苏ICP备112451047180号-6
基于单片机的病房呼叫系统
摘要：随着微处理器技术的发展，微处理器应用技术已经接触到生活的各个领域，微处理器技术也越来越成熟，本设计是将微处理器技术应用到具体项目上的研究型课题，实现基于微处理器微处理器AT89C51和无线传输系统构成的病床呼叫系统。本设计是基于微处理器AT89C51，辅以矩阵键盘、LED显示电路和部分模拟和数字电路组成的，能够实现病人与医护人员的远距离快速沟通。在本设计中，每个病房都有一个按键，按下按键后，值班室内的显示屏上相应病房号的指示灯亮，并且声音报警，医护人员按下复位键取消报警。本设计从硬件和软件两方面阐述了该系统的设计方法，并且经过调试和运行使该系统达到预期目标，通过对病房的数据采集，实现医院医护人员值班室与病人之间的快速呼叫联系，是微处理器技术在临床上的实际应用，具有反应快、功能全、稳定性高和实用性强的特点。
关键字：微处理器AT89C51；呼叫系统；数码管；矩阵键盘；
Design Of Hospital Call System Based on Single Chip Microcomputer
Abstract：As wireless application technology has penetrated all aspects of life, wireless transmission technology is more and more sophisticated .This design is the wireless transmission technology to the clinical research on the subject, and the realization of wireless transmission based on single chip AT89C5l modules consisting of multiple beds call system. The system is award call system based on the 51 series micro-chip design. The system uses AT89CS1 micro-controller as the core, supplemented by matrix keyboard, LED dot matrix display of a simple circuit and some analog and digital circuits to achieve the transfer of information between patients and health care. In this design, each ward has a button, when patients in need, press the button, the display of the duty room to display the number of beds in this patient, people use to achieve circular display, press the medical staff "response" to cancel the current call. The design was introduced according to hardware and software. And through the commissioning and operation to achieve the desired goals .Based on data collection, ward hospital medical personnel duty and patient rooms of communication between the connect .The system is bold application of the wireless network technology in the clinical it has fast response, functional and practical features.
Keywords:AT89C51 ; Digital pipe ;Calling system ,;Matrix keyboard;
1.1课题背景及研究意义
病房呼叫系统是医院的常用设备，可以方便患者及时联系医护人员，是提高医疗服务质量得力助手。随着我国经济实力的壮大，我国政府及业内人士对此都非常重视，将医院设备换代提上计划，一些国家、企业的研发中心相继开展创新性研究，使我国病房呼叫系统取得了阶段性的发展。因此该系统在医疗行业的前景是非常广阔的。
