模拟病房呼叫系统设计

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基于C语言的模拟病房呼叫系统设计

模拟病房呼叫系统设计

一、设计目的

通过设计模拟病床呼叫的程序，更加熟练掌握单片机C语言指令的使用，培养用单片机来实现一些电子设备运行的逻辑思路，为以后更好的使用单片机打下基础。

二、设计要求

模拟一个护理站下管8个床位，哪个病人要呼叫可以按键，相应蜂鸣器响，数码管显示：呼叫数量_床位号.要求：

1．6个数码管，正常情况下显示时间（时分秒），时间可通过按键调整。

2．有人呼叫则闪烁显示数量_床位号并蜂鸣器响，按应答键后继续显示时间。

3．若同时有多个病人呼叫则依次轮流显示：数量_床位号。

4、要求做出实物。

三、硬件电路设计

3.1系统结构框图

图3-1系统框图

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当单片机一上电时，数码管显示时，分，秒。并且可通过按键对时，分的调节。调节按键主要运用外部中断程序，其中时钟的显示是通过TO定时器定时1s和数码管显示电路主要运用动态扫描的方式以实现的。

此设计主要运用键盘扫描电路来设计病床号。当有按键按下时数码管由当前的显示时，分，秒，变为显示当前呼叫数量和呼叫床号，并且呼叫床号按呼叫顺序循环显示，程序中运用数组作为按键缓冲区，先存储按键键值然后实现动态显示。

当按下复位键后重新显示时，分，秒。并且清空按键缓冲区。

3.2STC89C52单片机芯片

89C52共有四个八位的并行双向口，即有32根输入输出口线。各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。

图3-2STC89C52集成芯片

89C52共有四个八位的并行双向口，即有32根输入输出口线。各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。

VCC（40引脚）：电源电压

VSS（20引脚）：接地

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P0端口（P0.0~P0.7，39~32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。

P1端口（P1.0~P1.7，1~8引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。P1口特点是输出锁存器，输出时没有条件。输入缓冲，输入时有条件，即需要先将该口设为输入状态，先输出1。

此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）

P3口为准双向口。可以字节访问，也可以位访问。

P3.0RXD,串行输入口。

P3.1TXD,串行输出口。

P3.2INT0，外部中断0的请求。

P3.3INT1，外部中断1的请求。

P3.4T0，定时器/计数器0外部计数脉冲。

P3.5T1，定时器/计数器,1外部计数脉冲。

P3.6WR,外部数据存储器写选通。

P3.7RD,外部数据存储器读选通。

RST（9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。

ALE（30引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

XTAL1（19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。

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3.3键盘扫描电路

图3-3按键扫描电路

病床呼叫按钮采用了矩阵键盘扫描的方式。按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。首先将列至零，主程序中扫描P1是否有键按下，如果有键按下执行子程序，先将列至零，扫描行然后置位行扫描列。

3.4数码管显示电路

图3-4数码管显示电路

数码管是通过锁存器573输出的。驱动573需要上拉电阻。通过P0口控制他的片选，以及数码管的位选，通过P2口控制数码管的段选，主程序中通过动态扫描以实现数码管的动态输出。

原理说明：

74HC573

的八个锁存器都是透明的D型锁存器，当使能（G）为高时，Q输出将随数

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据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，

新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O通道，双向总线驱动器和工作寄存器。

当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持；这个概念在并行数据扩展中经常使用到。

3.5系统电路原理图

图3-7系统电路原理图

所用器件如下如所示：

数码管：LD3461AS-SS22

锁存器：74HC573

单片机：AT89S52

上拉电阻：RESPACK-8

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四、软件

4.1程序设计

图4-1程序设计流程图

无人呼叫时，运用动态扫描方式利用定时器T0显示时间；有人呼叫时，运用数组作为按键缓冲区，先存储按键值然后动态显示按键床号。

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4.2子程序设计

图4-2子程序流程图

扫描P1口前四位是否有变化，变化的位数为按键床号所属的行数；扫描P1口后四位是否有变化，变化的位数为按键床号所属的列数。行列结合可知呼叫的病床号。

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五、实验结果图

仿真时间：

启动后系统会自动进入显示时间状态，此状态下S8、S9、S10三个按键分别能对秒、分、时进行加1设置，而S12、S13、S14三个按键分别能对毫秒、秒、分进行减1设置。按下S11便暂停显示。仿真时间如图所示：

图5-1仿真时间

有呼叫时仿真：在任意时刻按下S0至S7中的一个按键，蜂鸣器发出响声，进入显示病床号状态，左1显示呼叫总人数，右1闪烁显示病床号（若有多个人呼叫）。在按下复位键P37以前如有病人重复按键则只发出响声，不会改变呼叫总人数的显示。另外此状态下S8至S15处于无效无效状态，但时间计数仍未停止。

