医用呼号仪控制.doc

医用呼号仪控制 摘要摘要 本系统主要利用了at89s51单片机以及74hc164芯片的串口显示来实现病房 呼叫的，主要包括显示模块，键盘模块，声音模块，单片机系统，接口模块等 几部分，本文介绍的病房呼叫系统具体是说,医院的病房里每个床位边都装有一 个呼叫按钮，当病人需要帮助时，按下呼叫按钮，护士办公室里呼叫显示板上 相应房间号的指示灯亮，然后报警，报警时间为10s(可以变化),值班护士一看 就知道哪个房间的病人需要帮助或需要进行抢救。当同时有两个或多个以上的 病人呼叫时,彼此互不干扰。 系统的不足之处首先是没能实现循环显示，循环显示就是只有一个数码管 显示，通过各个病床位的优先级的设置，最先显示的是优先级高的病人的床位 号码；其次就是系统用到的器件的个数比较多，比如说数码管以及蜂鸣器，指 示灯都是四个，都比较繁琐；再次就是没有实现病人与护士之间的对话功能， 如果能够实现这个功能那么将为病人提供更好的服务。 关键词关键词 at89c51； 74hc164； 蜂鸣器。 2 abstract this system mainly use the 74hc164 at89s51 and to realize the serial display chip, mainly including the call of the ward display module, keyboard module, sound module, scm system, interface module, etc, this paper introduces a few parts of the concrete is calling system ward, said the hospital beds are equipped with a side each call button, when patients need help, press the call button, the nurses office on the call display board room number of corresponding indicator, and alarm, alarm time for 10s (change), the clerk looks to know which room patients who need help, or need to rescue. when two or more than one patient calls, not interfere with each other. system deficiency is cant achieve cyclic display, digital display is only a circular tube display by the position of the bed, the first priority is the priority of the number of beds, patients, second is the number of devices used system is more, for example, light buzzer and digital tube is more complicated; four, again, there is the dialogue between nurse and patients, if can realize the function that will provide the patients with function better service. key words: at89c51, 74hc164, buzzer. 目目 录录 1 1 系统概述系统概述 1 1.1 系统功能1 1.2 系统构成图 1 1.3 系统方案设计1 2 2 主要元器件介绍主要元器件介绍3 3 2.1 单片机介绍3 2.1.1 at89s51 单片机介绍3 2.1.2 51 单片机与 74hc164 静态显示接口.7 2.2 pt2262/pt2272 无线/发送接受模块 8 2.2.1 pt2262/pt2272 解码芯片8 2.2.2 基于 pt2262 的无线编码模块 9 2.2.3 基于 pt2272 的无线解码模块 .10 2.3 数码管介绍 .11 2.3.1 数码管分类.11 2.3.2 数码管驱动方式.11 2.3.3 数码管参数.12 2.3.4 数码管恒流驱动.12 3 3 硬件电路设计硬件电路设计1313 3.1 系统电路设计 .13 3.2 单片机外围电路设计 .14 3.3 led 显示电路设计.15 3.4 单片机与无线接收模块连接 16 3.5 无线发送模块.16 3.6 无线接收模块.17 3.7 发声电路设计 18 3.8 提示灯电路设计 18 3.9 系统总流程图 19 结束语 20 参考文献 21 医用呼号仪控制 1 1 1 系统概述系统概述 1.11.1 系统功能系统功能 系统主要实现的功能是：当病人按下呼叫按钮,在系统接收端上发出相应频 率的声音，有呼叫信号灯指示,并能显示出呼叫的床位号。 1.21.2 系统构成图系统构成图 系统结构框图，如图1-1所示。 报警信号 报警信号 图1-1 系统结构框图 1.31.3 系统方案设计系统方案设计 设计无线呼叫系统时，首先根据无线呼叫的特点及对系统性能的要求，选 择系统的方案。进行方案设计时，主要考虑无线模块与单片机的连接和电路对 接受、发射模块的信号干扰问题。此外还要考虑性能价格比等。所以无线模拟 病房呼叫系统有以下几种方案： 方案 1：利用单片机的串行全双工通信和高频发射/接收电路设计的多路无 发射模块 接收模块 单片机 发光二极管、蜂鸣器 报警 数码驱动电路 数码管显示 医用呼号仪控制 2 线医院病房呼叫系统，该系统利用 mcs-51 系列单片机的串行传输功能，将串行 输出信号传送到发射电路，当信号为高电平时高频发射电路工作，并发射 433 mhz 等幅高频信号，当信号为低平时高频发射电路停止工作，所以高频发射电 路完全受控于单片机串行输出的数字信号，对高频电路完成幅度键控(ask 调制)。 