随着新技术的不断研发与应用，近几年微处理器的发展十分快速，以这种微型机为主的新技术正在广泛应用，微处理器的应用已经拓展到医疗、机械、电力、冶金、化工、建材、石油、食品等各个行业。
本设计是使用微处理器作为核心的多路病房呼叫系统，分为矩阵键盘部分、数码管显示部分、微处理器部分、晶振电路与声音报警等部分。微处理器具有的优点很多，比如：集成程度高、通用性高、功能全面、抗干扰能力强，以及体积小，重量轻，耗能低和使用方便等性价比非常高的优点，在智能化、数字化方面有至相当重要的用途。目前市场上很多种不同型号不同功能的病床呼叫系统，主要分为有线式和无线式。无线式虽然安装维护简单，但稳定性差，不仅会干扰其他医疗仪器设备，而且易受无线通信设备干扰。本文设计的是有线式，适用于较小的医院和卫生所，具有成本低、操作简单、可靠性强等优点，但是因为需要布线，可能会影响美观，所以不适宜大型医院。当患者有需要时，该系统可以快速、准确的传达患者的需求。病房呼叫系统是患者呼叫医务人员的最主要的工具。是无线网络技术在医学临床上的创新应用。
1.2 功能简介
本设计主要是使系统实现以下功能：
一、任一病房呼叫，医护值班室能马上报警并显示；
二、同时显示病房床号；
三、若有多个病床同时呼叫就循环显示；
四、处理完毕后自动初始化。
1.3 课题的设计目的
1. 在设计构想原理图框架的同时，巩固、加深和扩大微处理器应用的知识面以及专业理论知识的应用，提高综合处理问题的能力和运用所学知识解决工业控制的能力。如微处理器c语言编程设计、根据情况选择数码管显示、灵活使用的芯片引脚工作原理、Proteus和Protel软件的使用等。
2. 熟悉微处理器专业软件Proteus与调试软件Keil uVision4的使用方法，并能运用两者结合达到模拟仿真的效果；
3. 通过对课题设计方案的分析、比较、选择，熟悉并掌握微处理器系统开发的过程，以及软硬件设计的方法、内容及步骤。
1.4 课题设计的基本要求
设计的运行系统必须稳定高效，并且有相对可靠的抗干扰能力，能够实现多路同时呼叫且互不干扰。距离暂定在100m范围内，在实现多路病床呼叫的同时，并留有扩展空间。
每个病房各有一个按钮，当按下其中一个按钮时，系统即时完成报警电路报警、数码管显示病床号、指示灯闪烁。 在护士按复位键应答后，数码显示管显示消失，当前呼叫结束。
还未按复位键时，再按下另外一个按钮，数码管显示对应的病房号，指示灯闪烁，报警电路报警。 微处理器复位时，系统清零。
问题与总结
随着毕业日子的临近，毕业设计也接近了尾声，经过两个月的奋战，我终于完成了毕业设计。在黄依新老师和杨建平老师的耐心指导下，对此课题进行了探索和思考，巩固了自己对专业课知识的理解与掌握，全面提高了自己的综合能力。
此次我毕业设计的课题是《基于微处理器的病房呼叫系统的设计》。刚拿到这个课题的时候，感觉这个设计应该不会很难，因为目前大多数医院都在使用这种呼叫系统，可是真到自己开始动手做的时候，才发现可以说是困难重重。通过这次设计我才明白，学习是一个不断积累的过程，自己所学的专业知识不能仅仅停留在表面，要把它运用的实践之中。 在刚开始着手做毕业设计时，发现自己的专业课知识理解的不够深刻，于是我把微处理器的相关知识进行了系统的复习，进一步了解了我的毕设中涉及到的电路设计，比如时钟电路、复位电路、LED数码显示电路和矩阵键盘电路。另外我查阅相关文献资料，在原先积累的知识上，画出了电路图。其次就是关于软件编程部分，我使用的语言的微处理器C语言，具有汇编语言所不可比拟的优势。而我的C语言学的不是很精，于是又花一段时间对C语言进行了巩固学习。在进行硬件调试过程中也出现一些大大小小的问题，比如当按键编号个位数字是1和4时，数码管不能正常显示；未按复位键的前提下，按下另一按键无反应等相关问题，于是我就上网查阅相关信息，并在老师同学的热心帮助下，对程序部分进行了相关修改，基本上实现了主要功能。
虽然该系统也有一些不足之处，比如布线复杂，检修麻烦，但是比较无线系统来说，成本低，可靠性也比较高，且不会干扰医院其他设备。相比起其它同类的产品更加能得到医院和患者的认可，竞争能力也更强。
参考文献
[1] 张刚毅，单片微机原理及应用。西安：西安电子科技大学出版社，1993，20-50
[2] 白驹珩，雷晓平著．单片计算机及其应用。成都：电子科技大学出版社，1997.
[3] 李朝青，微处理器原理及接口技术（简明修订版）。杭州：北京航空航天大学出版社，1998
[4] 沈美明，温冬婵.汇编语言程序设计[M]。北京：清华大学出版社，2001，35-299
[5] 余锡存，曹国华。微处理器原理与接口技术[M]。西安：西安电子科技大学出版社.2002.
