模拟病房呼叫系统设计.docx

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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

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

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。

P3.0---RXD,串行输入口。

P3.1---TXD,串行输出口。

P3.2---INT0，外部中断0的请求。

P3.3---INT1，外部中断1的请求。

P3.4---T0,定时器/计数器0外部计数脉冲。

P3.5---T1，定时器/计数器,1外部计数脉冲。

P3.6---WR,外部数据存储器写选通。

P3.7---RD,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。

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

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TO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。

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。

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S8S9S10三个按键分别

能对秒、分、时进行加1设置，而S12、S13S14三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。

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、S9S10三个按键分别能对毫秒、秒、分进行加1设置，而S12、S13S14三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）。

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：

2015年07月8日最后修改时间：

2015年07月10日

************************************************************#include#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,

//接蜂鸣器

//病床复位按键//延时子函数

//用于存放呼叫病床的显示段码

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

sbitP36=P3A6;

sbitP37=P3A7;

voidDelayMS（uintx）{

uchary;

while（x--）

for（y=0;y<120;y++）;

}

uchard[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};

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;j<8;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

{

uchartemp;

P1=0xfe;temp=P1;if（temp!

=0xfe）

{

log=1;

P36=1;

DelayMS（10）;

P36=0;switch（temp）

{

case0xee:

KeyNo=0;break;case0xde:

KeyNo=1;break;case0xbe:

KeyNo=2;break;case0x7e:

KeyNo=3;break;}

}

//病床呼叫标志

//只要有病床呼叫蜂鸣器便发出响声

//延时

//关蜂鸣器

P1=0xfd;

temp=P1;if（temp!

=0xfd）

{

log=1;

P36=1;

DelayMS（10）;

P36=0;switch（temp）

{

case0xed:

KeyNo=4;break;

case0xdd:

KeyNo=5;break;

case0xbd:

KeyNo=6;break;

case0x7d:

KeyNo=7;break;}

}

//病床呼叫标志//只要有键按下就开蜂鸣器//延时

//关蜂鸣器

P1=0xfb;

temp=P1;

if（temp!

=0xfb&&g==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;

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;

//暂停计时

break;

case0x7b:

KeyNo=11;TR0=~TR0;break;

}

P1=0xf7;

temp=P1;

if（temp!

=0xf7&&g==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;

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）display（）;

elsedisplay1（）;

//当前按键为时间调整按键且无人呼叫

//显示时间

//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];

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;

实现一秒的闪烁显示，

P2=d[CEN];//显示当前床号，CEN的值在定时中断中发生发生改变精华之处

DelayMS

（1）;

}

voidmain（）//主程序

{

TMOD=0x00;//定时器T0方式0

TH0=（8192-4000）/32;//计时250*4ms=1sTL0=（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;

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;j<8;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

{

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++;

if（hour==24）hour=0;

}

}

}

voidTime1（）interrupt3//倒计时秒表

{

TH1=（8192-5000）/32;//初值重装

TL1=（8192-5000）%32;

if（++tim1!

=2）return;//计时10ms

tim1=0;

if（secon1!

=0）//秒针调整，此if与下面的两个elseif语句能且只能执行其中的一个secon1--;

elseif（hour1!

=0）//秒针等于0，时针不为0

{

secon1=99;

min1--;

if（min1>=60）

{

min1=59;

hour1--;

if（hour1==0）

hour1=0;

}

}

elseif（min1!

=0）//秒针，时针都为0，分针不为0

{

secon1=99;

min1--;

}

if（hour1==0&&min1==0&&secon1==0）

TR1=0;

}

七、设计总结

通过这次的程序设计使我懂得了动态扫描，关于汇编语言与C语言的联系比如汇编语言的查表指令在C语言中可以用数组的形式实现。

在编程过程中同样和其他同学一样也遇到了很多问题，比如在中断那忽略了interrupt0中的0，后来查资料才知道这不是随便写的。

论文设计是理论联系实际的最好方法之一，使我了解了许多课堂上学不到的东西，综合运用知识。

发现，提出，分析和解决实际问题的能力明显提高。

此外本课题是三人一组，团队合作至关重要，遇到问题时互相研究讨论。

最后在指导老师的帮助下，终于顺利完成本次实践。

在此感谢对给过我帮助的所有同学和各位指导老师！

八、参考文献

[1]沈美明.《IBM-PC汇编语言程序设计》.清华大学出版社.

[2]胡汉才．单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,2004.

[3]贾金铃等．微型计算机原理及应用．重庆大学出版社,2006.

[4]薛栋梁.《单片机原理及应用》.中国水利水电出版社，2001.

[5]李勋.单片机微型计算机大学读本.北京航空航天大学出版社，2002.