采用超载波接收板接收高频信号，信号解码、声光报警、动态显示等功能由单 片机完成。该系统对抗噪要求较高，因为接收模块接收到的第一位数据极易被 干扰(即零电平干扰)而引起接收数据错误。 方案 2：使用 pt2272 和 pt2262 收发芯片，使系统工作在 315mhz 附近，此 方案所采用的是模块化设计，其发射和接收都是以 pt2262 和 pt2272 芯片为主 的集成模块，不存在方案 1 中的极易被干扰的现象。该方案主要是对方案 1 的 修改，集成模块价廉物美，经济实用。 本次设计选择的是方案 2。 医用呼号仪控制 3 2 2 主要元器件介绍主要元器件介绍 2.12.1 单片机介绍单片机介绍 单片机全称为单片微型计算机（single chip microcomputer）,又称为微控制 器（micro controller unit）或嵌入式控制器（embedded controller）。它是将 计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有 cpu、rom、ram、并行i/o、串行i/o、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统 总线等。随着技术的发展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着片上系统方 向发展。 单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优 点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日 益广泛的应用。目前单片机渗透到人们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没 有单片机的踪迹。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。更不用说自动控制领域的机器人、智能 仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智 能化控制的科学家、工程师。 2.1.12.1.1 at89s51at89s51 单片机介绍单片机介绍 at89s51是atmel公司开发的一款低功耗，高性能cmos 8位单片机，片内含 4k bytes isp(in-system programmable)的可反复擦写1000次的flash只读程序 存储器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准mcs- 51指令系统及80c51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和isp flash存 储单元，功能强大的微型计算机的at89s51可为许多嵌入式控制应用系统提供性 价比高的解决方案。 at89s51具有如下特点：40个引脚，4k bytes flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（ram），32个外部双向输入/输出（i/o）口，5个 中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信 口，看门狗（wdt）电路，片内时钟振荡器。 此外，at89s51设计和配置了振荡频率可为0hz并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下，cpu暂停工作，而ram定时计数器，串行口，外中断系统可继续工 作，掉电模式冻结振荡器而保存ram的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活 或硬件复位。同时该芯片还具有pdip、tqfp和plcc等三种封装形式，以适应不 同产品的需求。 医用呼号仪控制 4 （1 1）主要功能特性：）主要功能特性： 兼容mcs-51指令系统 4k可反复擦写(1000次)isp flash rom 32个双向i/o口 4.5-5.5v工作电压 2个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33mhz 全双工uart串行中断口线 128x8bit内部ram 2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3级加密位 看门狗（wdt）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的isp字节和分页编程 双数据寄存器指 针 （2 2）at89s51at89s51与与at89c51at89c51比较：比较： 89s51相对于89c51而言：新增加了很多功能，性能有了较大提升，价格基 本不变，甚至比89c51更低！ 最高工作频率为33mhz，大家都知道89c51的极限工作频率是24m，就是说 s51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度，内部集成看门狗计时器， 不再需要像89c51那样外接看门狗计时器单元电路，全新的加密算法，这使得对 于89s51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知 识产权不被侵犯。 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89c51等等早期 mcs-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采 用的单片机是8051还是89c51还是mcs-51等等） ，在89s51上一样可以照常运行， 这就是所谓的向下兼容。 医用呼号仪控制 5 比较结果：就如同intel的p3向p4升级一样，虽然都可以跑windows98，不过 速度是不同的。