基于单片机的病床呼叫系统标准设计.doc
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1、 基于单片机病床呼叫系统设计 摘要 病房呼叫系统是传送临床信息关键手段,可将病人请求快速传送给值班医生或护士,它关键用于帮助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员,是提升医院和病室护理水平必备设备之一。让患者需要服务时,只要按一下随身携带呼叫器,信息立马就能传至护工处.避免没有看护人在时,病人急需服务却无法通知医生情况.它要求立即、正确、可靠、简便可行。 本设计呼叫系统由按键检测,数据处理,信息显示三部分组成。由C51单片机作为关键控制器,利用液晶显示器作为显示部分,使用3X8矩阵开关分别模拟医院病房和病床位数。病人按下按键时,C51立即获取病人病房号和病床号,同时采集此时时间并一起显示在液晶显示
2、器上,当护士看到显示器上病人信息,并按下清零键后,液晶显示器恢复到初始状态。本系统对键盘检测采取中止方法,能够提升系统立即性和高效性。当同时有数个病床呼叫时,本系统还能够循环呼叫统计显示。关键词:病房呼叫 单片机 中止 液晶显示 Design of hospital bed call system based on single chip microcomputer Summary Ward call system is an important means to transfer the clinical information, the patients request can be qu
3、ickly transmitted to the doctor or nurse on duty, it is mainly used to assist the hospital easily call the medical staff in a hospital bed, is one of the necessary equipment to improve the level of nursing and hospital ward. Let the patient need service, just click the thecarry pager information can
4、 spread to the workers. Immediately without caregivers when patients needed services cannot tell the doctor. It requires timely, accurate and reliable, simple and feasible. The design of the call system by the key detection, data processing, information display three parts. C51 microcontroller as th
5、e main controller, the use of liquid crystal display as the display part, the use of 3X8 matrix switch to simulate the hospital ward and hospital beds. When the press button is pressed, the C51 immediately gets the patients ward number and the bed number, while the time is collected and displayed on
6、 the LCD monitor, when the nurse sees the patients information and press the reset button, the LCD screen is returned to its initial state. This system can improve the immediate and efficiency of the system by using the interrupt mode. When there are a number of hospital beds call, the system can al
7、so be a circular call records show. Key words: ward call, SCM, interrupt, liquid crystal display 目录序言I第1章 绪论3 1.1课题概述3 1.2智能病床呼叫系统发展概况3 1.3课题研究目标和意义3 1.4 设计任务41.5 任务要求分析4第2章 系统设计和方案选择52.1 设计思绪52.2 键盘采集方案选择52.3设计芯片选择6第3章系统硬件电路设计73.1单片机控制系统硬件设计73.2液晶显示硬件设计73.3扫描键盘硬件设计83.4时钟芯片硬件设计93.4中止电路设计9第4章系统软件设计10