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图5-2仿真呼叫

倒计时秒表仿真:

在无人呼叫时按下S15便进入秒表时间设定状态，此状态下S8、S9、S10三个按键分别能对毫秒、秒、分进行加1设置，而S12、S13、S14三个按键分别能对毫秒、秒、分进行减1设置，设置完成后再次按下S15倒计时便开始。当计时结束后再次按下S15，便又回到了时间显示状态。两个状态互不影响。

图5-3倒计时秒表仿真

六、源程序

/*************************************************************

程序名称：病床呼叫系统设计

简要说明：无人呼叫显示时间，有人呼叫显示病床号及呼叫总人数。

P0，P2口接数码管显示，P1口接4*4矩阵键盘（键号0~15）。

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各键功能：0~7号按键：病床号0~7；

8~10号按键：秒，分，时加1调整键

12~14号按键：秒，分，时减1调整键

11号按键：暂停时间显示键

15号按键：倒计时的秒表

P3.6接蜂鸣器按键

P3.7病床复位键

编写：邢志杰

时间：2023年07月8日

最后修改时间：2023年07月10日

**************************************************************/

#includeAT89x52.h

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

voiddisplay();//显示时间子函数

voiddisplay1();//显示倒计时时间子函数

voiddisp();//显示呼叫病床总数及当前呼叫病床子函数

voidTime0();//定时中断子函数，用于改变时间参数

voidTime1();

voidrest();//初始化子函数，用于病床复位后

ucharcodeDSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,

0x77,0x7c,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x00};//共阴极数码管显示段码

sbitP36=P3^6;//接蜂鸣器

sbitP37=P3^7;//病床复位按键

voidDelayMS(uintx)//延时子函数

{

uchary;

while(x--)

for(y=0;y120;y++);

}

uchard[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//用于存放呼叫病床的显示段码

ucharg=0,j=0,log=0,CEN=0;//下面有详细说明

voidrest()//初始化子函数，用于病床复位后

{

g=0;//g计数：要显示的呼叫病床个数

log=0;//病床呼叫标志位，有人呼叫置1

P36=0;//接蜂鸣器，高电平响

CEN=0;//当前显示的病床号在数组d中的偏移量

for(j=0;j8;j++)//清空数组d

d[j]=0;

}

ucharhour=0,min=0,secon=0,tim0=0,hour1=0,min1=0,secon1=0,tim1=0;//时分秒的计数参数ucharwatch=0,t,KeyNo;//watch倒计时秒表标志位,KeyNo保存键号

voidKeys_Scan()//4*4键盘扫描得到按键号即床号：0~7存于KeyNo中,8~15号用于时间调

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整

{

uchartemp;

P1=0xfe;

temp=P1;

if(temp!=0xfe)

{

log=1;//病床呼叫标志

P36=1;//只要有病床呼叫蜂鸣器便发出响声

DelayMS(10);//延时

P36=0;//关蜂鸣器

switch(temp)

{

case0xee:KeyNo=0;break;

case0xde:KeyNo=1;break;

case0xbe:KeyNo=2;break;

case0x7e:KeyNo=3;break;

}

}

P1=0xfd;

temp=P1;

if(temp!=0xfd)

{

log=1;//病床呼叫标志

P36=1;//只要有键按下就开蜂鸣器

DelayMS(10);//延时

P36=0;//关蜂鸣器

switch(temp)

{

case0xed:KeyNo=4;break;

case0xdd:KeyNo=5;break;

case0xbd:KeyNo=6;break;

case0x7d:KeyNo=7;break;

}

}

P1=0xfb;

temp=P1;

if(temp!=0xfbg==0)//无人呼叫时才能进行时间调整

switch(temp)

{

case0xeb:KeyNo=8;

if(watch!=0)t=secon1;

elset=secon;

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if(++t=60)t=0;

if(watch!=0)secon1=t;

elsesecon=t;

break;

case0xdb:KeyNo=9;

if(watch!=0)t=min1;

elset=min;

if(++t=60)t=0;

if(watch!=0)min1=t;

elsemin=t;

break;

case0xbb:KeyNo=10;

if(watch!=0)t=hour1;

elset=hour;

if(++t=60)t=0;

if(watch!=0)hour1=t;

elsehour=t;

break;

case0x7b:KeyNo=11;TR0=~TR0;break;

}

P1=0xf7;

temp=P1;

if(temp!=0xf7g==0)

switch(temp)