从at89c51升级到at89s51 ,也是同理。和s51比起来，c51就要 逊色一些，实际应用市场方面技术的进步是永远向前的。 （3 3）at89s51at89s51各引脚功能介绍各引脚功能介绍 引脚如图2-1所示，以下是各引脚的说明。 图2-1 at89s51单片机引脚 vcc：at89s51 电源正端输入，接+5v。 vss：电源地端。 xtal1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 xtal2：系统时钟的反向放大器输出端，一般在设计上只要在 xtal1 和 xtal2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两个引脚与地 之间加入一 20pf 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。 reset：at89s51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此 引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，at89s51便能完成系统 重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至 地址0000h处开始读入程序代码而执行程序。 ea/vpp：“ea“为英文“external access“的缩写，表示存取外部程序代码之 意，低电平动作，也就是说当引脚为低电平后，系统会调用外部的程序代码 （存于外部eprom中）来执行程序。因此在8031及8032中，ea引脚必须接低电平， 因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，引脚要接 成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部eprom时，可以利用此引脚来输 入21v的烧录高压（vpp） 。 ale/prog：ale是英文“address latch enable“的缩写，表示地址锁存器启 医用呼号仪控制 6 用信号。at89s51可以利用这个引脚来触发外部的8位锁存器（如74ls373） ，将 端口0的地址总线（a0a7）锁进锁存器中，因为at89s51是以多工的方式送出 地址及数据。平时在程序执行时ale引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6， 因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此 引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。 psen：此为“program store enable“的缩写，其意为程序储存启用，当 8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（ea=0） ，会送出此信号以便取得程 序代码，通常这支脚是接到eprom的oe脚。at89s51可以利用psen及rd引脚分别 启用存在外部的ram与eprom，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而 共用64k的定址范围。 port0（p0.0p0.7）：端口0是一个8位宽的开路电极（open drain）双向 输出入端口，共有8个位，p0.0表示位0，p0.1表示位1，依此类推。其他三个 i/o端口（p1、p2、p3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，p0在当 作i/o用时可以推动8个ls的ttl负载。如果当ea引脚为低电平时（即取用外部程 序代码或数据存储器） ，p0就以多工方式提供地址总线（a0a7）及数据总线 （d0d7） 。设计者必须外加一个锁存器将端口0送出的地址锁住成为a0a7， 再配合端口2所送出的a8a15合成一个完整的16位地址总线，而定位地址到64k 的外部存储器空间。 port2（p2.0p2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向i/o端口，每一个 引脚可以推动4个ls的ttl负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当 成输入端口来使用。p2除了当作一般i/o端口使用外，若是在at89s51扩充外接 程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节a8a15，这个时候p2便 不能当作i/o来使用了。 port1（p1.0p1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向i/o端口，其输出 缓冲器可以推动4个ls ttl负载，同样地,若将端口1的输出设为高电平，便是有 此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，p1.0又当作定时器2的外部 脉冲输入脚，而p1.1可以有t2ex功能，可以做外部中断输入的触发引脚。 port3（p3.0p3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向i/o端口，其输出 缓冲器可以推动4个ttl负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行 通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制 等功能。 其引脚分配如下： p3.0：rxd，串行通信输入。 p3.1：txd，串行通信输出。 医用呼号仪控制 7 p3.2：int0，外部中断0输入。 p3.3：int1，外部中断1输入。 p3.4：t0，计时计数器0输入。 