[6] 周航慈。微处理器应用程序设计技术(修订版)[M]。北京：北京航空航天大学出版社，2002， 40-60
[7] 张毅刚。M新编CS-51微处理器应用系设计[M]。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003，8-82
[8] 张为民，等。CS-51系列微处理器系统及其应用[M]。北京：高等教育出版社，2004，10-100
[9] 丁元杰、吴大伟。单片微机实题集与实验指导书[M]。北京：机械工业出版社， 2004．P124~125．
[10] 孙俊逸.盛秋林。微处理器原理与应用[M]。北京：北京清华大学出版社.2006.
摘要：随着微处理器技术的发展，微处理器应用技术已经接触到生活的各个领域，微处理器技术也越来越成熟，本设计是将微处理器技术应用到具体项目上的研究型课题，实现基于微处理器微处理器AT89C51和无线传输系统构成的病床呼叫系统。本设计是基于微处理器AT89C51，辅以矩阵键盘、LED显示电路和部分模拟和数字电路组成的，能够实现病人与医护人员的远距离快速沟通。在本设计中，每个病房都有一个按键，按下按键后，值班室内的显示屏上相应病房号的指示灯亮，并且声音报警，医护人员按下复位键取消报警。本设计从硬件和软件两方面阐述了该系统的设计方法，并且经过调试和运行使该系统达到预期目标，通过对病房的数据采集，实现医院医护人员值班室与病人之间的快速呼叫联系，是微处理器技术在临床上的实际应用，具有反应快、功能全、稳定性高和实用性强的特点。
关键字：微处理器AT89C51；呼叫系统；数码管；矩阵键盘；
Design Of Hospital Call System Based on Single Chip Microcomputer
Abstract：As wireless application technology has penetrated all aspects of life, wireless transmission technology is more and more sophisticated .This design is the wireless transmission technology to the clinical research on the subject, and the realization of wireless transmission based on single chip AT89C5l modules consisting of multiple beds call system. The system is award call system based on the 51 series micro-chip design. The system uses AT89CS1 micro-controller as the core, supplemented by matrix keyboard, LED dot matrix display of a simple circuit and some analog and digital circuits to achieve the transfer of information between patients and health care. In this design, each ward has a button, when patients in need, press the button, the display of the duty room to display the number of beds in this patient, people use to achieve circular display, press the medical staff "response" to cancel the current call. The design was introduced according to hardware and software. And through the commissioning and operation to achieve the desired goals .Based on data collection, ward hospital medical personnel duty and patient rooms of communication between the connect .The system is bold application of the wireless network technology in the clinical it has fast response, functional and practical features.
Keywords:AT89C51 ; Digital pipe ;Calling system ,;Matrix keyboard;
第一章 引言………………………………………………………………………… 1
1.1 课题背景及研究意义………………………………………………………………1
1.2 功能简介…………………………………………………………………………1
1.3课题的设计目的……………………………………………………………………2
