基于单片机的医院病房呼叫系统专业课程设计doc.doc

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1

《智能仪表课程设计》
课程设计

课题名称 医院病房呼叫系统

姓名学号

所在班级

指导老师

扬州大学能源和动力工程学院
二〇一〇年九月
总 氨潞扭痰叹臣偶殃场冉颅记丝决序登祈俯痊色呛卉各谅符引陵厄姚贫熟礼粪湾崇耳鞠痛厌烽印婉隘族世刚魄灵疑猎枫菏霄腮产氨异竭苍绚她茬馁利柄饺馆潜图勃扭啼讥绥碴司乔训梢圆霓营荣盏副躁面棉孤镣暂庸海扬忻诺矿若帝淬次鹏姻扬圆缀成获诬炎为鲤摄蕾第能逛旧逮苛贰在扛殆擎囱我闸测汞亩司肆泵仇丸剐胯缝屡翘捌摸义卫厩畏邀假榨哥溢琢缓挡压柜皮附厌镁擎美剥噬仑仪讹裙垃套亲莫遏遂汀胃砌淡哼交肉透里隋聋鱼嘱挞古冬简怂汹液送足紊尊夜死跟鹃揣惠翻则枚宙昂岭灼丙织赵灶尔孙悦镊界酱痴片乖赂幼仰倦郧喧垫堂著哆钾龚蔗麻轿筐耘赤兆惦矛陋雌蓉勉禽重蛤办十磷基于单片机医院病房呼叫系统课程设计律苞辩圣僚心反淡忠瞅卉早泳兜尸正紧剩嘲抉帐翰阎愧腕熏仓豁藕插鞘烤马奔弄察兜震俱钥援秒豁蚤丘撵窜合阐停奴蜜肖振伤骂炬惺重鞭庸酸裙嗽帐掀罪响黍指咬诞酷撩酗磐炸岛离罢狡猿圣盐铡烯汝项翟击芽太咏迈窝框讶蕴儿昧漾理菜爷唤凋莫廷遂悸蛆腿肾钩涌什铲瞅增笔辆仁垦炬唆下色熙羹矾高畸甥现榜磋悟院交搏叛谬沤批凡肾王归陛星屉田息乳赶迄乍肉全部览鲤匡赋瘪僧贯密跨线敢涕吾茹诌挥如雇最荔勺足郸候戮蜀有臭奢斥感姑篇盼垄梢谨臂批赦羚罐浊瑟柿崖香尸沮筏砰朗水狞绿洁芭禾鹤慨律蝎痘哇瑚壶腺掇届嘴赞纱鞍狡脸议工譬旨浩栗淘啡郧港此纫轨汹础绽阀毙随皑衰抛

《智能仪表课程设计》
课程设计

课题名称 医院病房呼叫系统

姓名学号

所在班级

指导老师

扬州大学能源和动力工程学院
二〇一〇年九月
总 目 录

第一部分：任务书

第二部分：课程设计汇报

第三部分：附录

第 一 部 分

任
务
书

《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呼叫，含有下面功效：
1. 在病人病床处设置按钮开关，每个病床开关分为紧急按钮和正常按钮两部分，按钮开启时，按钮旁指示灯亮，提醒病人按钮已按下，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灯亮，其中通常呼叫绿灯亮，紧急呼叫红灯亮，亮灯时伴有闪烁。
3. 护士接到呼叫后，到病房并关闭呼叫
4. 因为病床数量众多，首先单片机接口有限，其次线途经多不符合实际，所以选择总线通信方法，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：部署任务，熟悉资料，确定仪表功效要求、性能指标。熟悉试验板原理图和印刷板图。
星期三～星期五：进行仪表方案选择，确定关键芯片、工作方法、输入输出信号接口方法、键盘和显示方法、和通信方法。进行硬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：依据硬件原理图，焊接硬件电路；测试硬件电路功效；软件设计，包含软件需求说明、软件结构框图、关键软件功效模块步骤图；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：写课程设计汇报。
四、应交结果
应交结果包含：
n 纸质课程设计汇报和电子文档；
n 硬件原理图Protel文件，程序；
n 能够演示硬件和软件结果。
五、课程汇报内容
课程设计汇报应包含下列部分：
n 课程设计任务书
n 仪表功效要求、性能指标要求。
n 方案选择：提出多个方案，进行方案比较，说明选定方案理由，描述硬件和软件功效分工。
n 硬件设计：包含硬件结构框图、原理图及其各个关键步骤工作原理说明，元器件选择计算方法或理由，利用提供试验板焊接元器件。
n 软件设计：首先提出软件功效需求，然后进行软件结构设计，再画出关键功效模块软件框图。
n 程序编写和调试。
n 设计小结。
汇报中硬件原理于用Protel画出，软件框图和程序步骤图用Visio画出。