p3.5：t1，计时计数器1输入。 p3.6：wr：外部数据存储器的写入信号。 p3.7：rd，外部数据存储器的读取信号。 （4 4）at89s51at89s51的优点：的优点： a a 含有含有 flashflash 存储器存储器 因此在系统的开发过程中可以十分容易进行修改，这就大大缩短了系统的 开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保持一些数据信息，即使外界 损坏也不影响到信息的保持。 b.b. 和和 80s5180s51 插座兼容插座兼容 89 系列单片机的引脚是和 80s51 一样的，所以，当 89 系列单片机取代 80s51 时，可以进行代换。 2.1.22.1.2 5151 单片机与单片机与 74hc16474hc164 静态显示接口静态显示接口 在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显 示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要单独占用具有锁存功能的i/o接口用 于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就 不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方 法单片机中cpu的开销小。可以提供单独锁存的i/o接口电路很多，这里以常用 的串并转换电路74hs164为例，介绍一种常用静态显示电路，以使大家对静态显 示有一定的了解，如图2-2所示。 图2-2 74hc164 引脚图 mcs-51单片机串行口方式0为移位寄存器方式，外接6片74hs164作为6位led 显示器的静态显示接口，把8031的rxd作为数据输出线，txd作为移位时钟脉冲。 74hs164为ttl单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。其中a、b（第 1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，共一个输入 医用呼号仪控制 8 信号时可并接。t（第8脚）为时钟输入端，可连接到串行口的txd端。每一个时 钟信号的上升沿加到t端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制 数全部移入74hc164 中。r（第9脚）为复位端，当r=0时，移位寄存器各位复 0，只有当r=1时，时钟脉冲才起作用。q1q8（第3-6和10-13引脚）并行输出 端分别接led显示器的hga各段对应的引脚上，如图2-3所示。 图2-3 74hc164 内部原理图 2.22.2 pt2262/pt2272pt2262/pt2272 无线无线/ /发送接受模块发送接受模块 2.2.12.2.1 pt2262/pt2272pt2262/pt2272 解码芯片解码芯片 pt2262/pt2272是台湾普城公司生产的一种cmos工艺制造的低功耗低价位通 用编解码电路，pt2262/pt2272最多可有12 位(a0-a11)三态地址端管脚(悬空, 接高电平,接低电平)，可用于无线遥控发射电路5。编码芯片pt2262 发出的 编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片pt2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，vt 脚才输出高电平，与此同时 相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发 射。当发射机没有按键按下时，pt2262 不接通电源，其17 脚为低电平，所以 315mhz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，pt2262 得电工作，其第17 脚输出经调制的串行数据信号，当17 脚为高电平期间315mhz 的高频发射电路 起振并发射等幅高频信号，当17 脚为低平期间315mhz 的高频发射电路停止振 荡，所以高频发射电路完全收控于pt2262 的17 脚输出的数字信号，从而对高 频电路完成幅度键控（ask 调制）相当于调制度为100的调幅如表2-1所示。 表2-1 pt2262 引 脚 名称管脚说明 a0-a11 1-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空), d0-d5 7-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉 vcc18 电源正端（） vss9 电源负端（） 医用呼号仪控制 9 te14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效； osc116 振荡电阻输入端，与osc2 所接电阻决定振荡频率； osc215 振荡电阻振荡器输出端； dout17 编码输出端（正常时为低电平） 在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频 率越慢，编码的宽度越大，发每一帧的时间越长。 pt2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有l4/m4/l6/m6 之分， 其中l表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下 次遥控数据发生变化时改变。m 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的 而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6 和4 表示 有几路并行的控制通道，当采用4 路并行数据时（pt2272-m4)，对应的地址编 码应该是8 位，如果采用6 路的并行数据时(pt2272-m6)，对应的地址编码应该 是6 位。