1.4 课题的设计要求……………………………………………………………………2
第二章 单片机AT89C51……………………………………………………………3
2.1 微处理器AT89C51的基本结构………………………………………………… 3
2.2 微处理器AT89C51的指令系统………………………………………………… 4
2.3 微处理器AT89C51的定时/计数器………………………………………………5
第三章 系统总体方案及模块设计………………………………………………6
3.1 系统总体方案及框图………………………………………………………………7
3.2 时钟电路设计………………………………………………………………………7
3.3 系统复位电路设计…………………………………………………………………8
3.4 键盘扫描电路设计…………………………………………………………………8
3.4.1 矩阵式键盘………………………………………………………………………9
3.4.2 键的识别…………………………………………………………………………9
3.5 LED数码管显示部分………………………………………………………………10
3.6 响铃报警电路设计部分……………………………………………………………11
第四章系统软件设计……………………………………………………………… 12
4.1 微处理器C语言程序设计步骤……………………………………………………12
4.2 系统主程序流程图…………………………………………………………………13
4.3 显示程序流程图……………………………………………………………………13
4.4 键盘扫描流程图……………………………………………………………………14
第五章电路的仿真及调试…………………………………………………………15
5.1 软件的仿真…………………………………………………………………………15
5.2 调试问题分析与总结………………………………………………………………15
第六章问题与总结………………………………………………………………… 16
致谢………………………………………………………………………………………17
参考文献…………………………………………………………………………………18
附录………………………………………………………………………………………19
第一章 引言1.1 课题背景及研究意义………………………………………………………………1
1.2 功能简介…………………………………………………………………………1
1.3课题的设计目的……………………………………………………………………2
1.4 课题的设计要求……………………………………………………………………2
第二章 单片机AT89C51……………………………………………………………3
2.1 微处理器AT89C51的基本结构………………………………………………… 3
2.2 微处理器AT89C51的指令系统………………………………………………… 4
2.3 微处理器AT89C51的定时/计数器………………………………………………5
第三章 系统总体方案及模块设计………………………………………………6
3.1 系统总体方案及框图………………………………………………………………7
3.2 时钟电路设计………………………………………………………………………7
3.3 系统复位电路设计…………………………………………………………………8
3.4 键盘扫描电路设计…………………………………………………………………8
3.4.1 矩阵式键盘………………………………………………………………………9
3.4.2 键的识别…………………………………………………………………………9
3.5 LED数码管显示部分………………………………………………………………10
3.6 响铃报警电路设计部分……………………………………………………………11
第四章系统软件设计……………………………………………………………… 12
4.1 微处理器C语言程序设计步骤……………………………………………………12
4.2 系统主程序流程图…………………………………………………………………13
4.3 显示程序流程图……………………………………………………………………13
4.4 键盘扫描流程图……………………………………………………………………14
第五章电路的仿真及调试…………………………………………………………15
5.1 软件的仿真…………………………………………………………………………15
5.2 调试问题分析与总结………………………………………………………………15
第六章问题与总结………………………………………………………………… 16
致谢………………………………………………………………………………………17
参考文献…………………………………………………………………………………18
附录………………………………………………………………………………………19
1.1课题背景及研究意义
病房呼叫系统是医院的常用设备，可以方便患者及时联系医护人员，是提高医疗服务质量得力助手。随着我国经济实力的壮大，我国政府及业内人士对此都非常重视，将医院设备换代提上计划，一些国家、企业的研发中心相继开展创新性研究，使我国病房呼叫系统取得了阶段性的发展。因此该系统在医疗行业的前景是非常广阔的。
