医院病房无线呼叫系统设计和实现 计算机专业

1、目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc4589 摘要 PAGEREF _Toc4589 IV HYPERLINK l _Toc5050 ABSTRACT PAGEREF _Toc5050 5 HYPERLINK l _Toc24535 1、绪论 PAGEREF _Toc24535 6 HYPERLINK l _Toc3875 1.1课题的背景 PAGEREF _Toc3875 6 HYPERLINK l _Toc28101 1.2病床呼叫发展状况 PAGEREF _Toc28101 6 HYPERLINK l _Toc22011 1.3研究的主要内容 PAGEREF

2、_Toc22011 6 HYPERLINK l _Toc29685 2、总体方案设计 PAGEREF _Toc29685 7 HYPERLINK l _Toc11619 3、芯片资料简介 PAGEREF _Toc11619 8 HYPERLINK l _Toc16758 3.1无线收发模块 PAGEREF _Toc16758 8 HYPERLINK l _Toc5335 3.1.1nRF24L01概述 PAGEREF _Toc5335 8 HYPERLINK l _Toc14804 3.1.2 引脚功能及描述 PAGEREF _Toc14804 8 HYPERLINK l _Toc17325

3、3.1.3 工作模式 PAGEREF _Toc17325 9 HYPERLINK l _Toc31010 3.1.4 工作原理 PAGEREF _Toc31010 10 HYPERLINK l _Toc26489 3.1.5 配置字 PAGEREF _Toc26489 11 HYPERLINK l _Toc6467 3.2LCD1602液晶显示模块 PAGEREF _Toc6467 12 HYPERLINK l _Toc21157 3.2.1LCD1602的特性及使用说明 PAGEREF _Toc21157 12 HYPERLINK l _Toc10925 3.3 STC89C52单片机简介

4、PAGEREF _Toc10925 15 HYPERLINK l _Toc1217 3.3.1 单片机的引脚功能描述 PAGEREF _Toc1217 15 HYPERLINK l _Toc17390 4、硬件系统的设计 PAGEREF _Toc17390 17 HYPERLINK l _Toc598 4.1硬件系统设计总体方案 PAGEREF _Toc598 17 HYPERLINK l _Toc26307 4.2单片机最小系统 PAGEREF _Toc26307 18 HYPERLINK l _Toc24637 4.3单片机的时钟电路与复位电路设计 PAGEREF _Toc24637 19

5、 HYPERLINK l _Toc11906 4.4液晶显示模块 PAGEREF _Toc11906 19 HYPERLINK l _Toc18122 4.5按键模块电路 PAGEREF _Toc18122 20 HYPERLINK l _Toc6940 4.6电源模块 PAGEREF _Toc6940 20 HYPERLINK l _Toc4949 4.8无线传输模块 PAGEREF _Toc4949 21 HYPERLINK l _Toc9489 5、软件系统的设计与系统功能实现 PAGEREF _Toc9489 22 HYPERLINK l _Toc13016 5.1软件设计原则及编程思

6、路 PAGEREF _Toc13016 22 HYPERLINK l _Toc27134 5.2主程序流程图设计 PAGEREF _Toc27134 22 HYPERLINK l _Toc26309 5.2.1 发送部分 PAGEREF _Toc26309 22 HYPERLINK l _Toc32439 5.2.2接收部分 PAGEREF _Toc32439 22 HYPERLINK l _Toc27966 5.3子程序设计 PAGEREF _Toc27966 23 HYPERLINK l _Toc6916 5.3.1无线发射模块软件设计 PAGEREF _Toc6916 23 HYPERL

7、INK l _Toc4177 5.3.2 无线接收模块软件设计 PAGEREF _Toc4177 25 HYPERLINK l _Toc13438 5.4调试步骤 PAGEREF _Toc13438 25 HYPERLINK l _Toc31728 5.5实验结果 PAGEREF _Toc31728 26 HYPERLINK l _Toc2335 6、总结评价 PAGEREF _Toc2335 26 HYPERLINK l _Toc30899 致谢 PAGEREF _Toc30899 27 HYPERLINK l _Toc24447 参考文献 PAGEREF _Toc24447 27 HYPE

8、RLINK l _Toc22959 附录1从机整体电路原理图 PAGEREF _Toc22959 28 HYPERLINK l _Toc12762 附录2主机整体电路原理图 PAGEREF _Toc12762 28 HYPERLINK l _Toc7641 附录3从机元器件清单 PAGEREF _Toc7641 29 HYPERLINK l _Toc25162 附录4主机元器件清单 PAGEREF _Toc25162 29 HYPERLINK l _Toc2524 附录5主机源程序 PAGEREF _Toc2524 30 HYPERLINK l _Toc18914 附录6从机源程序 PAGER

