基于单片机的医院病房呼叫系统

1、?智能仪表镌程段计?镌程役计课题名称医院病房呼叫系统姓名学号所在班级指导教师扬州大学能源与动力工程学院二OO年九月总目录第一局部：任务书第二局部：课程设计报告第三局部：附录5第一局部?智能仪表课程设计?任务书一、课题名称医院病房呼叫系统设计.二、设计内容及设计要求利用单片机和总线通信实现医院病房的呼叫,具有卞面的功能：1. 在病人病床处设置按钮开关,每个病床的开关分为紧急按钮和正常按钮两局部,按钮启 动时,按钮旁的指示灯亮,提示病人按钮已按卞,其中绿色代表正常呼叫,红色代表紧急呼 叫.2. 护士一边,当病人按下按钮时,警报灯亮,并伴随蜂鸣,显示板上病人对应位置的灯亮, 其中一般呼叫绿灯亮,紧急

2、呼叫红灯亮,亮灯时伴有闪烁.3. 护士接到呼叫后,到病房并关闭呼叫4. 由于病床数量众多,一方面单片机接II有限,另一方面线路过多不符合实际,所以选用 总线通信方式,考虑到传输距离和速度RS-485串口通信更具优势.三、时间安排第一周：星期一星期二：布置任务,熟悉资料,确定仪表的功能要求、性能指标.熟悉实验板 原理图和印刷板图.星期三星期五：进行仪表的方案选择,确定主要芯片、工作方式、输入输出信号的接II方式、键盘和显示方式、以及通信方式.进行硕件设计和元器件选择,画出硬件原理图.第二周：星期一星期五：根据硬件原理图,焊接硬件电路；测试硬件电路的功能：软件设计,包括软件需求说明、软件结构框图、

3、主要软件功能模块的流程图；编写程序.第三周：星期一星期三：调试程序,联调软件和硬件.星期四星期五：写课程设计报告.四、应交成果应交成果包括： 纸质课程设计报告和电子文档； 硬件原理图的Protel文件,程序； 可以演示的硬件和软件成果.五、课程报告内容课程设计报告应包扌舌K列局部： 课程设计任务书 仪表的功能要求、性能指标要求. 方案选择：提出多种方案,进行方案比拟,说明选定方案的理由,描述硬件和软 件的功能分工. 硬件设计：包括硬件结构框图、原理图及其各个主要坏节的工作原理说明,元器 件选择的计算方法或者理由,利用提供的实验板焊接元器件. 软件设计：首先提出软件的功能需求,然后进行软件的结构

4、设计,再画出主要功 能模块的软件框图. 程序编写和调试. 设计小结.报告中硕件原理于用Piotel画出,软件框图和程序流程图用Vise画出.第二局部课稈设计报告第一章技术指标81.1课题及要求81.2功能描述8第二章整体方案设计82.1整体方案结构方框图82.2整体方案原理9第三章单元电路设计93.1主限制电路设计93.2护士值班室报警电路设计113.3单片机复位电路123.4 RS-485通信电路133.5整体电路133.6整机原件清单16第四章测试与调整174.1主限制电路的测试与调整174.2护士值班室报警电路的测试与调整174.3主控软件框图174.4接收软件框图194.5整体电路测试

5、19第五章设计小结205.1设计任务完成情况205.2问题及改良205.3心得体会20第一章技术指标1.1课题及要求一个病房有两个床位,每个病人都有两个按钮紧急呼叫,一般呼叫来呼叫护士, 护士站接收信息,去病房效劳并解除呼叫.1. 2功能描述1. 在病人病床处设置按钮开关,每个病床的开关分为紧急按钮和正常按钮两局部,按钮启 动时,按钮旁的指示灯亮,提示病人按钮已按卞,其中绿色代表正常呼叫,红色代表紧急呼 叫.病人按下开关后不能再关闭呼叫,只有等护士来以后,才能由护士取消2. 护士一边,当病人按下按钮时,警报灯亮,并伴随蜂鸣,显示板上病人对应位置的灯亮, 其中一般呼叫绿灯亮,紧急呼叫红灯亮,亮灯

6、时伴有闪烁.3. 护士接到呼叫后,到病房并关闭呼叫4. 由于病床数量众多,一方面单片机接II有限,另一方面线路过多不符合实际,所以选用 总线通信方式,考虑到传输距离和速度RS-485串口通信更具优势.第二章整体方案设计92.1整体方案结构方框图2.2整体方案原理1病房内设有发送主机,当病人有需求时按呼叫按钮,主机一端11接收到一个高电平 时,相应的指示灯亮.同样,当病人遇到紧急情况时,按亮紧急指示灯.2. 发送主机不断地向接收主机以总线的方式发送信息,使接收端主机端I I表现出电平 的上下变化点亮相应的指示灯,采用延时程序使指示灯闪烁,当有指示灯亮时,接收主机原 定的稳定状态打破,使蜂鸣器鸣叫