随着新技术的不断研发与应用，近几年微处理器的发展十分快速，以这种微型机为主的新技术正在广泛应用，微处理器的应用已经拓展到医疗、机械、电力、冶金、化工、建材、石油、食品等各个行业。
本设计是使用微处理器作为核心的多路病房呼叫系统，分为矩阵键盘部分、数码管显示部分、微处理器部分、晶振电路与声音报警等部分。微处理器具有的优点很多，比如：集成程度高、通用性高、功能全面、抗干扰能力强，以及体积小，重量轻，耗能低和使用方便等性价比非常高的优点，在智能化、数字化方面有至相当重要的用途。目前市场上很多种不同型号不同功能的病床呼叫系统，主要分为有线式和无线式。无线式虽然安装维护简单，但稳定性差，不仅会干扰其他医疗仪器设备，而且易受无线通信设备干扰。本文设计的是有线式，适用于较小的医院和卫生所，具有成本低、操作简单、可靠性强等优点，但是因为需要布线，可能会影响美观，所以不适宜大型医院。当患者有需要时，该系统可以快速、准确的传达患者的需求。病房呼叫系统是患者呼叫医务人员的最主要的工具。是无线网络技术在医学临床上的创新应用。
1.2 功能简介
本设计主要是使系统实现以下功能：
一、任一病房呼叫，医护值班室能马上报警并显示；
二、同时显示病房床号；
三、若有多个病床同时呼叫就循环显示；
四、处理完毕后自动初始化。
1.3 课题的设计目的
1. 在设计构想原理图框架的同时，巩固、加深和扩大微处理器应用的知识面以及专业理论知识的应用，提高综合处理问题的能力和运用所学知识解决工业控制的能力。如微处理器c语言编程设计、根据情况选择数码管显示、灵活使用的芯片引脚工作原理、Proteus和Protel软件的使用等。
2. 熟悉微处理器专业软件Proteus与调试软件Keil uVision4的使用方法，并能运用两者结合达到模拟仿真的效果；
3. 通过对课题设计方案的分析、比较、选择，熟悉并掌握微处理器系统开发的过程，以及软硬件设计的方法、内容及步骤。
1.4 课题设计的基本要求
设计的运行系统必须稳定高效，并且有相对可靠的抗干扰能力，能够实现多路同时呼叫且互不干扰。距离暂定在100m范围内，在实现多路病床呼叫的同时，并留有扩展空间。
每个病房各有一个按钮，当按下其中一个按钮时，系统即时完成报警电路报警、数码管显示病床号、指示灯闪烁。 在护士按复位键应答后，数码显示管显示消失，当前呼叫结束。
还未按复位键时，再按下另外一个按钮，数码管显示对应的病房号，指示灯闪烁，报警电路报警。 微处理器复位时，系统清零。
问题与总结
随着毕业日子的临近，毕业设计也接近了尾声，经过两个月的奋战，我终于完成了毕业设计。在黄依新老师和杨建平老师的耐心指导下，对此课题进行了探索和思考，巩固了自己对专业课知识的理解与掌握，全面提高了自己的综合能力。
此次我毕业设计的课题是《基于微处理器的病房呼叫系统的设计》。刚拿到这个课题的时候，感觉这个设计应该不会很难，因为目前大多数医院都在使用这种呼叫系统，可是真到自己开始动手做的时候，才发现可以说是困难重重。通过这次设计我才明白，学习是一个不断积累的过程，自己所学的专业知识不能仅仅停留在表面，要把它运用的实践之中。 在刚开始着手做毕业设计时，发现自己的专业课知识理解的不够深刻，于是我把微处理器的相关知识进行了系统的复习，进一步了解了我的毕设中涉及到的电路设计，比如时钟电路、复位电路、LED数码显示电路和矩阵键盘电路。另外我查阅相关文献资料，在原先积累的知识上，画出了电路图。其次就是关于软件编程部分，我使用的语言的微处理器C语言，具有汇编语言所不可比拟的优势。而我的C语言学的不是很精，于是又花一段时间对C语言进行了巩固学习。在进行硬件调试过程中也出现一些大大小小的问题，比如当按键编号个位数字是1和4时，数码管不能正常显示；未按复位键的前提下，按下另一按键无反应等相关问题，于是我就上网查阅相关信息，并在老师同学的热心帮助下，对程序部分进行了相关修改，基本上实现了主要功能。
虽然该系统也有一些不足之处，比如布线复杂，检修麻烦，但是比较无线系统来说，成本低，可靠性也比较高，且不会干扰医院其他设备。相比起其它同类的产品更加能得到医院和患者的认可，竞争能力也更强。
参考文献
[1] 张刚毅，单片微机原理及应用。西安：西安电子科技大学出版社，1993，20-50
[2] 白驹珩，雷晓平著．单片计算机及其应用。成都：电子科技大学出版社，1997.
[3] 李朝青，微处理器原理及接口技术（简明修订版）。杭州：北京航空航天大学出版社，1998
[4] 沈美明，温冬婵.汇编语言程序设计[M]。北京：清华大学出版社，2001，35-299
[5] 余锡存，曹国华。微处理器原理与接口技术[M]。西安：西安电子科技大学出版社.2002.
[6] 周航慈。微处理器应用程序设计技术(修订版)[M]。北京：北京航空航天大学出版社，2002， 40-60
[7] 张毅刚。M新编CS-51微处理器应用系设计[M]。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003，8-82
[8] 张为民，等。CS-51系列微处理器系统及其应用[M]。北京：高等教育出版社，2004，10-100
[9] 丁元杰、吴大伟。单片微机实题集与实验指导书[M]。北京：机械工业出版社， 2004．P124~125．
[10] 孙俊逸.盛秋林。微处理器原理与应用[M]。北京：北京清华大学出版社.2006.