9、EF _Toc18914 34摘要 病房呼叫系统在一定程度上能够实现相关医护人员与患者以及相关家属进行切实有效的沟通，其在相关病房以及养老院等方面具有广泛的应用前景，能够确保护理的及时性以及高效性。该系统性能程度的好坏在一定程度上关乎到患者的安危，因此受到广大医院所青睐。在确保稳定运行的情况下力求操作便捷。本文基于单片机完成了相关呼叫功能的系统性设计，在此过程当中还对相关硬件电路以及软件程序进行了有效分析。信号的传送是依靠模块进行无线传输的，其具体操作是从机对相应的床号进行有效采集并反馈给相关主机，一旦主机接到来自于从机的信号以后，便去激发蜂鸣器进行报警，与此同时二极管也进行相应的发光提示，则

10、证明有患者寻求援助，只要有人对主机上的呼应键进行操作，便会使相应的呼叫警报解除，从而实现相关数据的远距离及时传送。本文主要针对主机完成信号接收并报警以及从机检测进行展开设计。在满足各方面需求以及确保性能稳定的前提下，还应具备耗材量低、结构紧凑、距离范围广、传递效率高等方面的特点，针对于无线技术的应用具有一定的创新性。关键字：nRF24L01、STC89C52单片机、无线病床呼叫 ABSTRACTThe ward call system can realize the effective communication between the relevant medical staff and t

11、he patients and related family members to a certain extent. It has broad application prospects in relevant wards and nursing homes, and can ensure the timeliness and efficiency of nursing. The degree of performance of the system is related to the safety of patients to a certain extent, so it is favo

12、red by the majority of hospitals. It is easy to operate while ensuring stable operation.In this paper, the system design of related call functions is completed based on the microcontroller. In this process, the relevant hardware circuits and software programs are also analyzed effectively. The signa

13、l transmission depends on the module for wireless transmission. The specific operation is that the slave machine effectively collects the corresponding bed number and feeds back to the relevant host. Once the host receives the signal from the slave, it will activate the buzzer. The alarm, at the sam

14、e time, the diode also performs corresponding illumination prompts, which proves that the patient seeks assistance. As long as someone operates the response key on the host, the corresponding call alarm will be released, thereby realizing long-distance and timely transmission of relevant data. This

15、paper focuses on the host to complete the signal reception and alarm and the slave detection to expand the design. Under the premise of satisfying various requirements and ensuring stable performance, it should also have the characteristics of low consumables, compact structure, wide range of distan

16、ce and high transmission efficiency. It is innovative for the application of wireless technology.Key words:NRF24L01, STC89C52 microcontroller, wireless sickbed calling1、绪论1.1课题的背景最近几年来看，人们的生活水平在某种程度上得到了有效改善，人们对各方面的物质水平以及相应的服务水平的追求也越来越高，尤其是在医疗服务水平方面，这就需要相关医护人员在对患者进行服务的时候具有一定的及时性，这个环节的有效实施可以说是提高医院服务质量

17、的重中之重，在一定程度上相关医护人员对突发状况的应变也需要有效提升。病人突然出现突发状况，再向相关人员进行求助的时候往往会存在一定的时间差，由于这个时间差的存在可能导致最佳治疗时机的延误，最终酿成大祸，无药可医直至死亡的现象时有发生。为了有效压缩这种不良现象的产生，普遍适用的临床呼叫仪器的开发成为当前相关领域研究的热点问题。性能良好的医护呼叫仪器作为辅助支撑，不仅能够在很大程度上医院的相关管理水平有效提升，而且还能有效降低医护人员的精神疲劳强度。所谓的临床呼叫是将病床信息有效传送的重要方式之一，在此过程中可以将相关病人或者家属的相关请求信号准确无误，并及时传递给相关医生或者医护人员。并在相应主

18、机上一定的预警，由此可见，这是有效提高护理水平的必需品。该系统性能程度的好坏在一定程度上关乎到患者的安危，在确保稳定运行的情况下力求操作便捷。基于电力线载波以及单片机完成相关通讯工作，并结合计算机的实时监控便可在一定程度上设计出兼具呼叫存储并存的专门化临床呼叫系统，从而在最大限度上满足相应的护理以及管理需求。1.2病床呼叫发展状况截止到目前为止，基于相关应用的视角出发已经实现了相应的商业化运作模式。在我国相关的呼叫服务模式当中，在某种程度上已经逐步完成了单纯客户服务到混合型模式的巨大转变。这不仅是市场相关需求所导致的结果，也是相关技术进行发展与完善的必然产物。传统形式的人为管理模式已经迈向了智

19、能化、信息化。所谓病床呼叫系统在某种程度上就可实现相对智能化的管理，在此过程中呼叫、发出报警以及相关信息存储并进行相应的显示，可以为医院以及患者在很大程度上带来安心便捷的服务效果。拒不完全统计在我国当中，目前存在大大小小的医院足有余个，其中具备自己相对独立的信息管理系统的相关医院仅占3成左右；再往更深的角度出发，具备前端电话接入能力的就少之又少了。当前市面上这种呼叫系统形式类型繁多，而且各种功能参差不齐，但是根据信号的传输形式可将其有效分为两类，即有线与无线的形式。传统类型的有线式呼叫系统一般结构相对复杂，多数采用分级传输的形式，不仅成本相对较高体积庞大，在实时性方面效果也不佳，除此之外，安装

