基于单片机的病床呼叫系统-毕业论文

基于单片机的病床呼叫系统

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。

关键词：单片机;矩阵键盘;点阵;LED显示;呼叫系统

目 录

引言............................................................................................................... 1 1 51系列单片机的简介................................................................................. 1

1.1 单片机的发展介绍 ........................................................................................................... 1 1.2 单片机的结构特点 ........................................................................................................... 2 1.3 单片机的实际应用 ........................................................................................................... 2 1.4 控制器AT89C51 ............................................................................................................... 3

2 接口技术 ................................................................................................... 4

2.1 键盘接口 ........................................................................................................................... 4 2.2 显示器接口 ....................................................................................................................... 5

3 程序设计语言 ............................................................................................ 9

3.1 机器语言 ........................................................................................................................... 9 3.2 汇编语言 ........................................................................................................................... 9 3.3 高级语言 ........................................................................................................................... 9

4 基于单片机的病床呼叫系统的设计实现................................................. 10

4.1 系统总体设计 ................................................................................................................. 10 4.2 系统硬件设计 ................................................................................................................. 11 4.3 系统软件设计 ................................................................................................................. 15 4.4 系统的调试与结果 ......................................................................................................... 19

结论............................................................................................................. 20 致谢............................................................................................................. 20 参考文献 ..................................................................................................... 21 附录............................................................................................................. 22

附录A：原理图 .................................................................................................................... 22 附录B：源程序..................................................................................................................... 22

******毕业设计 引言

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[1]。

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。

1 51系列单片机的简介

1.1 单片机的发展介绍

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“Single Chip Microcomputer”，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”（Micro Controller Unit,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：

①设置了经典、完善的8位单片机的并行总线结构； ②外围功能单元由CPU集中管理的模式； ③体现控制特性的地址空间和位操作方式；

④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。

1

******毕业设计 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。[4]

1.2 单片机的结构特点

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。

1.3 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：

（1）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，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）。

（2）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。

（3）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

2

******毕业设计 在。

（4）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用提供了极好的物质条件，可以的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线对讲机等。

（5）单片机在医用设备领域中的应用

单片机在易用设备领域中的应用相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声波诊断设备及病床呼叫系统等等。此外单片机在工商、金融、科研、教育、国防、航空航天领域都有相当广泛的应用。

1.4 控制器AT89C51

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数

据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域[2]。

主要特性：

① 与MCS-51产品指令系统完全兼容 ② 4K字节可重擦写Flash闪速存储器 ③ 1000次擦写周期 ④ 全静态操作:0Hz-24MHz ⑤ 三级加密程序存储器 ⑥ 128×8字节内部RAM ⑦ 32个可编程I/O口线 ⑧ 2个16位定时/计数器 ⑨ 5个中断源

⑩ 可编程串行UART通道

AT89C51单片机采用40Pin封装的双列直插 DIP结构，图1.1是它的引脚配置图。40个引脚中，正电源和地线两根；4组8位I/O口，共32个引脚；时钟电路引脚 XTAL1和 XTAL2；控制信号引脚包含：复位输入端 RET，地址锁存允许输出/编程脉冲输入端

3