{

case0xe7:KeyNo=12;

if(watch!=0)t=secon1;

elset=secon;

if(t--==0)t=59;

if(watch!=0)secon1=t;

elsesecon=t;

break;

case0xd7:KeyNo=13;

if(watch!=0)t=min1;

elset=min;

if(t--==0)t=59;

if(watch!=0)min1=t;

elsemin=t;

break;

case0xb7:KeyNo=14;

if(watch!=0)t=hour1;

elset=hour;

if(t--==0)t=59;

if(watch!=0)hour1=t;

//暂停计时

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elsehour=t;

break;

case0x77:KeyNo=15;watch++;//倒计时watch=1设定倒计时时间，

if(watch==2)TR1=1;//watch=2开始计时

if(watch==3)

{

watch=0;

TR1=0;

}

break;

}

//等待按键松开

P1=0X0f;

temp=P1;

while(temp!=0x0f)

{

P1=0X0f;

temp=P1;

if(log==1)//当前按键为病床按键

disp();//显示病床号及呼叫总数

elseif(watch==0)//当前按键为时间调整按键且无人呼叫

display();//显示时间

elsedisplay1();//当前按键为倒计时时间调整按键且无人呼叫

}

}

voiddisplay()//显示时间函数

{

P0=0xfe;

P2=DSY_CODE[hour/10];

DelayMS(1);

P0=0xfd;

P2=DSY_CODE[hour%10];

DelayMS(1);

P0=0xfb;

P2=DSY_CODE[min/10];

DelayMS(1);

P0=0xf7;

P2=DSY_CODE[min%10];

DelayMS(1);

P0=0xef;

P2=DSY_CODE[secon/10];

DelayMS(1);

P0=0xdf;

P2=DSY_CODE[secon%10];

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DelayMS(1);

}

voiddisplay1()//倒计时显示时间函数

{

P0=0xfe;

P2=DSY_CODE[hour1/10];

DelayMS(1);

P0=0xfd;

P2=DSY_CODE[hour1%10];

DelayMS(1);

P0=0xfb;

P2=DSY_CODE[min1/10];

DelayMS(1);

P0=0xf7;

P2=DSY_CODE[min1%10];

DelayMS(1);

P0=0xef;

P2=DSY_CODE[secon1/10];

DelayMS(1);

P0=0xdf;

P2=DSY_CODE[secon1%10];

DelayMS(1);

}

voiddisp()//显示呼叫病床总数及当前呼叫病床

{

DelayMS(1);

P0=0xfe;

P2=DSY_CODE[g];//显示当前呼叫病床总数

DelayMS(1);

P0=0xfd;

P2=d[CEN];//显示当前床号，CEN的值在定时中断中发生发生改变,实现一秒的闪烁显示，精华之处

DelayMS(1);

}

voidmain()//主程序

{

TMOD=0x00;//定时器T0方式0

TH0=(8192-4000)/32;//计时250*4ms=1s

TL0=(8192-4000)%32;

TH1=(8192-5000)/32;//计时250*4ms=1s

TL1=(8192-5000)%32;

IE=0x8a;//开T0,T1中断

PX1=1;

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TR1=0;//关T1

TR0=1;//初始化完毕

while(1)//主程序在此处循环

{

if(g!=0)//有人呼叫时，显示病床号

disp();

elseif(watch==0)//无人呼叫时，显示时、分、秒

display();

else//无人呼叫显示倒计时

display1();

//判断是否有病床呼叫

P1=0xf0;

if(P1!=0xf0)

{

Keys_Scan();//有呼叫则求得床号

for(j=0;j8;j++)//判断是否是重复按键若是则不再保存本次床号

if(DSY_CODE[KeyNo]==d[j])

{

j=8;

log=0;

}

if(log==1)

{

g++;

if(g==9)g=0;

switch(g)

{

case1:d[0]=DSY_CODE[KeyNo];break;

case2:d[1]=DSY_CODE[KeyNo];break;

case3:d[2]=DSY_CODE[KeyNo];break;

case4:d[3]=DSY_CODE[KeyNo];break;

case5:d[4]=DSY_CODE[KeyNo];break;

case6:d[5]=DSY_CODE[KeyNo];break;

case7:d[6]=DSY_CODE[KeyNo];break;

case8:d[7]=DSY_CODE[KeyNo];break;

}

}

}

if(P37==0)//按下病床复位键

rest();

}

}

voidTime0()interrupt1//显示时间

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{

TH0=(8192-4000)/32;//恢复初值

TL0=(8192-4000)%32;

if(d[CEN]==0)CEN=0;//精华所在之处，非常巧妙

if(++tim0!=250)return;

tim0=0;

CEN++;

if(CEN==8)CEN=0;

secon++;

if(secon==60)

{

secon=0;

min++;

if(min==60)

{

min=0;

hour++;