20、调试较为困难而且故障率很难保证。无线形式的可靠性又很堪忧，与此同时，相应的无线电波在某种程度上还会对其他仪器产生干扰效果，当前的应用还局限于有线式。1.3研究的主要内容本文在进行具体设计的过程当中应用了旗下的射频芯片，其相应的工作频段为，主控芯片采用单板机对相关数据传输进行有效控制。相对而言该设计理念不仅能够满足于低成本、低能耗，在一定程度上还能实现切实有效的高速传输，除此之外，软件编程相对容易，最重要的就是通讯方面能够确保稳定可靠。整体系统可以归结为主从二机，有效利用模块的无线数据收发功能，其中超声波无线测距的核心部分为主控芯片。从机的功能在于相关测距的检测工作，再经由主控芯片进行加工处理，

21、在凭借无线模块将相关数据信号传递给主机。在此过程中，其也基于对从机的信号进行有效接收，再传递给主控芯片进行相应处理加工，最终得以在当中进行显示。凭借主机当中的三个按键即可完善报警距离的预置。其中包括参数设定键以及加减键。对其进行长按可以将点动转化为连续操作，操作相对较为便捷。其工作原理为一旦检测结果低于预置的距离，便执行相关报警工作，蜂鸣器以及二极管联合作用。主控芯片采用，单板机的发展势头极为迅速并且具体应用也相对较为广泛，这与其所构成的系统特性始终脱离不了干系，即： 可靠性方面极为稳定。 相关系统的构建工作相对容易并且结构较为紧凑。 性价比高物美价廉，除此之外系统还具备一定的柔性特征。针对于

22、主控芯片可以进行两个最小系统的搭建（其一实现对发送的管控，其二实现就收部分的管控）。2、总体方案设计本文所设计出的病床无线呼叫系统是利用模块进行无线传输得以实现的，具体可以分为主机与从机两大块。其中型号为的无线集成模块产自于挪威旗下，利用它可以进行无线以及较远间距的信号传送。其中相应的主机能够完成相关信号的接收并在此基础上进行有效处理，将加工后的数据传递给显示屏并做出相应的报警提示；而丛机是在发射信号端也就是病床这边进行相关数据的采集并执行发送功能。在此过程中可以保证以内信号不发生失真，当主机内部完成从机所发送相关信号的接收过程，在此便会对蜂鸣器以及二极管执行相应的控制并伴随着声光形式的报警，

23、目的在于对患者的呼叫进行相关提示，一旦相关人员对主机上的呼应按钮进行操作即可消除对应病床的警报。不仅在一定程度上能够完成自动重发，还能够对所收发的信息进行识别与校验，该产品还存在一种模式，在该模式下能够兼容自动从发与相关应答功效，此外不用再去引入相关的单元。根据病床呼叫所需实现的预期目标，可以将构成该系统的各个模块进一步确定，即：主控芯片、发送、无线收发、按键、电源与光声警报以及屏幕显示电路等方面。如图1所示所建立的呼叫系统整体框架。 STC89C52主控制器nRF24L01发射模块nRF24L01接收模块STC89C52主控制器液晶显示电源模块电源模块病号呼叫声光报警按键模块距模块 图1病床

24、无线呼叫系统结构框图3、关于芯片的相关简介3.1无线收发模块拟采用型号为的无线集成模块以及相应的外围电路其产自于挪威旗下。在一定程度上能够实现相关射频的收发，其工作频段也很人性化，采取国际通用形式的，大约在，电压可以根据实际情况在这个范围选取。在数据录入方面可以采取高速形式，具体可以实现的写入，在数据传输方面也可实现最高，在此基础上还能够兼容自动从发与相关应答功效，在一定程度上简化了集成量。该产品还搭载一种模式，可以有效利用编程手段进行通频以及输出功率进行相应的配置，当情况下进行发射信号时，其工作的电流仅仅为，接收端的电流值也不过，在此过程当中不仅可以将功耗最大限度的压低，还有空闲与掉电等模式

25、可供选取在某种程度上可以为编程带来一定的便捷操作。3.1.1关于的相关概述 是当前市面上较为成熟的单片形式的射频芯片，其工作频段采取国际通用形式的，大约在，在其内部还集成配备了功放、频率集成、晶体振荡器以及相关调制器等相应模块，该产品还搭载一种模式，可以有效利用编程手段进行通频以及输出功率进行相应的配置，当情况下进行发射信号时，其工作的电流仅仅为，接收端的电流值也不过，在此过程当中不仅可以将功耗最大限度的压低，还有空闲与掉电等模式可供选取在某种程度上可以为编程带来一定的便捷操作。其具体特性如表1所示：表1特性说明 3.1.2 针对于引脚功能进行相关描述 如图2所示具体封装形式、相关引脚的排布及

