会出现按键按下去没有反应的情况，经检查，是由于查询方式本身存在的弊端，不能像中断一样迅速反应按键的变化。查询方式下检测按键，只有当程序进行到此步骤时才检测，而中断是在任何情况下有按键中断就进行。仔细考虑后，我们增加了循环程序的延时时间，使一个循环的时间差不多是人一次按键的时间。更改后勉强能达到效果。指导老师检查后，按照医院管理中的实际要求，给我们提出了改进意见：由于病人在紧急情况下可能会不停的按按钮，不经意间会将灯给按灭，所以关灯按钮应该另设，由护士关灭。按照这样的要求，查询方式也能够实现，而且很稳定。4.2护士值班室报警电路的测试与调整发送端电路调试完成后，将其与接收端相连，接收端没有任何反应，检查线路无误。将程序在自己的单片机盒子上模拟没有错误。这样一来，程序和电路都无误？本次的课程设计陷入僵局。三天后，在一次线路测试中，发现了通信接线的错误，原来我一直把单片机的P3.6口当成了P3.7口。更正后，终于能够通信了，结果很理想，没有错误。4.3主控软件框图发送端主程序若P1.0有高电平P0.0置0若P1.1有高电平P0.1置0若P1.2有高电平P0.2置0若P1.3有高电平P0.3置0若P1.7有高电平P0.0和P0.1置1若P1.6有高电平P0.2和P0.3置1发送标志置1发送数据延时初始化；TMOD=0x20TH1=0xfdTL1=0XfdEA=1ES=1SCON=0x50PCON=0x80TR1=1P0置14.4接收软件框图接收端主程序初始化：TMOD=0x20TH1=0xfdTL1=0xfd;EA=1ES=1SCON=0x50PCON=0x80TR1=1P0置1接收数据标志置0表示接收数据SBUF给P1P0重新置1延时产生闪烁效果4.5整体电路测试当通信接线错误的问题解决后，整体的调试也进行的非常的顺利，测试结果与预期的结果完全一致。具体结果：发送端有病人的按键按下时对应的灯亮，并且信息被传送到接收端，接收端对应的灯也点亮闪烁并伴随蜂鸣；当发送端的取消按钮按下时，对应的指示灯灭，接收端对应的指示灯也熄灭，蜂鸣停止。第五章设计小结5.1设计任务完成情况任务的完成比预期晚了，原本是计划三个星期完成，结果却拖到了第四个星期。完成后的实验成果，模拟了医院病房呼叫系统，由于材料有限，我们模拟的是双机通信。实物部分已经满足要求。另外硬件图，程序都已完成，实验报告即将完成。5.2问题及改进我们用按键开关来实现指示灯的点亮和关闭，但是并没有用中断，由于中断口数量有限，所以我们选用了一般的I/O口。这样一来，编程就会有很多麻烦，最终没有得出满意的效果。老师指导后，我们把开灯和关灯分成两个键，这样一来不但避免了病人的误操作，也降低了程序的难度。课程设计中途，我们遇到了硬件的问题，检查了一遍又一遍还是不果，就在我们快要放弃的时候，一不小心把错误检查出来了——是接线的错误，起初我们还以为原来的接线方式是完全正确的，已经将接线问题排除在外了，所以试验中确实不可以想当然。5.3心得体会经过漫长的暑假，开学一来就是课程设计。第一天就把题目给我们，紧接着就是查资料。说实话，当时我还没有一点头绪或是还没进入状态，最主要的是连实验要求都要我们自己来定，也就是说整个实验给我们的就是一个题目“医院病房呼叫系统”。在搜索资料的过程中，我看到了好多传统的或是高级的医院病房呼叫机器，还有许多其他学校的设计报告，根据这些，我们初步确定了本课题的实验要求。第二天开始画图，用protel软件画图，之前虽然用过，但是基本忘的差不多了，只有不断地学习和向同学请教。一开始我还有点疑惑，为什么程序还没写就开始画图，后来想想也对，画图就是确定输入，输出，确定了程序的整体走向。就这样，