pt2262/2272 芯片的地址编码设定和修改： 市场提供的遥控类产品上一般都预留地址编码区，采用焊锡搭焊的方式来 选择：悬空、接正电源、接地三种状态,出厂是一般都悬空，便于客户自己修改 地址码。这里以常用的超再生插针式接收板的跳线区为例: o o o o o o o o l - - - - - - - - 1 1 1 1 1 1 1 1 h 2.2.22.2.2 基于基于 pt2262pt2262 的无线编码模块的无线编码模块 编码发射模块外形小巧、美观，与很多车辆防盗系统中的遥控器一样。根 据功能的多少按键数也不一样。编码发射模块主要由pt2262编码ic和高频调制、 功率放大电路组成。遥控发射器工作电压为dc 12v(电池供电)，尺寸(mm)： 58*39*14 ,工作频率：315mhz ,工作电流(ma)：13 编码类型： 固定码(板上焊 盘跳接设置) 应用说明：与各类型带解码功能的接收模块联合使用，解码输出 后进行相应控制，如采用单片机进行读取接收并解码数据然后控制相应的灯或 电源开关。 其中编码部分电路由pt2262编码ic来组成，具体电路见图2-4所示。 医用呼号仪控制 10 图 2-4 pt2262 编码原理图 2.2.32.2.3 基于基于 pt2272pt2272 的无线解码模块的无线解码模块 解码接收模块包括接收头和解码芯片pt2272两部分组成。接收头将收到的 信号输入pt2272的14脚（din） ，pt2272再将收到的信号解码。解码接收模块和 电路原理图如图2-5所示 图 2-5 pt2272 电路原理 医用呼号仪控制 11 2.32.3 数码管介绍数码管介绍 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。 2.3.12.3.1 数码管分类数码管分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多 一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为 1 位、 2 位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极 数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(com) 的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 com 接到+5v，当某一字段发光二极 管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应 字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴 极(com)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极 com 接到地线 gnd 上，当某 一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为 低电平时，相应字段就不亮。 2.3.22.3.2 数码管驱动方式数码管驱动方式 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示 出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态 式两类。 静态显示驱动静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每 一个段码都由一个单片机的 i/o 端口进行驱动，或者使用如 bcd 码二-十进制译 码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 i/o 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 5840 根 i/o 端口来驱动， 要知道一个 89s51 单片机可用的 i/o 端口才 32 个呢：），实际应用时必须增加 译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显 示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp“的 同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 com 增加位选通控制电路，位选 通由各自独立的 i/o 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相 同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 com 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显 示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的 com 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中， 每位数码管的点亮时间为 12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉 效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人 医用呼号仪控制 12 的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示 是一样的，能够节省大量的 i/o 端口，而且功耗更低。 2.3.32.3.3 数码管参数数码管参数 8 字高度：8 字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范 围一般为 0.25-20 英寸。 长*宽*高：长数码管正放时，水平方向的长度；宽数码管正放时， 垂直方向上的长度；高数码管的厚度。 