课程设计——基于51单片机的病床呼叫系统设计1

××大学××学院××系××课程设计报告××大学××学院××课程设计基于51单片机的病床呼叫系统设计学生姓名学号所在系专业名称班级指导教师成绩××大学××学院二○一二年六月××大学××学院××系××课程设计报告摘要：系统是基于51系列的单片机设计的病床呼叫系统。该系统以AT89C51单片机为核心辅以矩阵键盘、LED点阵显示电路和部分简单模拟和数字电路组成的能够实现病人和医护人员之间信息的传递。在该设计中每个病房都有一个按键，当患者有需要时，按下按键，此时值班室的显示屏可显示此患者的床位号，多人使用时可实现循环显示，医护人员按下“响应”键取消当前呼叫。此系统能够为医院提供一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。关键字：单片机，矩阵键盘，LED显示，呼叫系统。Abstract:Systemisbasedon51seriessingle-chipdesignofbedscallsystem.ThesystemwithAT89C51microcontrollercorecomplementedbymatrixkeyboard,LEDdot-matrixdisplaycircuitandsomesimpleconsistingofanaloganddigitalcircuitstoachievethepassingofinformationbetweenpatientsandhealthcareprofessionals.Eachwardhasakeyinthedesign,whenthepatientifnecessary,press,round-the-clockdisplaytodisplaythepatientbeds,,manypeoplecanachievewhenusingcirculardisplay,medicalstaffbypressingtherespondbuttontocancelthecurrentcall.Thissystemisabletoprovidehospitalswithalowcost,highefficiency,easytooperateandeasytoshortcutthesysteminstallationandmaintenance.Keywords:Single-chipmicrocomputer，Matrixkeyboard，LEDdisplay，Callingsystem。××大学××学院××系××课程设计报告目录1.概述………………………………………………………………………11.1单片机的发展………………………………………………………………………11.2单片机的发展前景………………………………………………………………11.3单片机的结构原理…………………………………………………………………21.4单片机的实际应用…………………………………………………………………21.5课题设计目标………………………………………………………………………32.设计方案论述……………………………………………………………42.1病床呼叫系统的控制要求…………………………………………………………42.2病床呼叫系统的设计框图…………………………………………………………43.系统硬件设计实现………………………………………………………43.1控制器AT89C51………………………………………………………………53.2键盘模块……………………………………………………………………………63.2.1键盘工作原理……………………………………………………………63.2.2独立式按键……………………………………………………………63.2.3行列式键盘……………………………………………………………63.2.4键盘电路设计……………………………………………………………73.3显示模块……………………………………………………………………………93.3.1液晶显示器………………………………………………………………93.3.2LED点阵显示屏……………………………………………………………93.3.3LED显示电路……………………………………………………………103.4时钟电路…………………………………………………………………………123.5复位电路…………………………………………………………………………134.程序设计…………………………………………………………………134.1软件开发环境简介………………………………………………………………134.2主程序程序描述…………………………………………………………………144.3显示程序描述……………………………………………………………………155.系统调试…………………………………………………………………225.1调试界面显示……………………………………………………………………22××大学××学院××系××课程设计报告5.2结果分析…………………………………………………………………………236.设计总结…………………………………………………………………237.参考文献…………………………………………………………………24前言自从人类有了电之后，各行各业都因为有了电而飞速发展，并出现了无数新型产业，直至今日，各种的电气设备已经成了我们生活中不可缺少的一部分，给我们的生活带来了极大的便利。智能仪器是计算机技术与测试技术相结合的产物，仪器内部带有处理能力很强的智能软件。仪器仪表已不再是简单的硬件实体，而是硬件、软件相结合。近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理发展，使其功能向更高层次发展。病床呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护人员和病员的专用呼叫系统，是提高医院水平的必备设备之一。病床呼叫系统的优劣直接影响到病员××大学××学院××系××课程设计报告的安危，历来受到各大医院的普遍重视。它要求及时、准确可靠、简便可行、利于推广。目前市场上存在着许多种型号不一功能各异的医院病房呼叫系统，主要为两大类：有线式和无线式[2]。