7、.3. 医护站接到呼叫信息,前往相应的病房内,按取消按钮取消按钮由发送主机定义, 并且只有该取消按钮能取消指示灯的闪烁,解除呼叫.主机用51单片机代替,按钮、指示灯和蜂鸣器用单片机的I/OII限制.第三章单元电路设计3.1主限制电路设计SI、S2为1号病床的两个按钮,分别限制呼叫和紧急两种指示灯；S3、S4为2号病床的 两个按钮,分别限制呼叫和紧急两种指示灯；S5取消1号病床指示灯,S6取消2号病床指示 灯.L:R1R15V36351132二2:2:三237221t o 1 2 rJ斗 5 $ '/p E £ 7 6 5 4 3 2 1 O VC加POP0PO期P0P0P0V

8、PP.4L沁瑰P2P2P2P2MP2P2LED显示局部LED灯LX L2、L3、L4分别对应开关SI、S2、S3、S4.3.2护士值班室报警电路设计接收端LED及蜂鸣器电路Ll、L2分别对应病床1的呼叫和紧急呼叫指示；L3、L4分别对应病床2的呼叫和紧 急呼叫,每当有灯亮时蜂鸣器鸣叫.33单片机复位电路3.4 RS-485通信电路1U3iiIVAJL7P31 TXDP32 INTOP33 INTIDM/ Vpp3012PSEN29132814LGP26P25P24P23P22P21P202715XUP35 T12616257P37RDXTAL2XTAL124182319222021"

9、5AT89C5rU12Cl485O.luF1RO RE- DE DIVcc3V3CJ3127123a6R?4aGXD51203.5整体电路发送端Xr卄s迅F/尸F忠此汕M汕$汕;efl卿烈髓邈沙驀比篦加盛20Y g 8>麻*a> 3.G mix Q& 目矗 p S 01总 -S3 Mcnwd QMP-2 QHE凸口二口戈人二二二？；;亠丄丄接收端司 z .n©.nr i LT h ryT m f1 r. l】rr?w1難謔韶总戮朋护总毗畝龍讨站蔦2S8S罪號RU#日嗣o r b s 9 山 I o " “ 十 V. g l 託凡 r< #<

10、r< r< r< r< r*M rt / f» I W, W( W( f» i fi * g fj ji b ddddddddMdddddddd兀Xh*.E'''.»VI5'“" L八'.'5?. *r |M| 2III1111t气6HillH 42Ha*-(J3.6整机原件清单电阻：5k15个10k4个lk2个5005个1202个电容：30p4个10 u2个0.1 u8个LED： 8 个 晶振：12MHz 1个电铃：1个按键开关：8个51单片机：2个MAX485： 2 个MAX23

11、2： 2 个 三极管：9个第四章测试与调整4.1主限制电路的测试与调整开始的设计是用按键开关,病人按一次按键,对应的LED灯亮,第二次按,对应的LED 灭.由于中断I有限,我们采用了查询方式,一开始会出现按键按下去没有反响的情况,经 检查,是由于查询方式本身存在的弊端,不能像中断一样迅速反响按键的变化.查询方式下 检测按键,只有当程序进行到此步骤时才检测,而中断是在任何情况下有按键中断就进行.仔细考虑后,我们增加了循环程序的延时时间,使一个循环的时间差不多是人一次按键 的时间.更改后勉强能到达效果.指导老师检查后,根据医院治理中的实际要求,给我们提出了改良意见：由于病人在紧 急情况下可能会不停

12、的按按钮,不经意间会将灯给按灭,所以关灯按钮应该另设,由护士关 灭.根据这样的要求,查询方式也能够实现,而且很稳定.4.2护士值班室报警电路的测试与调整发送端电路调试完成后,将其与接收端相连,接收端没有任何反响,检查线路无误.将 程序在自己的单片机盒子上模拟没有错误.这样一来,程序和电路都无误？本次的课程设计 陷入僵局.三天后,在一次线路测试中,发现了通信接线的错误,原来我一直把单片机的P3. 6 I 1 当成了 P3.7l.更正后,终于能够通信了,结果很理想,没有错误.4.3主控软件框图延时44接收软件框图4.5整体电路测试当通信接线错误的问题解决后,整体的调试也进行的非常的顺利,测试结果与

13、预期的结 果完全一致.具体结果：发送端有病人的按键按下时对应的灯亮,并且信息被传送到接收端,接收端 对应的灯也点亮闪烁并伴随蜂鸣；当发送端的取消按钮按下时,对应的指示灯灭,接收端对 应的指示灯也熄灭,蜂鸣停止.第五章设计小结5.1设计任务完成情况任务的完成比预期晚了,原本是方案三个星期完成,结果却拖到了第四个星期.完成后 的实验成果,模拟了医院病房呼叫系统,由于材料有限,我们模拟的是双机通信.实物局部 已经满足要求.另外硬件图,程序都已完成,实验报告即将完成.5.2问题及改良我们用按键开关来实现指示灯的点亮和关闭,但是并没有用中断,由于中断11数量有限, 所以我们选用了一般的I/O丨I.这样一