26、其功能介绍。 图2 封装框图表2相关引脚说明 3.1.3 相应的工作模式 如表3所示，仅需对内部的相关寄存器进行有效配置就可以实现接收、发送、掉电这几种相应的工作模式。 寄存器当中 其中表里所提及到的待机模式1在具体应用的过程当中能够使相应的电流损耗切实有效降低，但值得注意的是这种情况下晶体振荡器依然能够持续进行工作；当芯片内部寄存器呈现出空状态的时候，还需将的相关状态置为1便可进入待机模式2；在待机的情况下，相应设置好的控制字还会进行有效保留，不用在对其进行赋值。耗电量最少的也就是所谓的掉电模式，但是在这种情形下就不会再进行运作了，同样，相应设置好的控制字也会有所有效保留。3.1.4 具体工

27、作原理 当其在进行具体数据发射的过程当中，第一步要做的就是对进行相应的配置使其工作在发射模式下，根据具体需求对接收信号的相关物理地址以及相关数据依次基于时序录入到内部相应的缓存区，在此过程当中需要借助口进行录入，值得注意的是必须保持为相应的低电平时才能进行的连续录入，仅需录入一次就可以实现有效发射，这些任务完成以后，就可以对进行相应的置位并需要完成保持以上，相关数据便会在延时以后完成发射；倘若将自动应答模式进行开启，一旦完成相应数据的发射就会来到接收模式下，在此需要注意的是必须使自动应答与之前设置的TX_ADDR地址具有相对的一致性。躺若相关应答已经收到，便会跳转到自动重新发送，假设重发的次数

28、达到饱和，相应的便会置为高电平，在此过程当中，内部信息也会进行有效存储；只要与其中的一个成为高电平，且把持为低，系统便会立即进行中断，并且会有相应的信息传达到当中。最终完成成功发射以后，倘若依旧保持为低电平，此时便会立即进入到空闲模式1；相应的堆栈里面依然存在相关数据的话，并且保持为高，则会转入下一阶段的数据发射；反之相应的堆栈里面呈现空状态即可跳入到空闲模式2。当其在进行具体数据接收的过程当中，第一步要做的就是对进行相应的配置使其工作在接收模式下，需要等待的相关延时，即可进入待收状态。一旦能够有效检测到以及相应的有效地址，便会把相应的数据进行有效保存到内部，相应的中断标志位也会被置为高电平以

29、及将拉低，即可实现有效中断，便会对下达相应接收通知。倘若此刻保持自动应答处于开启状态，便会自动将应答信号进行相应的反馈。最后完成成功数据接收以后，倘若将的值拉低，就会跳转到空闲模式1。值得注意的是，再往相应寄存器当中录入数据的同时要保持其工作在掉电或者待机的情况下，如图3、4所示相关读写时序图。 图3 读操作相关时序图图4 写操作相关时序图3.1.5 相关配置字 所谓的 作为一种能够进行串行通讯的有效接口，理论上其数据进行有效传输的速度最高可达到左右，但是值得注意的是，在进行相应的传输过程当中，内部原理凭借低字节为媒介，先将数据送到低字节当中，在进行向高字节的传输工作。对于所要传输的单字节数据

30、来讲，还需保证先传高位再送低位的原则。与在一定程度上产生关联的指令仅有八个，在具体应用的过程当中需要经由模块上的进行相应的输入。所接收的相关数据或者状态信息也是来源于的。模块内部的各个配置字均可依据相应的寄存器来完成相关的定义工作，与此同时，也可以实现对这些寄存器的相关访问。如表4所示其内部相对较为常用的寄存器说明。 表4：常用形式的配置功能寄存器 3.2液晶显示功能集成模块3.2.1相关特性以及相关说明型号的液晶显示器不仅具备价格低廉，其还所具有的能耗低、寿命长等多种优点，在各个领域当中被广泛应用。经过前文的相关论述，本文所进行的设计当中选用了1602液晶显示模块，该模块最多能够一次性分两行

31、显示总共32个字符。能够正确显示一些简单的汉字以及各种数字与英文字母。该类型的屏幕被广泛应用在了各种各种自动化设备当中，能够很好地显示各种字符。由于其所具有的汉字库比较有限，因此需要显示库中没有的汉字时，首先需要获取欲显示内容所具有的子模数据，然后再将相应的数据放置的液晶的存储器当中。根据相关资料显示，在单片机所构成的控制系统当中引入相关显示器去监测输出状况存在以下形式的有点：首先，液晶显示器受到相关信号激励以后在一定程度上会呈现出相应的色斑与亮度，可以在相对稳态的程度上进行发光，这一点就不同于那种类型的显示器，其需要实现持续有效刷新才能将亮点近似保存。由此可以看出其具备画质高不闪屏的优良特性

32、。其次，再有就是大部分都是以数字形式存在的，这便在无形之中与单片机更为兼容，从而达到相对可靠的功效，而且操作起来也十分便捷。再次，其工作原理是凭借相关电极的控制手段改变液晶分子内部状态来实现相关显示功能的，因此在一定程度上要比传统类型的重量要小很多。最后，在其内部耗电的主要部件大致也就是电极与相关驱动的，相对而言，耗电量方面是极为低能耗的。如图5、6所示，液晶屏实物图。 图5 液晶屏正面 图6 液晶屏背面（1）引脚说明：具体引脚说明如表5所示：表5 相关引脚说明相关引脚具体说明 在上述表3内容当中，需要注意如下的几点：（1）该器件第3脚的主要用途为进行显示器对比度的调节，但由于电源的不同会导致