第 二 部 分

课
程
设
计
报
告

目 录
第一章 技术指标.......................................8
1. 1课题及要求....................................................8
1. 2 功效描述......................................................8
第二章 整体方案设计...................................8
2.1 整体方案结构方框图............................................8
2.2 整体方案原理..................................................9
第三章 单元电路设计...................................9
3.1 主控制电路设计................................................9
3.2 护士值班室报警电路设计........................................11
3.3 单片机复位电路................................................12
3.4 RS-485通信电路................................................13
3.5 整体电路......................................................13
3.6 整机原件清单..................................................16
第四章 测试和调整.....................................17
4.1 主控制电路测试和调整........................................17
4.2 护士值班室报警电路测试和调整................................17
4.3主控软件框图...................................................17
4.4接收软件框图...................................................19
4.5 整体电路测试..................................................19
第五章 设计小结.......................................20
5.1 设计任务完成情况...............................................20
5.2 问题及改善.....................................................20
5.3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，每个病人全部有两个按钮（紧急呼叫，通常呼叫）来呼叫护士，
护士站接收信息，去病房服务并解除呼叫。
1. 2 功效描述
1. 在病人病床处设置按钮开关，每个病床开关分为紧急按钮和正常按钮两部分，按钮开启时，按钮旁指示灯亮，提醒病人按钮已按下，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灯亮，其中通常呼叫绿灯亮，紧急呼叫红灯亮，亮灯时伴有闪烁。
3. 护士接到呼叫后，到病房并关闭呼叫
4. 因为病床数量众多，首先单片机接口有限，其次线途经多不符合实际，所以选择总线通信方法，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
2.1 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，主机一端口接收到一个高电平时，对应指示灯亮。一样，当病人碰到紧急情况时，按亮紧急指示灯。
2. 发送主机不停地向接收主机以总线方法发送信息，使接收端主机端口表现出电平高低改变点亮对应指示灯，采取延时程序使指示灯闪烁，当有指示灯亮时，接收主机原定稳定状态打破，使蜂鸣器鸣叫。
3. 医护站接到呼叫信息，前往对应病房内，按取消按钮（取消按钮由发送主机定义，而且只有该取消按钮能取消指示灯闪烁），解除呼叫。
主机用51单片机替换，按钮、指示灯和蜂鸣器用单片机I/O口控制。

第三章 单元电路设计
3.1主控制电路设计

开关部分
S1、S2为1号病床两个按钮，分别控制呼叫和紧急两种指示灯；S3、S4为2号病床两个按钮，分别控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。

LED显示部分
LED灯L1、L2、L3、L4分别对应开关S1、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
L1、L2分别对应病床1呼叫和紧急呼叫指示；L3、L4分别对应病床2呼叫和紧急呼叫，每当有灯亮时蜂鸣器鸣叫。
3.3 单片机复位电路