时钟点：四位数码管中，第二位 8 与第三位 8 字中间的二个点。一般用于 显示时钟中的秒。 电流：静态时，推荐使用 10-15ma；动态时，16/1 动态扫描时，平均电流 为 4-5ma，峰值电流 50-60ma。 电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用 1.9v 乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用 2.1v 乘以每段的芯片串联 的个数。 2.3.42.3.4 数码管恒流驱动数码管恒流驱动 （1 1）显示效果）显示效果 由于发光二极管基本上属于电流敏感器件，其正向压降的分散性很大， 并 且还与温度有关，为了保证数码管具有良好的亮度均匀度，就需要使其具有恒 定的工作电流，且不能受温度及其它因素的影响。另外，当温度变化时驱动芯 片还要能够自动调节输出电流 的大小以实现色差平衡温度补偿。 （2 2）安全性）安全性 即使是短时间的电流过载也可能对发光管造成永久性的损坏，采用恒流驱 动电路后可防止 由于电流故障所引起的数码管的大面积损坏。另外，我们所采 用的超大规模集成电路还具有级联延时开关特性，可防止反向尖峰电压对发光 二极管的损害。超大规模集成电路还具有热保护功能，当任何一片的温度超过 一定值时可自动关断，并且可在控制室内看到故障显示。 医用呼号仪控制 13 3 3 硬件电路设计硬件电路设计 3.13.1 系统电路设计系统电路设计 该系统主要包括显示模块，声音模块，无线模块，接口电路四部分组成， 如图3-1所示。 医用呼号仪控制 14 图 3-1 系统电路原理图 3.23.2 单片机外围电路设计单片机外围电路设计 本次毕业设计的单片机控制部分的执行元件采用了 mcs-51t 系列的 at89s51 单片机。 at89s51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高 且价廉的方案。 单片机的外围电路如图 3-2 所示。复位电路采用手动按钮复位。手动按钮 医用呼号仪控制 15 复位需要人为在复位输入端 rst 上加入高电，由于人的动作再快也会使按钮保 持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。当人为按下按钮时， 则 vcc 的+5v 电平就会直接加到 rst 端，电容器被短路放电、rst 直接和 vcc 相 连，就是高电平，此时进入“复位状态” 。松手后：电源开始对电容器充电，此 时，充电电流在电阻上，形成高电平送到 rst，仍然是“复位状态” ；稍后，充 电结束，电流降为 0，电阻上的电压也将为 0，rst 降为低电平，开始正常工作。 单片机的晶振电路是一种典型电路，采用内部时钟方式，晶振的时钟频率为 12mhz，外接两个 30pf 的谐振电容。 图3-2单片机及其外围电路 3.33.3ledled 显示电路设计显示电路设计 主要由 74hc164 和数码管组成的,通过串口输入和串口输出把号码显示到数 码管上，由于原串口已被分配给提示灯电路，所以这里用 p1、p2 口模拟了 4 个 串口，通过 4 个 74hc164 来实现，在程序中主要是用循环来实现给一个时钟信 号，输入一个数据，当有按键按下时，数码管将显示出是几号床位上的病人呼 叫,而且一直在显示,直到有护士发现，如图 3-3 所示。 医用呼号仪控制 16 图 3-3 74hc164 和数码管连接电路 3.43.4单片机与无线接收模块单片机与无线接收模块连接连接 无线接收模块的四个输出端占用了 at89s51 单片机最小系统四个 i/o 口， 通过 74ls00 反相器分别接在 p1 口的 p1.4-p1.7 引脚上。单片机不断地循环扫 描 i/o 口是高电平还是低电平来判断是否有病人呼叫。同时还需要考虑到一些 问题，例如，当有多个病人同时呼叫时，应使互不干扰，如图 3-4 所示。 图 3-4 无线接收模块与单片机接口 医用呼号仪控制 17 3.53.5 无线发送模块无线发送模块 编码发射模块主要由 pt2262 编码 ic 和高频调制、功率放大电路组成，发 射模块的 a、b、c、d 四个按键分别代表不同的病床号，按下代表病人呼救。如 图 3-5 为无线发射模块电路图。 图 3-5 无线发射模块 3.63.6 无线接收模块无线接收模块 解码接收模块包括接收头和解码芯片 pt2272 两部分组成。接收头将收到的 信号输入 pt2272 的 14 脚（din），pt2272 再将收到的信号解码。四个数据输 出口接到四个 i/o 口，分别接在 at89s51 单片机最小系统 p1 口的 p1.4-p1.7 引 脚上。通过不断的扫描 i/o 口是高电平还是低电平来判断是否有病人呼叫， 是通过循环实现的。同时还需要考虑到一些问题，例如，当有多个病人同时呼 叫时，能使互不干扰。如图 3-6 为无线接收模块电路图： 医用呼号仪控制 18 图 3-6 无线接收模块 3.73.7发声电路设计发声电路设计 利用蜂鸣器来实现，蜂鸣器报警占用了一个 i/o 口，接在 p2 口的 p2.4 引 脚上.蜂鸣器如图 3-7 所示。 图 3-7 蜂鸣器 医用呼号仪控制 19 3.83.8提示灯电路设计提示灯电路设计 假设病房有 4 个床位(要占用 8 个 i/o 口)，就需要 4 个数码显示管, 4 个 按钮(要占用 4 个 i/o 口 p1.4-p1.7)，4 个蜂鸣器报警(p2.4-2.7)，4 个指示灯 (要占用 4 个 i/o 口 p3.4-p3.7)，如图 3-8 所示。 图 3-8 提示灯电路 3.93.9系统总流程图系统总流程图 系统流程图如图3-9所示 3号病房键按下 判断是哪个病房键 按下 2号病房键按下 程序初始化 1号病房键按下4号病房键按下 数码管显示病房号 指示灯亮蜂鸣器报警 数码管显示病房号 指示灯亮蜂鸣器报警 数码管显示病房号 指示灯亮蜂鸣器报警 数码管显示病房号 指示灯亮蜂鸣器报警 图3-9 系统流程图 通过单片机不断地循环扫描模拟串口，检查是否有病人呼叫。 医用呼号仪控制 20 结束语