33、对比度产生相应的变化，因此一般情况下会使用一个电位器对其进行相应的调节。（2）该器件第4脚的主要用途为进行寄存器的选择，在高电平时会选择数据寄存器，而在低电平时会选择指令寄存器。（3）该器件第5脚在电平时会选择读，低电平则反之。（4）当第6脚当中的信号从1变为0的时候，开始执行液晶模块当中存储的命令。（2）的相关地址映射以及相关指令说明内部的相关字符存储形式种类极为丰富，高达160多种形式，譬如阿拉伯数字、日文、英文以及常用符号等，在此过程当中任意一个字符都有与之相对应的代码对号入座，比如说对应于，模块内部仅需将相应的地址配置为即可呈现出字母。对其进行相应的读写以及光标的操作均可依据编程指令得

34、以实现，具体相关指令说明如表6所示。 根据相关资料可知该模块在某种程度上可以称之为慢显示器件，因此在进行相应指令执行前应做好充分的准备，即对忙标志位进行有效核对，在此过程中倘若其呈现出低电平，则可代表此刻不是很忙，反之相应所需要执行的指令便会完全失效。任意一个字符都有与之相对应的代码对号入座，因此必须使用相应的字符地址去执行字符的相关显示工作。如图7所示的内部线显示地址： 举例进行相关说明，第二行的开头对应的字符地址为，是不是仅需利用外部设备敲入光标便会跳转到相应的位置呢？显然不是这样的，这是由于录入的相关显示地址过程当中在一定程度上必须使相应的最高位置位，也就是说在实际操作的过程当中满足。要

35、想对其进行有效的初始化必须对其相应的显示模式进行预先配置，在进行相关数据显示的过程当中其光标在一定程度是可以实现自动右移，根部不需要进行人工干预。除此之外，每次进行相应指令执行前应做好充分的准备，即对忙标志位进行有效核对，在此过程中倘若其呈现出低电平，则可代表此刻不是很忙，反之相应所需要执行的指令便会完全失效。内部的相关字符存储形式种类极为丰富，高达160多种形式，譬如阿拉伯数字、日文、英文以及常用符号等，在此过程当中任意一个字符都有与之相对应的代码对号入座，比如说对应于，模块内部仅需将相应的地址配置为即可呈现出字母。3.3 STC89C52单片机简介 本课题采用主控芯片，该芯片成本方面价格低

36、廉、空操控性能良好、稳定性也是很不错的，而且片内资源相当丰富，他的里面有很大字节的只读存储器，以及256字节的RAM，各部分器件采用的存储技术也是非易失的，而且片内含有8位中央处理器和Flash的存储单元，所以说如此强大的单片机可以帮助我们应用在更多的场合中。本文所选用的主控芯片内部引脚数量相对丰富，高达40余个可用的引脚，在这之中存在着32个双向输入口，还有两个外部中断的端口，2个读写口，全双工的串行通信口有2个，16位的定时计数器有3个。 STC89C52的封装形式一共有三种，在一定程度上可以适用在一些具有不同需求的各种产品之上。该芯片控制电路再引入晶振和复位电路便可有效组成最小系统，通过

37、课程学习已经了解到，开发板的基本组成单元就是最小系统本身。3.3.1 关于主控芯片的各个引脚功能进行相关描述 下面针对于各个引脚的相关功能进行有效介绍：1）主电源引脚，与外部电源的正极进行连通；，与外部电源的地端进行连通；2）外接晶体或外部振荡器引脚，该引脚的作用为与外部晶振进行连接，在一定程度上能够起到相应的放大功效，所以如果设计中使用了外部振荡器，那么这个引脚需与地端相连接。，它接的是外部晶振的另外一个引脚。在单片机内部借的是内部的时钟电路的输入端，和反相放大器的输出端。所以当用外部振荡器的时候，这个引脚应该借的是外部振荡器所对应的输出端口。3）控制信号线，在使用过程当中有效利用该引脚输入

38、可以实现切实有效的硬件复位，当向其中输入一个复位形式的信号，内部RAM备用的电源输入端口。，即为锁存器控制引脚，通过使用锁存从P0口输出的低8位地址。当对单片机内部进行编程过程当中，从该引脚进行相应编程来有效把控相关脉冲的输入。4)多功能I/O口引脚8052单片机的I/O口一共有4个，分别就是我们常见的P0,P1,P2和P3口，而每一组I/O口都可以单独的作为输入/输出端口，在这当中：，该端口覆盖单片机的32脚至39脚，可以进行数据的输入以及输出，属于是具有三态的双向传输端口。该端口能够对8个门电路进行驱动。，该端口覆盖单片机的1脚至8脚，属于是具有三态的准双向传输端口，该端口能够对4个门电路