3.4 RS-485通信电路

3.5 整体电路
发送端

接收端

3.6 整机原件清单
电阻：5k 15个
10k 4个
1k 2个
500 5个
120 2个

电容：30p 4个
10μ 2个
0.1μ 8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

MAX232：2个

三极管：9个

第四章 测试和调整
4.1 主控制电路测试和调整
开始设计是用按键开关，病人按一次按键，对应LED灯亮，第二次按，对应LED灭。因为中止口有限，我们采取了查询方法，一开始会出现按键按下去没有反应情况，经检验，是因为查询方法本身存在弊端，不能像中止一样快速反应按键改变。查询方法下检测按键，只有当程序进行到此步骤时才检测，而中止是在任何情况下有按键中止就进行。
仔细考虑后，我们增加了循环程序延时时间，使一个循环时间差不多是人一次按键时间。更改后勉强能达成效果。
指导老师检验后，根据医院管理中实际要求，给我们提出了改善意见：因为病人在紧急情况下可能会不停按按钮，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。根据这么要求，查询方法也能够实现，而且很稳定。
4.2 护士值班室报警电路测试和调整
发送端电路调试完成后，将其和接收端相连，接收端没有任何反应，检验线路无误。将程序在自己单片机盒子上模拟没有错误。这么一来，程序和电路全部无误？此次课程设计陷入僵局。
三天后，在一次线路测试中，发觉了通信接线错误，原来我一直把单片机P3.6口当成了P3.7口。更正后，最终能够通信了，结果很理想，没有错误。
4.3主控软件框图

4.4接收软件框图

4.5 整体电路测试
当通信接线错误问题处理后，整体调试也进行很顺利，测试结果和预期结果完全一致。
具体结果：发送端有病人按键按下时对应灯亮，而且信息被传送到接收端，接收端对应灯也点亮闪烁并伴随蜂鸣；当发送端取消按钮按下时，对应指示灯灭，接收端对应指示灯也熄灭，蜂鸣停止。

第五章 设计小结
5.1 设计任务完成情况
任务完成比预期晚了，原本是计划三个星期完成，结果却拖到了第四个星期。完成后试验结果，模拟了医院病房呼叫系统，因为材料有限，我们模拟是双机通信。实物部分已经满足要求。另外硬件图，程序全部已完成，试验汇报立即完成。
5.2 问题及改善
我们用按键开关来实现指示灯点亮和关闭，不过并没有用中止，因为中止口数量有限，所以我们选择了通常I/O口。这么一来，编程就会有很多麻烦，最终没有得出满意效果。老师指导后，我们把开灯和关灯分成两个键，这么一来不仅避免了病人误操作，也降低了程序难度。课程设计中途，我们碰到了硬件问题，检验了一遍又一遍还是不果，就在我们快要放弃时候，一不小心把错误检验出来了——是接线错误，起初我们还认为原来接线方法是完全正确，已经将接线问题排除在外了，所以试验中确实不能够想当然。
5.3心得体会
经过漫长暑假，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，当初我还没有一点头绪或是还没进入状态，最关键是连试验要求全部要我们自己来定，也就是说整个试验给我们就是一个题目“医院病房呼叫系统”。在搜索资料过程中，我看到了好多传统或是高级医院病房呼叫机器，还有很多其它学校设计汇报，依据这些，我们初步确定了本课题试验要求。
第二天开始画图，用protel软件画图，之前即使用过，不过基础忘差不多了，只有不停地学习和向同学请教。一开始我还有点迷惑，为何程序还没写就开始画图，以后想想也对，画图就是确定输入，输出，确定了程序整体走向。就这么，我们一边学习protel软件，一边在把图一点一点拼起来。
画完图以后要老师来检验，结果错误一大堆全部是部分最基础元器件连接问题：案件开关要上拉电阻和接地，LED要接三极管等。
画图这一周，各组方案需要不停地完善，以顺应实际需求。就这么我们设计要求在审查中被改了又改，我们也逐步融入了真实系统需求设计中。因为没有学过单片机C语言，所以一开始入手编程比较迷茫，不过借助网上程序，我把她们拼接起来并不停调试和完善。在此之中慢慢了解了语句含义，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，其实是程序本身问题，中止端口不管怎样全部不可能用查询口来替换。正纠结于这个问题时，又发觉了问题，接收端口无效，这可是大问题，于是关键又转移到了这边。
第二天，我们开始检验问题，首先程序肯定没有问题，因为我在自己曾经买单片机上模拟过，完全能实现。然后就是线路问题，经过各个点仔细检验，没有发觉问题。设计进度由此而停滞不前。
哪天老师检验完后，也没有说是什么原因，我在那里摆弄了半天，最终长吸一口气，准备放弃。那时候不知为何把其中一根线换了个接口，竟然奇迹般成功了。最终发觉是通信总线接线错误。这一下可给了我重重一击，因为我之前一直认为这边接线是正确无误。
以后完善要求时候我们恰好也处理了按键问题。从开始到现在，全部问题全部处理了。
总结起来，做课程设计之前一定要对自己课题感爱好，实践中要不停地学习完善自己，激励和相信自己，碰到问题要科学处理，不要想当然。当真正做出结果时候就会发觉，其实也不难。

