基于单片机的病床呼叫系统设计.doc
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1、. .基于单片机的病床呼叫系统设计摘要病房呼叫系统是传送临床信息的重要手段,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员，是提高医院和病室护理水平的必备设备之一。让患者需要效劳时，只要按一下随身携带的呼叫器，信息立马就能传至护工处.防止没有看护人在时,病人急需效劳却无法通知医生的情况.它要求及时、准确、可靠、简便可行。本设计的呼叫系统由按键检测，数据处理，信息显示三局部组成。由C51单片机作为主要控制器，利用液晶显示器作为显示局部，使用3X8矩阵开关分别模拟医院病房与病床位数。病人按下按键时，C51立即获取病人的病房号和病床号，同时采集此时的时间并一
2、起显示在液晶显示器上，当护士看到显示器上病人的信息，并按下清零键后，液晶显示器恢复到初始状态。本系统对键盘的检测采用中断的方式，能够提高系统的立即性和高效性。当同时有数个病床呼叫时，本系统还可以循环呼叫记录显示。关键词：病房呼叫 单片机 中断 液晶显示Design of hospital bed call system based on single chip microputer Summary Ward call system is an important means to transfer the clinical information, the patients request c
3、an be quickly transmitted to the doctor or nurse on duty, it is mainly used to assist the hospital easily call the medical staff in a hospital bed, is one of the necessary equipment to improve the level of nursing and hospital ward. Let the patient need service, just click the thecarry pager informa
4、tion can spread to the workers. Immediately without caregivers when patients needed services cannot tell the doctor. It requires timely, accurate and reliable, simple and feasible. The design of the call system by the key detection, data processing, information display three parts. C51 microcontroll
5、er as the main controller, the use of liquid crystal display as the display part, the use of 3X8 matrix switch to simulate the hospital ward and hospital beds. When the press button is pressed, the C51 immediately gets the patients ward number and the bed number, while the time is collected and disp
6、layed on the LCD monitor, when the nurse sees the patients information and press the reset button, the LCD screen is returned to its initial state. This system can improve the immediate and efficiency of the system by using the interrupt mode. When there are a number of hospital beds call, the syste
7、m can also be a circular call records show. Key words: ward call, SCM, interrupt, liquid crystal display. .word. .目录前言I第1章 绪论31.1课题概述31.2智能病床呼叫系统开展概况31.3课题研究的目的和意义31.4 设计任务41.5 任务要求分析4第2章 系统设计和方案选择52.1 设计思路52.2 键盘采集方案选择52.3设计芯片的选择6第3章系统硬件电路设计73.1单片机控制系统硬件设计73.2液晶显示的硬件设计73.3扫描键盘的硬件设计83.4时钟芯片的硬件设计93.4