无线式病房呼叫系统不存在铺设线路的问题，但是可靠性差，而且无线电波会干扰其他医疗仪器设备[3]。本文设计的是有线式的，适合较小的医院病房使用，具有成本低，易于操作、安装和维护，而且具有可靠稳定，对其他医疗设备不会产生干扰的特点；但受到布线较多，影响美观，故不适宜较大的医院。病床呼叫管理系统便于病员快捷的呼叫护士，缩短人工呼叫的时间。当今病房呼叫系统正在逐步地向智能化发展，它可以和录像机一起使用，当病人按下开关时，在护士值班室的大屏幕能够观察病人的需要。并且可以配备对讲机等设备，能够使病员及时快捷地与医护人员进行沟通。××大学××学院××系××课程设计报告11．概述本章节主要介绍论文研究的课题的由来与发展前景，以及它所涉及的相关技术理论。1.1单片机的发展单片机也被称作“单片微型计算机”、“微控制器”和“嵌入式微控制器”，单片机一词最初源于“SingleChipMicrocomputer”，简称SCM。随着单片机在技术和体系结构上的进步，其控制功能不断扩展，国际上逐渐采用“MCU”（MicroControllerUnit,微控制器）来代替SCM。单片机的发展历史大致分为4个阶段。第一阶段：单片机的探索阶段。这一阶段主要是探索如何把计算机的主要部件集成在芯片上。第二阶段：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48的基础上推出了完善的、典型的MCS-51单片机系列。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构：★设置了经典、完善的8位单片机的并行总线结构；★外围功能单元由CPU集中管理的模式；★体现控制特性的地址空间和位操作方式；★指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段：向微控制器发展的阶段。这一阶段主要是为了满足测控系统要求的各种外围电路和接口电路，突出其职能化控制能力。第四阶段：单片机的全面发展阶段。由于很多大半导体和电气厂商都开始参与单片机的研制和生产。随着单片机在各个领域全面深入的发展和应用，逐渐出现了高速、低功耗、大寻址范围、强运算能力的8位、16位、32位通用型单片机以及小型廉价的专用型单片机，还有功能全面的片上单片机系统。1.2单片机的发展前景随着电子产品的广泛应用，单片机的应用领域相当广泛，如仪器仪表、家电、机电一体化、产品研发与开发等行业，都可以是单片机设计人员的就业、提升、创业之所。目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到没有单片机足迹的领域。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说全自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片××大学××学院××系××课程设计报告2机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的工程师和科学家。科技越发达，智能化的东西就越多。因此学习单片机是社会发展的必然需求。据统计，我国的单片机年需求量已达1-3亿片，且以每年大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的电子厂，在不断向内地市场辐射的进程中，多数产品所用的单片机需求量骤增。鉴于单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景，足以让我们确信培养单片机应用人才，特别是工程技术中普及单片机知识有着极为重要的现实意义。据调查目前我国的单片机从业人员只有140万人。随着社会的发展，单片机的从业人员将更为抢手。据不完全统计，到2010年，我国单片机设计从业人员将达300万人之多。目前我国单片机设计人才培养途径有三个：一是高校，像北大、清华、浙大、上海交大等。一个学校一年也就培养百十来人，加之，培养出来的学生不能做到毕业就上岗，得经过一段时间的实习培训，人才有限。二是设计公司自己培养。三是国外留学归来的人才。CHC全国高科技教工委教育技术专业委员会委托全国职业教育技术专业人才评审委员会推出单片机设计人员职业岗位培训合格证书项目正是迎合单片机市场的需求，解决燃眉之急。单片机设计人员职业岗位培训合格证书项目正是迎合单片机市场的需求，解决燃眉之急。1.3单片机的结构原理单片机是微型机的一个重要分支，它在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模的集成电路芯片上。单片机内是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要有较强的抗干扰能力，较低的成本。单片机由于这种结构，所以具有很多显著的特点。主要有控制能力强，抗干扰能力强、可靠性高，性能价格比高，低功耗、低电压，扩展了多种串行口和系统扩展容易等特点。1.4单片机的实际应用单片机广泛应用于仪表仪器、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为以下几个范畴：▲在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等特点，××大学××学院××系××课程设计报告3广泛应用于仪器仪表中看，结合不同类型的传感器，可以实现诸如电压、功率、频率、温度、流量、速度、角度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化。且功能比采用电子和熟悉电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计、示波器和各种分析仪）。▲在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。▲在家用电器中的应用可以这样说，现在的家电基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门，无其不有，无所不在。▲在计算机网络和通信领域的应用现在的单片机普遍具有通信接口，可以很方便的与计算机实现数据通信，为计算机网络和通信设备间的应