39、进行驱动。如果在使用中把这个端口用作输入线，那么首先就需要令单片机对口锁存器进行写入1的操作，该口能够通过编程的方式令其进行数据的输入或者输出。，该端口覆盖单片机的21脚至28脚，属于是具有三态的准双向传输端口，该端口能够对4个门电路进行驱动。该端口能够作为输入或者是输出口进行使用。，该端口覆盖单片机的21脚至28脚，如果该端口作第一功能进行使用，那么它可以发挥与P1口同样的作用；如果该端口做第二功能使用，那么不同位所具有的用途是各不相同的，详情见表7：表7 P3口的第二功能表 4、硬件系统的搭建4.1硬件系统搭建的整体方案本文所设计出的病床无线呼叫系统本质就是患者可以有效利用按键去寻求相关医

40、生或者是护士的援助，整体系统可以归结为主从二机，有效利用模块的无线数据收发功能，其中超声波无线测距的核心部分为主控芯片。从机的功能在于相关测距的检测工作，再经由主控芯片进行加工处理，在凭借无线模块将相关数据信号传递给主机。如图8所示超声波测距总体原理图。 如图9所示，展示出了该系统主机收发原理图，信号的传送是依靠模块进行无线传输的，其具体操作是从机对相应的床号进行有效采集并反馈给相关主机，一旦主机接到来自于从机的信号以后，便去激发蜂鸣器进行报警，与此同时二极管也进行相应的发光提示，则证明有患者寻求援助，只要有人对主机上的呼应键进行操作，便会使相应的呼叫警报解除，从而实现相关数据的远距离及时传送

41、。图9 病床无线呼叫系统主机电路图4.2单片机最小系统 图10 单片机最小系统模块 由如图10所示展示的的最小系统能够看出，该系统由电源、复位、晶振三部分三部分的电路所构成。在这之中，晶振电路当中包含了以及两个电容，大小均是30pF，和晶振X1，大小是12M。在这里，使用电容使得晶振的起振变得更加容易。一般情况下能够将晶振取为24M，其所取的值的大小与单片机内部的相应执行速度在一定程度上呈现成正比关系。因此在进行具体电路的设计过程当中，可以将晶振与主控芯片之间的间距最大限度的减小，便可有效改善执行速率。通过情况下使用5V的直流电源对单片机进行供电，目前较为常用的为USB接口，可以使用电脑的US

42、B口或者是充电宝等作为电源使用。除去单片机的这3个核心部分以外，还有一些其他的外部电路。因为上面的P0口属于漏极开路输出口，所以需要在该端口外接上一个的排阻，这样的修改能够令该端口变为普通的输入/输出口，在本文所进行的设计当中使用该端口对液晶输出相应的数据。除此之外，还有还有一点值得注意，就是如果接高电平的话，那么一旦对单片机进行了复位的话，就会从其内部当中的初始地址进行程序的执行；相反，在其接低电平的时候，是从外部的初始地址进行执行的。因为在本文的设计当中将所需的程序放置在了单片机的内部存储当中，因此需要对EA接高电平。4.3单片机的时钟电路与复位电路设计 如图11所示系统内部时钟电路。所谓

43、的复位电路还是比较好理解的，跟我们的电脑重启很相似。那我们的单片机其实也是一样的原理，在单片机系统处于工作的状态时，如果因为一些干扰而导致程序出现乱套，在按下复位键的时候，单片机当中程序会重新开始执行，本文所设计的内容当中的复位电路如图12所示使用了一个极性电容以及一个10K的电阻所组成，由于电容的电压不能进行突变这一特性，所以当我们给单片机供上电之后，复位电路的复位引脚会处于高电平状态，并且它的持续时间是变化的，由电路中的RC值来决定的。以常见情况来说，当复位引脚置高电平之时，通常情况下如果持续时间超过了两个周期，就会进行复位，因此对RC的值进行合适的选择能够尽可能地令复位的可靠性得到保证。

44、图11 时钟电路图12 复位电路4.4液晶显示模块由图13能够看出，模块的1、2脚分别连接了电源以及地端，为屏幕工作供能。通过3脚与电位器相连实现进行屏幕对比度的调节，接着4引脚是连在单片机上面的P12脚，4引脚的是液晶的寄存器控制脚。5引脚是连在单片机的P13引脚上的，用来控制液晶的读写。而6引脚是连在单片机的P14引脚上，是液晶的使能脚。从第七脚到14脚一共8位总线接到了单片机的P0口上，15脚连接系统VCC，16脚连接系统GND，是液晶背光电源脚。图13 液晶显示电路 4.5按键模块电路键盘作为一种很重要的设备实现我们与单片机之间的沟通，通常情况下使用较多的键盘类型为独立键盘与矩阵键盘。

45、不同的键盘类型所具有的特点各部相同，需要根据实际的使用需求进行选择。一般常见的独立键盘结构比较简单，单片机程序的设计也相对比较容易，如果设计当中对于硬件的要求不高，可以选择这种键盘类型；与独立键盘不同，矩阵键盘的结构相对比较复杂，在进行单片机程序设计的时候其难度也比较大，不过这种类型的键盘相对于独立键盘来说对于端口的占用相对较少，所以在一些需要多个按键的设计当中使用矩阵键盘比较合适。在本文当中使用延时重复扫描法获取按键的内容，之所以采用延时法主要是因为“毛刺”脉冲通常情况下会持续几ms的时间，可以说是非常短的，相比之下我们在进行按键的时候所花费的时间要比其大的多得多，因此在按键动作被单片机检测