8、中断电路设计9第4章系统软件设计104.1主程序设计104.2矩阵键盘的中断程序的设计114.3液晶LCD12864驱动程序的设计134.4实时时钟DS1302驱动程序的设计14第5章仿真结果及分析155.1 无病人呼救时的仿真结果155.2 有病人呼救时的仿真结果155.3 有多个病人呼救时的仿真结果16结论17谢辞18参考文献1附录1系统原理图2附录2程序源代码3第1章 绪论1.1课题概述在这个瞬息万变，竞争剧烈的时代，选择一个优越的工具往往能提升企业在这个市场上的竞争力。尤其医院的竞争越来越剧烈，商业医院的生存是第一位，提升档次和效劳质量迫在眉睫，陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困
9、扰卫生系统效劳质量的大问题，使用病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的珍贵时间。 病房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，是提高医院护理水平的必备设备。以前当病人需要效劳时就不得不亲自到值班室去叫。安装该呼叫系统后，在病人与护士之间架起一座及时沟通的桥梁，可在减少护理人员的同时，保证病人随时能够得到效劳，让每个病人及时得到最正确护理。 病房呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危，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。利用单片机的通讯功能，设计出具有振铃、显示房号等功能的多功能病床呼叫系统，满足了医院的病房管
10、理和护理的要求。 1.2智能病床呼叫系统开展概况呼叫系统开展到今天，从应用层面可以说已经进入到商业化运营阶段。国内许多的呼叫中心其效劳模式，已经从单纯的客户效劳向效劳与经营的混合型模式转变。这首先是呼叫市场需求的结果，也是呼叫技术及管理开展的必然结果。信息时代的医院管理已经从传统的人管模式，向智能化，电子化，信息化，网络化得高科技管理模式的方向迅速开展，“病房呼叫系统可实现医院病房的智能化管理，可实现呼叫，报警，信息储存，显示等功能。为医院和患者都带来方便。 在中国，约在30000个医院中仅 30 的医院拥有自己的信息管理系统；拥有前端接入系统的医院就更少了。目前市场上存在着许多种型号不一功能
11、各异的医院病房呼叫系统，主要为两大类：有线式和无线式。传统的有线式病房呼叫系统往往采用集中式构造，电源线、数据通信线、语音通信线分开传输，具有铺设线路较多、本钱高、安装调试困难、实时性差、故障率较高等缺点。无线式病房呼叫系统可靠性差，而且无线电波会干扰其它医疗仪器设备，目前大多数医院不采用无线呼叫系统。 1.3课题研究的目的和意义智能病床呼叫是传送病床信息的重要手段，病床呼叫系统可将病人的请求快递传送给值班医生和护士。呼叫系统的优劣直接关系到病人的安危，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。单片机多机通信和计算机监控管理技术的具有呼叫、振铃、显示 等功能的病床
12、呼叫系统，根本满足了医院的病房护理要求。1.4 设计任务 本病床呼叫系统中，使用3X8矩阵开关分别模拟医院病房与病床位数，当某开关按下时，系统显示呼叫的病房与病床、呼叫的时间。处理完毕可去除该呼叫显示记录。当同时有数个病床呼叫时，本系统还可以循环呼叫记录显示。1.5 任务要求分析通过对上述设计任务的分析，可以将之细分为以下几点，最后的调试也将以下面各点为依据。当有病人按下按键时，液晶显示器上显示病人的病房号，病床号，以及按键时的时间。在护士按下清零键后，液晶显示器上内容恢复到初始状态。假设在护士按下清零键前有多个病人按键，那么液晶显示器上将循环显示各个病人的信息，直到护士按下清零键后，液晶显示
13、器上内容恢复到初始状态。第2章 系统设计和方案选择2.1 设计思路 根据设计要求，该病床呼叫系统利用C51单片机作为核心，外接3X8矩阵键盘，每一个键对应着不同的床位。在没有病人呼叫时，单片机循环等待按键按下；当病人按下床头对应的按键，产生中断信号。单片机收到中断信号后调用中断效劳程序识别出呼叫病床的病房和床位，同时记录当时系统的时间，将呼叫记录通过LCD12864显示出来，护士通过读取屏幕上提示的呼叫信息即可快速的、正确的查出病人的床位，并做相应的准备以及时处理，处理完成后，按下去除按钮，即可去除本次呼叫记录，等待下次呼叫，同时液晶屏幕上再次显示“一切正常。其构造图如下：单片机键盘液晶显示实
14、时时钟芯片图2.1 病床呼叫系统构造图2.2 键盘采集方案选择键盘的工作方式应该根据实际应用系统中CPU的工作状况而定其选取的原那么是既要保证CPU能及时响应按键操作又不要过多占用CPU的工作时间。通常键盘的工作方式有三种即编程扫描、定时扫描和中断扫描。 1编程扫描方式 编程扫描方式是利用CPU完成其他工作的空余时间调用键盘扫描子程序来检验按键态响应键盘输入。执行键功能程序时CPU不再享有键输入要求直到CPU重新扫描键盘为止。 2定时扫描方式定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次她利用单片机内部的定时器产生一定时间如20ms的定时定时时间到产生定时器溢出中断。CPU在中断效劳程序中键盘进展