8、4.1主程序设计104.2矩阵键盘中止程序设计114.3液晶LCD12864驱动程序设计134.4实时时钟DS1302驱动程序设计14第5章仿真结果及分析155.1 无病人呼救时仿真结果155.2 有病人呼救时仿真结果155.3 有多个病人呼救时仿真结果16结论17谢辞18参考文件1附录1系统原理图2附录2程序源代码3 第1章 绪论1.1课题概述 在这个瞬息万变,竞争猛烈时代,选择一个优越工具往往能提升企业在这个市场上竞争力。尤其医院竞争越来越猛烈,商业医院生存是第一位,提升档次和服务质量迫在眉睫,陪护问题一直是医患矛盾主体,也是长久困扰卫生系统服务质量大问题,使用病房呼叫系统,方便病人愈加快
9、找到医生,以节省病人宝贵时间。 病房呼叫系统是一个应用于医院病房、养老院等地方,用来联络沟通医护人员和病员专用呼叫系统,是提升医院护理水平必备设备。以前当病人需要服务时就不得不亲自到值班室去叫。安装该呼叫系统后,在病人和护士之间架起一座立即沟通桥梁,可在降低护理人员同时,确保病人随时能够得到服务,让每个病人立即得到最好护理。 病房呼叫系统优劣直接关系到病员安危,一向受到各大医院普遍重视。它要求立即、正确可靠、简便可行、利于推广。利用单片机通讯功效,设计出含有振铃、显示房号等功效多功效病床呼叫系统,满足了医院病房管理和护理要求。 1.2智能病床呼叫系统发展概况 呼叫系统发展到今天,从应用层面能够
10、说已经进入到商业化运行阶段。中国很多呼叫中心其服务模式,已经从单纯用户服务向服务和经营混合型模式转变。这首先是呼叫市场需求结果,也是呼叫技术及管剪发展肯定结果。信息时代医院管理已经从传统人管模式,向智能化,电子化,信息化,网络化得高科技管理模式方向快速发展,“病房呼叫系统”可实现医院病房智能化管理,可实现呼叫,报警,信息储存,显示等功效。为医院和患者全部带来方便。 在中国,约在30000个医院中仅 30 医院拥有自己信息管理系统;拥有前端电话接入系统医院就更少了。现在市场上存在着很多个型号不一功效各异医院病房呼叫系统,关键为两大类:有线式和无线式。传统有线式病房呼叫系统往往采取集中式结构,电源
11、线、数据通信线、语音通信线分开传输,含有铺设线路较多、成本高、安装调试困难、实时性差、故障率较高等缺点。无线式病房呼叫系统可靠性差,而且无线电波会干扰其它医疗仪器设备,现在大多数医院不采取无线呼叫系统。 1.3课题研究目标和意义智能病床呼叫是传送病床信息关键手段,病床呼叫系统可将病人请求快递传送给值班医生和护士。呼叫系统优劣直接关系到病人安危,一向受到各大医院普遍重视。它要求立即、正确、可靠、简便可行、利于推广。单片机多机通信和计算机监控管理技术含有呼叫、振铃、显示 等功效病床呼叫系统,基础满足了医院病房护理要求。1.4 设计任务 本病床呼叫系统中,使用3X8矩阵开关分别模拟医院病房和病床位数
12、,当某开关按下时,系统显示呼叫病房和病床、呼叫时间。处理完成可清除该呼叫显示统计。当同时有数个病床呼叫时,本系统还能够循环呼叫统计显示。1.5 任务要求分析经过对上述设计任务分析,能够将之细分为以下几点,最终调试也将以下面各点为依据。当有病人按下按键时,液晶显示器上显示病人病房号,病床号,和按键时时间。在护士按下清零键后,液晶显示器上内容恢复到初始状态。若在护士按下清零键前有多个病人按键,则液晶显示器上将循环显示各个病人信息,直到护士按下清零键后,液晶显示器上内容恢复到初始状态。 第2章 系统设计和方案选择2.1 设计思绪 依据设计要求,该病床呼叫系统利用C51单片机作为关键,外接3X8矩阵键
13、盘,每一个键对应着不一样床位。在没有病人呼叫时,单片机循环等候按键按下;当病人按下床头对应按键,产生中止信号。单片机收到中止信号后调用中止服务程序识别出呼叫病床病房号码和床位号码,同时统计当初系统时间,将呼叫统计经过LCD12864显示出来,护士经过读取屏幕上提醒呼叫信息即可快速、正确查出病人床位,并做对应准备以立即处理,处理完成后,按下清除按钮,即可清除此次呼叫统计,等候下次呼叫,同时液晶屏幕上再次显示“一切正常”。其结构图以下:单片机键盘液晶显示实时时钟芯片 图2.1 病床呼叫系统结构图2.2 键盘采集方案选择键盘工作方法应该依据实际应用系统中CPU工作情况而定其选择标准是既要保证CPU能
14、立即响应按键操作又不要过多占用CPU工作时间。通常键盘工作方法有三种即编程扫描、定时扫描和中止扫描。 1编程扫描方法 编程扫描方法是利用CPU完成其它工作空余时间调用键盘扫描子程序来检验按键态响应键盘输入。实施键功效程序时CPU不再享受键输入要求直到CPU重新扫描键盘为止。 2定时扫描方法 定时扫描方法就是每隔一段时间对键盘扫描一次她利用单片机内部定时器产生一定时间如20ms定时定时时间到产生定时器溢出中止。CPU在中止服务程序中键盘进行扫描并在有键按下时识别出该键并保留键号然后在中止服务程序或主程序中实施该键功效程序。 3中止扫描方法 中止扫描方法就是当按键有按下时,产生中止信号,CPU收到