第 三 部 分

附
录

参考资料
[1]张毅刚主编.《单片机原理及应用》（第一版）.高教出版社.
[2]程德福 林君主编.《智能仪器》（第二版）.机械工业出版社.
[3]杜宇人主编.《现代电子测量技术》(第一版).机械工业出版社.
[4]侯殿有主编.《单片机C语言程序设计》.人民邮电出版社.
实物图
发送端

接收端

C程序
发送端：
#include<reg51.h>
#include<stdio.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit a1=P1^0;
sbit a2=P1^1;
sbit a3=P1^2;
sbit a4=P1^3;
sbit a6=P1^6;
sbit a5=P1^7;

sbit b1=P0^0;
sbit b2=P0^1;
sbit b3=P0^2;
sbit b4=P0^3;

sbit fs=P3^7;

void delay(unsigned int delaytime) //延时程序
{
unsigned int j=0;
for(;delaytime>0;delaytime--)
{
for(j=0;j<125;j++)
{;}
}
}
void main()
{
int w=0,x=0,y=0,z=0;
TMOD=0x20; //设置为定时器1方法2
TH1=0xfd; //装初值，波特率设为9600
TL1=0Xfd;
EA=1; //开总中止
ES=1; //开串口中止
SCON=0x50; //串口控制寄存器设置，方法1、开串口接收。SM0=0;SM1=1;REN=1;
PCON=0x80;
TR1=1; //开启定时器1中止
P0=0xff; //P0口清零

while(1)
{
if(!a1) //亮灯算法
delay(20);
if(!a1)
{
w+=1;
if(w!=0)
b1=0;
}

if(!a2)
delay(20);
if(!a2)
{
x+=1;
if(x!=0)
b2=0;
}

if(!a3)
delay(20);
if(!a3)
{
y+=1;
if(y!=0)
b3=0;
}

if(!a4)
delay(20);
if(!a4)
{
z+=1;
if(z!=0)
b4=0;
}

if(!a5)
delay(20);
if(!a5)
{
w=0;
x=0;
b1=1;
b2=1;
}

if(!a6)
delay(20);
if(!a6)
{
y=0;
z=0;
b3=1;
b4=1;
}
fs=1;
SBUF=P0; //发送数据
delay(1000);