15、扫描并在有键按下时识别出该键并保存键号然后在中断效劳程序或主程序中执行该键的功能程序。 3中断扫描方式 中断扫描方式就是当按键有按下时，产生中断信号，CPU收到中断信号后就执行相应的中断效劳子程序响应该按键，处理完后CPU又开场循环等待下一次按键按下。当采用前两种键盘描方式时，无论是否有键按下CPU都要定时扫描键盘而单片机应用系统工作时并非经常需要键盘输入。因此CPU经常处于空扫描状态，浪费CPU大量时间。CPU不扫描键盘而有键按下时通过相应电路产生中断请求，CPU响应中断，执行键盘扫描子程序并识别键号。 所以本设计中采用中断扫描方式采集键盘信息。2.3设计芯片的选择C51单片机单片机是一种集
16、成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、RAM、ROM、多路I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块芯片上的一个小系统，通过编写程序下载到单片机的程序存储器以实现不同的功能。液晶显示器LCD12864相对于数码管、LED二极管点阵等，液晶显示具有可以实现汉字的显示，硬件电路连接比拟简单等优点。第3章系统硬件电路设计3.1单片机控制系统硬件设计单片机控制系统功能是：键盘数据采集并保存采集结果、控制液晶显示设计要求的内容、读取实时时间，并作适当的数据处理。该控制系统中单片机AT89C51的P0，P1，P2及P3.0,P3.1接口作普通I/O使用，其中P0口作为L
17、CD12864的数据传输口，P2.0P2.5口的作为其控制端口，P2.6、P2.7、P3.0以及P1口为键盘的行列口，P3.0作为去除按键的数据输入口。P3.2作为外部中断信号输入口。P3局部口与时钟芯片DS1302相连实现时间的通信。具体电路图显示如图3.1所示。图3.1 单片机控制系统电路图3.2液晶显示的硬件设计液晶显示的功能包括：没有病人呼叫时，显示“一切正常；当有病人呼叫时，显示病人的具体位置和呼叫的时间、日期。通用型LCD12864共有18个引脚，其中DB7DB0是连接控制器的数据总线，其他的引脚中6根控制线，另外还有电源线，具体连接见图3.2。其中上拉电阻是由于P0口作普通口时内
18、部没有上拉电阻。图3.2液晶LCD12864电路图3.3扫描键盘的硬件设计键盘输入的功能：每个按键对应着一X病床，由3X8矩阵键盘组成。该矩阵键盘的总共需要11个接口，其中列分别与单片机P2.6、P2.7、P3.0口相接，行占用了整个P1口。具体连接如图3.3所示。图3.3 3X8矩阵键盘3.4时钟芯片的硬件设计时钟芯片DS1302有两个电源引脚，VCC1和VCC2，其中VCC1是主电源，VCC2是备份电源。当VCC2VCC1+0.2V时，由VCC2向DS1302供电，当VCC2VCC1时，由VCC1向DS1302供电，以防止系统掉电时芯片内部的数据不会丧失。其通信引脚有3个，另外外接32.7
19、68KHz晶振是为芯片提供计时脉冲。其连接电路图如图3.4所示。图3.4 时钟芯片电路图3.4中断电路设计假设系统初始化时将L1，L2，L3设置为高电平，P0口设置为低电平，那么当有按键按下时，L1,L2,L3会有一个变为低电平。同样当按下去除键时，CLEAR也会为低电平。这样通过一个4输入与门连接到P3.2上即可实现对键盘的中断检测。其连接电路图如图3.5所示。图3.5 中断电路图第4章系统软件设计对于一个完整的设计，除了需要设计硬件电路外，还需要根据功能需求设计要求设计一个运行高效、冗余指令少、稳定性强的软件系统。在这一块的完成上，我们采用的主要是各个子程序设计，主函数只需要做简单的数据处
20、理和各个子程序的调用，从而逐步完成题目的全部要求。4.1主程序设计主程序主要是对各子程序，中断效劳子程序进展初始化，并循环显示病人信息。其流程图如图4.1所示。图4.1主程序流程图主程序设计如下:void main()uchar i;init_LCD();init1302();set_line(0);clear_display();EA=1;EX0=1;INT0=1;P1=0x00;L1=L2=L3=1;while(1)for(i=0;it;i+)key_display(i);delay(1000);4.2矩阵键盘的中断程序的设计矩阵键盘的中断程序主要是对按键的扫描以实现对按键的键号识别，同时
21、对键号对应的病房，病床号以及按键的时间进展存储。主函数通过调用存储的数据便可实现病房信息的循环显示。其设计流程图如图4.2所示。需要说明的是,在此中断程序中抖动的识别可以通过延时一段时间后再对L1,L2,L3及CLEAR的上下电平进展判断来实现,假设延时后仍然有低电平那么不是抖动而是真的有按键按下。矩阵键盘的中断程序设计如下：void int0( ) interrupt 0 using 0uchar i;EX0=0;delay(5);if(L1&L2&L3)!=1)if(L1=0)room_num=1;else if(L2=0)room_num=2;elseroom_num=3;P1=0xff
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