15、中止信号后就实施对应中止服务子程序响应该按键,处理完后CPU又开始循环等候下一次按键按下。当采取前两种键盘描方法时,不管是否有键按下CPU全部要定时扫描键盘而单片机应用系统工作时并非常常需要键盘输入。所以CPU常常处于空扫描状态,浪费CPU大量时间。CPU不扫描键盘而有键按下时经过对应电路产生中止请求,CPU响应中止,实施键盘扫描子程序并识别键号。 所以本设计中采取中止扫描方法采集键盘信息。2.3设计芯片选择C51单片机单片机是一个集成电路芯片,是采取超大规模集成电路技术把含有数据处理能力CPU、RAM、ROM、多路I/O口和中止系统、定时器/计数器等功效集成到一块芯片上一个小系统,经过编写程
16、序下载到单片机程序存放器以实现不一样功效。液晶显示器LCD12864相对于数码管、LED二极管点阵等,液晶显示含有能够实现汉字显示,硬件电路连接比较简单等优点。 第3章系统硬件电路设计3.1单片机控制系统硬件设计单片机控制系统功效是:键盘数据采集并保留采集结果、控制液晶显示设计要求内容、读取实时时间,并作合适数据处理。该控制系统中单片机AT89C51P0,P1,P2及P3.0,P3.1接口作一般I/O使用,其中P0口作为LCD12864数据传输口,P2.0P2.5口作为其控制端口,P2.6、P2.7、P3.0和P1口为键盘行列口,P3.0作为清除按键数据输入口。P3.2作为外部中止信号输入口。
17、P3部分口和时钟芯片DS1302相连实现时间通信。具体电路图显示图3.1所表示。图3.1 单片机控制系统电路图3.2液晶显示硬件设计液晶显示功效包含:没有病人呼叫时,显示“一切正常”;当有病人呼叫时,显示病人具体位置和呼叫时间、日期。通用型LCD12864共有18个引脚,其中DB7DB0是连接控制器数据总线,其它引脚中6根控制线,另外还有电源线,具体连接见图3.2。其中上拉电阻是因为P0口作一般口时内部没有上拉电阻。图3.2液晶LCD12864电路图3.3扫描键盘硬件设计键盘输入功效:每个按键对应着一张病床,由3X8矩阵键盘组成。该矩阵键盘总共需要11个接口,其中列分别和单片机P2.6、P2.
18、7、P3.0口相接,行占用了整个P1口。具体连接图3.3所表示。图3.3 3X8矩阵键盘3.4时钟芯片硬件设计时钟芯片DS1302有两个电源引脚,VCC1和VCC2,其中VCC1是主电源,VCC2是备份电源。当VCC2VCC1+0.2V时,由VCC2向DS1302供电,当VCC2VCC1时,由VCC1向DS1302供电,以预防系统掉电时芯片内部数据不会丢失。其通信引脚有3个,另外外接32.768KHz晶振是为芯片提供计时脉冲。其连接电路图图3.4所表示。图3.4 时钟芯片电路图3.4中止电路设计若系统初始化时将L1,L2,L3设置为高电平,P0口设置为低电平,则当有按键按下时,L1,L2,L3
19、会有一个变为低电平。一样当按下清除键时,CLEAR也会为低电平。这么经过一个4输入和门连接到P3.2上即可实现对键盘中止检测。其连接电路图图3.5所表示。图3.5 中止电路图 第4章系统软件设计对于一个完整设计,除了需要设计硬件电路外,还需要依据功效需求设计要求设计一个运行高效、冗余指令少、稳定性强软件系统。在这一块完成上,我们采取关键是各个子程序设计,主函数只需要做简单数据处理和各个子程序调用,从而逐步完成题目标全部要求。4.1主程序设计主程序关键是对各子程序,中止服务子程序进行初始化,并循环显示病人信息。其步骤图图4.1所表示。图4.1主程序步骤图主程序设计以下:void main()uc
20、har i;init_LCD();init1302();set_line(0);clear_display();EA=1;EX0=1;INT0=1;P1=0x00;L1=L2=L3=1;while(1)for(i=0;it;i+)key_display(i);delay(1000);4.2矩阵键盘中止程序设计矩阵键盘中止程序关键是对按键扫描以实现对按键键号识别,同时对键号对应病房,病床号和按键时间进行存放。主函数经过调用存放数据便可实现病房信息循环显示。其设计步骤图图4.2所表示。需要说明是,在此中止程序中抖动识别能够经过延时一段时间后再对L1,L2,L3及CLEAR高低电平进行判定来实现,若
21、延时后仍然有低电平则不是抖动而是真有按键按下。矩阵键盘中止程序设计以下:void int0( ) interrupt 0 using 0uchar i;EX0=0;delay(5);if(L1&L2&L3)!=1)if(L1=0)room_num=1;else if(L2=0)room_num=2;elseroom_num=3;P1=0xff;L1=L2=L3=0;for(i=0;i8;i+)if(P1=tablei)bed_num=i+1;break;numt0=room_num;numt1=bed_num;timet0=read_1302(0x81);timet1=read_1302(0x
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