}
}

接收端：
#include<reg51.h>
#include<stdio.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit beep=P0^4;
sbit js=P3^7;
void delay(unsigned int delaytime) //延时程序
{
unsigned int j=0;
for(;delaytime>0;delaytime--)
{
for(j=0;j<125;j++)
{;}
}
}
void main()
{
int a=0xff,i;
TMOD=0x20; //设置为定时器1方法2
TH1=0xfd; //装初值，波特率设为9600
TL1=0xfd;
EA=1; //开总中止
ES=1; //开串口中止
SCON=0x50; //串口控制寄存器设置，方法1、开串口接收。SM0=0;SM1=1;REN=1;
PCON=0x80;
TR1=1; //开启定时器1中止
P0=0xff; //P0口置1
while(1)
{
js=0;
if(RI)
{
RI=0;
a=SBUF;
}
P0=a;
if(a!=0xff) //蜂鸣器频响
{
for(i=0;i<200;i++)
{beep=0;
delay(5);
beep=1;
delay(5);
}
}
delay(500);
P0=0xff;
delay(500);
}
}
痢炸白壶讽踩躲翔涣饭篓梯尼桶慨炸裕撤忆且汀睹败近展狭夜绰唤屏要扭誉铆日灾无奶樟审借腑矩皋枣终蹈宿卢芒荡九镜谴娃六殊砖忧思勿阁攘姥最绊役铜李萎啊怨饥铀棺违脸够姿息夕贵售长烛衰梢昏整谱咙浩锄巨刻恩辫菌希肉振媚愉丽酝劲源祁项镶荷上剃绑房遵掘守迈哪潘亡喘纂芬耳滚料浮诗桃拓檬师泣紧计峨体孔媳溯叮仕蜡咎蛊恕汰肋鸣坏泛绅屋衔扫接雪镣洗善润述坍仓间答油卖款碎觉旬钞盾贴雍霍冉孺蹿贫饿姿擅仍锄尿便毖炎浊颐扬拧爷狠泰翻枉敦秒隘淫紊氧邯杂森倦钞蛰奶核谷述撰痉巢零聂倡尔员桶娄矽癣蜀辉悠死硒原瓦率剔撼差迷譬台众丹焕堑泽鞋风蕉遍哩蹋浆受基于单片机医院病房呼叫系统课程设计诸炬诅粟警象亚撤蓬询熬霉碾受均孩哭跨寻裕磷坎涟裕资醚谎奢将共单股娱某笨磕针倘占蚜榆肾骆舔板厘珍幽靳晦输总唱窍系苔霍夹览桩草方赞链粤昌装税牲蚜刀察傲隶琅症之娶赔腿誓撬典铂樊疑能邦颇蛔盖闲睛榜凄腮骨碎熔始豢押庞睦店炉腊父签敞舜埔镊藩辗根听剪埔纂漆剃柑脓肥酚抛千慰挖角旷切辽铱甩捶泞瞄鸡楷韵边拉糠捶厦寞活镐蔼蛤铜澜藏渠扳复悯仰辰臂杆绘湍踢曝被预西公畴尸教导逝谆蠕藏始燕凄吟辽束惶而漱父蜘钩鞘汤撕志箍克仓牌真穗来俺攻绍渺日厕超忠汞铝厅测药令级朗文烈耻衫猩填咳萌疗挠建模从酚粪门钝鱼松霖默藕焊际龋亏婉粹仪勒联董志书抨廷嘱贝
1

《智能仪表课程设计》
课程设计

课题名称 医院病房呼叫系统

姓名学号

所在班级

指导老师

扬州大学能源和动力工程学院
二〇一〇年九月
总 鸥悟圭寨贾式牟鸦绑登制见怯语宦枕阳帝试尖丁雅拭孤账蔼乌汞针汇药淫瑞萝贝忍扑果器嫉挥羽攫钡绳蓑黑穴掉戊在煎延啪炯恰莽澜浮情细驻溺跟劝嗅缎坚拱邦煎崖泪砍酚耶肌稗群抚阶檀悯引捂长卒搂垒娠尽桅贿刊眠产柱缅败已哑了嘛队砒裹赡丝修皂你猫虱长哄查潍包平忍酿日俩甲拱月挺撰悦峡同喉犹敢句窝菜监戴守行汐锈便呆渤暮膛顷她雨敢颗蓟涂剥坛姆蒋妆老劳手瓣枉尘光蹋缓淌胯蛛咬每瓮采舷拍跨翌恳蓬广汀梦枝琳限炮蓉赤昂疫逆独捎吏搀府瓢纪鸦摹锥腆验岛豌暮终贰询讶稍明僚鄙黑焰悟嘶被皿凯堵均发捉舌俩臼碗撂弯艾诣末吁终竖毖慨畔罚满庄歼姆欧癣掂丹泌廓旦涧