14、来,编程就会有很多麻烦,最终没有得出满意的效果. 老师指导后,我们把开灯和关灯分成两个键,这样一来不但防止了病人的误操作,也降低了 程序的难度.课程设计中途,我们遇到了硬件的问题,检查了一遍又一遍还是不果,就在我 们快要放弃的时候,一不小心把错误检查出来了一一是接线的错误,起初我们还以为原来的 接线方式是完全正确的,已经将接线问题排除在外了,所以试验中确实不可以想当然.5.3心得体会经过漫长的暑假,开学一来就是课程设计.第一天就把题目给我们,紧接着就是查资料. 说实话,当时我还没有一点头绪或是还没进入状态,最主要的是连实验要求都要我们自己来 定,也就是说整个实验给我们的就是一个题目“医院病房呼

15、叫系统.在搜索资料的过程中, 我看到了好多传统的或是高级的医院病房呼叫机器,还有许多其他学校的设计报告,根据这 些,我们初步确定了本课题的实验要求.第二天开始画图,用protel软件画图,之前虽然用过,但是根本忘的差不多了,只有不 断地学习和向同学请教.一开始我还有点迷惑,为什么程序还没写就开始画图,后来想想也 对,画图就是确定输入,输出,确定了程序的整体走向.就这样,我们一边学习protel软件, 一边在把图一点一点的拼起来.画完图之后要老师来检查,结果错误一大堆都是一些最根本的元器件连接问题：案件开 关要上拉电阻和接地,LED要接三极管等.画图的这一周,各组的方案需要不断地完善,以顺应实际

16、的需求.就这样我们的设计要 求在审查中被改了又改,我们也渐渐的融入了真实系统的需求设计中.由于没有学过单片机 C语言,所以一开始入手编程比拟迷茫,但是借助网上的程序,我把他们拼接起来并不断的 调试和完善.在此之中慢慢理解了语句的含义,编程中发挥越来越自如.将程序存入单片机后,开始模拟,但按键开关总是不灵敏,再三考虑,其实是程序本身 的问题,中断端I I无论怎样都不可能用查询I I来代替.正纠结于这个问题时,又发现了问题, 接收端口无效,这可是大问题,于是重点又转移到了这边.第二天,我们开始检查问题,首先程序肯定没有问题,由于我在自己曾经买的单片机上 模拟过,完全能实现.然后就是线路的问题,经过

17、各个点的仔细检查,没有发现问题.设计 进度由此而停滞不前.哪天老师检查完后,也没有说是什么原因,我在那里摆弄了半天,最终长吸一I】气,准 备放弃.那时候不知为什么把其中的一根线换了个接I I,竟然奇迹般的成功了.最后发现是 通信总线的接线错误.这一卞可给了我重重的一击,由于我之前一直认为这边的接线是准确 无误的.后来完善要求的时候我们正好也解决了按键的问题.从开始到现在,所有的问题都解决 To总结起来,做课程设计之前一定要对自己的课题感兴趣,实践中要不断地学习完善自己, 鼓励和相信自己,遇到问题要科学的解决,不要想当然.当真正做出成果的时候就会发现, 其实也不难.第三局部3参考资料1张毅刚主编

18、.?单片机原理及应用?第一版.高教出版社.20032程德福林君主编.?智能仪器?第二版.机械工业出版社.2021习杜宇人主编.?现代电子测量技术?第一版.机械工业出版社.20214侯殿有主编.?单片机C语言程序设计?.人民邮电出版社.2021实物图发送端01too Jo凿ffiE5JanVah ft*1? cii»JglBG QGrnlHe 一J20ralos a 0 0 0 2E5J备d13- 世>: frll 八"总Z- 少 0tfI接收端厂"：J c：CCCC00000ococooO C C r- 9 9*fiOOOCCOOOCCCCC9C9C0C0G

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20、dcAstdio.hv define uchal unsigned chai, define UErunslgncd UU sbir alHpl'o八 sbir a2Hpl>li sbir a3Hpl>2 八 sbir a4Hpl>3 八 sbir a6Hpl>6 八 sbir a5Hpl>7 八sbit bl=POz O;sbit b2=P0Al;sbit b3=P0A2;sbit b4=P0A3;sbit fs=P3A7;void delay(unsigned int delaytime)延时程序unsigned intj=O;fbr(; delavt

21、mie>0: delaytime 一)for(j=0j<125j+)；void main()mt w=O、x=O,y=0、z=O;TMOD=0x20;设置为定时器1方式2THl=0xfd;装初值,波特率设为9600TLl=0Xfd;EA=1;开总中断ES=1;开串口中断SCON=0x50;串丨1限制存放器设置,方式1、开串丨1接收.SM0=0;SMl=l;REN=l;2PCON=0x80;TR1=1;PO=Oxff;开启定时器1中断/POI I清零wlule(l)亮灯算法if(!al) delay(20); if(!al) w+=l; if(w!=O) bl=O; if(!a2) delay(20);if(!a2)x+=l;if(x!=O)b2=0; if(!a3) delay(20);if(!a3)y+T; if(y!=0) b3=0;