46、到以后，会稍微等待一小段时间再去进行电平的检测，如果此时检测到的电平与原来的相同，则说明键盘的动作为有效按键。因为在本文所设计的病床无线呼叫系统当中只需要用到五个键，键盘的电路图如图14所示。对于端口的占用也不是很多，因此使用独立键盘进行相应信号的输入。 图14按键模块电路图4.6电源模块如图15所示，本文所设计的病床无线呼叫系统需要引入 以及 的相关直流电源，其实仅需一个5V就足够了，通过芯片可以将其有效降为。图15 电源接口电路4.7声光报警电路的设计如图16所示，因为蜂鸣器需要比较大的电流才能够进行正常工作，而单片机能够进行的电流输出极其有限，因此在本文病床无线呼叫系统设计当中加入一个开

47、关三极管作为控制开关对蜂鸣器进行控制，经过综合分析选用了三极管，由于本文当中选用的是有源蜂鸣器，因此在进行蜂鸣器发生控制的时候只要令单片机进行输出高电平或者低电平就可以了，不需要连续的发出高低电平来让它工作，这也使得需要设计的单片机程序变得相对比较简单。因为本文的设计当中所选用的三极管为PNP型的，而默认状态下单片机所输出的信号为高电平，因此在进行通电的时候蜂鸣器会立即发生报警。图16声光报警电路4.8无线传输模块 本文所设计出的病床无线呼叫系统是利用模块进行无线传输得以实现的，其具体接线如图17所示。 图17 无线发射与接收模块接线图5、软件系统的设计与系统功能实现5.1软件语言及开发环境C

48、语言是一种计算机编程语言，它汇聚了很多语言的特点，如高级语言和汇编语言。这种语言在1972年的时候是由贝尔实验室的Dennis M. Ritchie推行出来的，过了六年，也就是1978年，C语言在一些不同体量的计算机当中都有了比较好的应用，它不但能够进行程序设计还能够进行应用程序编写。不仅在软件开发上能够用到C语言，在很多的科研中也开始慢慢的用到了C语言。现如今，C语言已经广泛应用于编写二维、三维图形、动画，以及系统软件。是一款基于C语言的多功能软件开发系统，其能够对51系列的所有单片机进行很好的兼容。不管是在功能上，还是结构和可读性上，C语言都比汇编有着很明显的优势，并且没有汇编难懂难学。K

49、eil通过一个集成开发环境将C编译器、宏汇编还有连接器和调试器，等等这些部分组合在一起。所以如果你使用C语言，那么Keil将是很好的一个选择，因为它有一个很强大的集成环境，还有仿真调试工具，在他们的帮助下，就算是通过Keil来汇编编程，也能够使得编程速度大大提升。5.2主程序流程图设计5.2.1 发送部分如图18所示，在此过程当中首先要对以及主控芯片进行相应的初始化，完后再进去切实有效的病床数据采集，并将结果反馈给主机。初始化检测病床号將病床号数据写入发射数组发射数据延时开始图18超声波无线测距发射部分总体流程图5.2.2接收部分如图19所示，同样首先也要对以及主控芯片进行相应的初始化，并将接

50、收结果显示在上。LCD1602液晶显示图19接收部分总体流程图5.3子程序设计5.3.1无线发射模块软件设计如图22所示完成相应的初始化操作，根据具体需求对接收信号的相关物理地址以及相关数据依次基于时序录入到内部相应的缓存区，并经一定的延时后发射。图20无线发射软件流程图5.3.2 无线接收模块软件设计如图23所示，第一步要做的就是对进行相应的配置使其工作在接收模式下，需要等待的相关延时，即可进入待收状态。一旦能够有效检测到以及相应的有效地址，便会把相应的数据进行有效保存到内部，相应的中断标志位也会被置为高电平以及将拉低，即可实现有效中断，便会对下达相应接收通知。图21无线接收软件流程图5.4

51、调试步骤首先，进行相关原理图的绘制其次，完成贴片工作再次，显示程序烧入主控芯片，观察再次，对相关按键进行测试再次，针对于进行收发测试最后，对声光报警进行相应测试5.5实验结果在实验平台搭建的基础上进行了相关动态指标进行了测定，其结果如表8所示： 在满足精度的情况下，本文所提出的呼叫系统还满足低能耗的指标。6、总结评价本文基于单片机完成了相关呼叫功能的系统性设计，在满足各方面需求以及确保性能稳定的前提下，还应具备耗材量低、结构紧凑、距离范围广、传递效率高等方面的特点，针对于无线技术的应用具有一定的创新性。参考文献 1 北京教育科学研究院.无线电技术基础M.北京：人民邮电出版社，2005.2 李文

