病房呼叫系统

单片机课程设计课题：

系别：电气与信息工程学院

专业：电子信息工程

姓名：

学号：

华南理工

2014年01月01日

成绩评定·

一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。

二、评分

课程设计成绩评定

目录

一、设计目的 (2)

二、设计要求 (2)

三、总体设计 (1)

四、各部分电路设计 (2)

五、整体电路图 (5)

六、设计总结 (7)

参考文献 (10)

附1 源程序代码 (11)

一、设计目的

病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼叫工具。它的实际意义在于能够为医院提供一个成本低、不复杂、生产和安装方便的简单快捷病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的宝贵时间。它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员，可将病人的请求快速传送给值班医生或护士，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位的，提升档次和服务质量迫在眉睫，陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题。使用病房呼叫系统，可以方便病人更快地找到医生，以节约病人的宝贵时间。因此该系统具有很大的应用前景和广阔的市场发展空间。

本设计是基于51系列的单片机设计的病房呼叫系统。在该设计中每个患者床头都有一个按键，当患者有需要的时候，按下按键，此时，值班室的系统板上会显示此患者的床位号，并且为了提醒效果更好会震铃3秒。此时，值班室的护士会看到哪个病房的患者又需要，然后护士按下“响应”键取消当前呼叫。

本系统是一个64个床位的的病房呼叫系统，核心部件选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用8×8矩阵键盘。显示采用2位7段共阴极LED 动态显示，复位电路采用上电加按钮复位，时钟采用12MHz晶体振荡电路。编程语言方面针对病房呼叫系统程序比较简单，接口可以不通过扩展而实现，而且考虑到汇编的语言对端口的操作比较直观，故采用汇编语言，由于采用AT89C51单片机内部有充足的程序存储单元和数据存储单元，因此不需要进行外围存储扩展。又采用了直观的汇编语言，故该系统具有安装方便，成本低等特点.

二、设计要求

（1）设计一个可容64张床位的病房呼叫系统。

（2）要求每个床位都有一个按钮，当患者需要呼叫护士时，按下按钮。此时护士值班室内的呼叫系统板上显示该患者的床位号，并振铃3秒。

（3）当护士按下“响应”键时，取消当前呼叫。

三、总体设计

1、总体框图

2、框架模块功能描述

（1）上电按键复位（复位电路）：该部分包括晶振和复位，需要时对控制器发出中断信号，以对系统进行调节。

（2）8*8按键电路（键盘电路）：键盘电路输入相当于一个外界的干扰信号，用于向单片机传输命令或数据。

（3）单片机AT89C51：总体电路的控制核心，通过软件编程，对实时采集的信息进行处理，同时也对调节电路进行驱动和控制。

（4）数码管显示电路：将从键盘上输入的信号显示出来，给人以直观的印象。（5）振铃响应电路：用于LED数码管上显示按键数值，同时振铃。

（6）按键响应电路：用于对数码管上显示的数值复位，对单片机程序清零。

因该系统需要比较多的输入、输出口，所以采用内部存储资源和I/O口比较多的MCS-51指令系列的AT89C51单片机，2位LED动态显示，需要8根数据线，采用P0口作为数据线，P3口的P3.0，P3.1作为线选，相当于地址线，选择其中一位显示，P3.2口作为中断1的专门接口外接一个接地的按钮以实现护士响应该患者的请求产生中断。

根据要求至少有64个病房的输入要求的，采用8×8矩阵键盘，采用矩阵键盘也是利用软件节省硬件，利用内部ROM，进行循环查询。扬声器可以用一个准I／O口，这里采用P0的第八口P3.7 。采用AT89C51作为运算和控制单元完全满足系统的需求。

四、各部分电路设计

1、复位电路

RST引脚是复位信号输入端，高电平有效。采用上电加按钮复位，因为本系统设计考虑到该系统比较重要，所以除了采用上电复位的方式外，应该还有按钮复位备用复位方式以防止系统死机时能。如下图1所示。

图1 上电加按钮复位电路

2、时钟电路

时钟是时序的基础，AT89C51核片内由一个反相放大器构成振荡器，可以由它产生时钟，时钟可以由两种方式产生内部方式和外部方式。本系统采用内部方式，在XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。时钟发生器对振荡脉冲二分频。电容采用33pF电容。如下图2所示。

图2 时钟电路

3、显示电路

LED即发光二极管，它是一种由某种半导体材料制成的PN结，由于掺杂浓度很高，当正相偏置时，会产生大量的电子-空穴复合，把多余的能量释放为光能。LED显示器具有工作电压低、体积小、寿命长（约十万小时）、响应速度快，颜色丰富（红、黄、绿等）等特点，是智能仪器最常使用的显示器。LED 显示器有单个、七段和点阵式几种类型，本设计将使用2位8段共阴极LED显示器。P0口作为LED显示码输出端，P3.0、P3.1口接线选端，电路连接图如图3所示。

图3 LED显示器

4、报警电路

采用发光二极管和蜂鸣器相串联，用三极管加限流电阻作为控制开关，用单片机P3.7端口控制，当有高电平导通，显示器显示床号的同时蜂鸣器发出“嘀嘀”声作为呼叫提示。电路连接图如图4所示。

图4 报警电路

5、键盘电路

采用P3口与矩阵8*8键盘连接。键盘的选用方面，在程序调试时经过橡胶键盘与按钮键盘进行比较，虽然橡胶键盘的正确率较高，易用性较强，但是由于购买困难最终制作实物时选用经济、已购买的按钮开关。仿真图如图5。

图5 键盘电路

6、控制电路

控制按键接p3.3端口，当有呼叫发出时，值班室人员收到相应信息后，可