52、忠,段朝玉 .短距离无线数据通信M.北京：北京航空航天大学出版社，2006.3 HYPERLINK /book/search_pub.php?category=01&key2=%C0%EE%D1%DE%BA%EC&order=sort_xtime_desc t _blank李艳红,HYPERLINK /book/search_pub.php?category=01&key2=%C0%EE%BA%A3%BB%AA&order=sort_xtime_desc t _blank李海华.传感器原理及其应用M.北京：HYPERLINK /book/search_pub.php?category=01&k

53、ey3=%B1%B1%BE%A9%C0%ED%B9%A4%B4%F3%D1%A7%B3%F6%B0%E6%C9%E7&order=sort_xtime_desc t _blank北京理工大学出版社，2010.4 傅扬烈. 单片机原理与应用教程M.北京：电子工业出版社,2002.5 HYPERLINK /search.aspx?catalog=01&key2=Guiyun t _blankGuiyun HYPERLINK /search.aspx?catalog=01&key2=Tian t _blankTian.Foundation and Application of Microcontro

54、llerM.北京：高等教育出版社, 2004.6 谭浩强.C程序设计M.北京：清华大学出版社，1999 .7 何希才, 薛永毅.传感器及其应用实例M北京：机械工业出版社，20048 Simon Haykin,Machael Moher，郑宝玉.现代无线通信M.北京：HYPERLINK :81/cgi-win/tcgif.exe?s1146g210210r50电子工业出版社, 2006.9 朱玉颖，蔡占辉.基于nRF24L01的远程温度检测系统设计J .通信与信息处理,2010,29(5):56-58.10 吉雷, 章优仕, 齐永龙. Protel99电子电路设计M成都:电子科技大学出版社,20

55、00.11 武庆生,仇梅.单片机原理与应用M.成都：电子科技大学出版社,1998.12 周航慈.单片机应用程序设计技术M.北京：北京航空航天大学出版社,1991.附录1从机整体电路原理图附录2主机整体电路原理图附录3从机元器件清单电解电容C1, C610uF2瓷片电容C2, C318pF2电解电容C4470uF1瓷片电容C5, C71042排针DC 5VHeader 22P发光二极管LED1，POWER3mm2 2.4G无线模块NRF24L01Header 4X21电阻R3, R52K2电阻R210K1触点开关RESET,病床1,病床2,病床3,病床4SW-PB5自锁开关SW1sw-灰色1单片

56、机座U1DIP-401单片机U1STC89C521稳压芯片3.3VU2LM1117-3.31晶振Y111.0592M1附录4主机元器件清单CommentDesignatorLibRefQuantity蜂鸣器BUUZERBUZZER1电解电容C1, C610uF2瓷片电容C2, C318pF2电解电容C4470uF1瓷片电容C5, C71042排针DC 5VHeader 21液晶LCD1602LCD16021发光二极管LED1,LED23MM22.4G无线模块NRF24L01Header 4X21三极管Q1S85501排阻R14.7K1电阻R2, R4, R5,R624电阻R310K1触点开关R

57、ESETSW-PB2自锁开关SW1sw-灰色1单片机座U1DIP-401单片机U1STC89C521稳压芯片.3.3VU2LM1117-3.31晶振Y111.0592M1附录5主机源程序#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCD_PINDATA P0 /数据端口定义 P2sbit RS = P14; /RS P07 sbit RW = P15; /RW P06sbit E = P16; /E P05sbit BUZZER = P11; /蜂鸣器输出端口sbit KEY = P

58、37; /呼应按键/* 函数名称 ： Delay(uint T)* 函数功能 ： 延时函数* 输 入 ： T-延时倍数 大小-065535* 输 出 ： 无* 说 明 ：*/void Delay(uint T)/T=10 延时10ms uchar i; for(T;T0;T-) for(i=200;i0;i-);/* 函数名称 ： WriteCOMDATA(uchar LCD_DATA,uchar N)* 函数功能 ： LCD1602写指令、数据函数* 输 入 ： LCD_DATA:指令或者数据 N：指令方式还是数据方式 N=0时，LCD_DATA为指令，N=1时，LCD_DATA为数据* 输

59、 出： 无* 说 明 ： */void WriteCOMDATA(uchar LCD_DATA,uchar N)Delay(10);E=1;RW=0;RS=N;LCD_PINDATA=LCD_DATA;E=0;/* 函数名称 ： void LCD_init(void)* 函数功能 ： LCD1602初始化操作* 输 入 ： 无* 输 出 ： 无* 说 明 ：*/void LCD_Init(void) WriteCOMDATA(0 x01,0);Delay(500);WriteCOMDATA(0 x38,0);Delay(10);WriteCOMDATA(0 x06,0);Delay(10);W

60、riteCOMDATA(0 x0c,0);Delay(10);/* 函数名称 ：void WriteChar(uchar Row,uchar Col,uchar Num,uchar *pBuffer)* 函数功能 ：在任意位置写指定个字符* 输 入 ：Row : 要写的字符所在的行，只能为1或2； Col : 要写的字符所在的列，只能为015 Num : 要写字符的个数 pbuffer : 要写字符的首地址* 输 出 ：无* 说 明 ：*/void WriteChar(uchar Row,uchar Col,uchar Num,uchar *pBuffer)uchar i;if(Row=1)R