基于单片机的无线病床呼叫系统设计和实现计算机专业.doc

目 录 第一章 绪 论 1 1.1课题设计的背景及意义 1 1.2设计要求及预期目标 1 1.3设计可行性 1 1.4 设计方案及步骤 2 第二章 系统硬件设计 3 2.1 系统原理框图 3 2.2 单片机STC89C51芯片简介 3 2.3 硬件模块设计 7 2.3.1无线发射模块 7 2.3.2无线接收模块 9 2.3.3液晶显示模块 11 2.3.4声音报警模块 12 2.3.5应答电路 13 第三章 系统软件设计 15 3.1设计的软件环境简介 15 3.1.1 Keil_c51 15 3.1.2 Protel99SE 15 3.2 主函数程序设计 18 3.3 初始化程序设计 18 3.4 延时子程序设定 22 3.5 液晶显示子程序 22 结束语 24 参考文献 25 致谢 26 附录 27 附录一：Protel原理图 27 附录二：C语言源程序 28 I 基于单片机的无线病床呼叫系统 摘 要 随着技术的发展，无线应用技术渗透到生活的每个领域，无线传输技术日益成熟。本设计将无线传输技术应用于临床，是以单片机为核心、无线传输模块组成的无线病床呼叫系统。 STC89C51单片机为控制核心，无线发射模块发出信号，无线接收模块接收，经STC89C51处理后在显示屏显示输出,这样就可以实现患者与医护的远距离沟通。本系统能实现100米内的信号发射与接收，也可绕过障碍物，其性能比较稳定、不仅占用空间小、而且使材料的成本减少、传输迅捷、距离远，能够满足临床的应用条件。 关键词： 单片机STC89C51，无线传输模块，病床无线呼叫 Based on SCM wireless sickbed call system ABSTRACT With the development of science and technology, the wireless application technology has penetrated into every field of life, wireless transmission technology is also more and more mature. This design is the wireless transmission technology is applied to clinical research subject, the realization based on single chip microcomputer wireless transmission module wireless multi-channel sickbed call system. This paper STC89C51 as control core, through the wireless transmitting module launch transmission signal, wireless receiving module receiving signals, the STC89C51 treatment shows that the output, so as to realize the patient and medical wireless distance communication. The sickbed call system can realize 100 m distance launch receiving, also can around obstructions transmission, its stable performance, take up the space is little, use little material, transmission speed and distance, and can satisfy the requirements of clinical application Keywords: STC89C51 wireless, transmit modul, sickbed beeper **学院毕业设计说明书 第一章 绪 论 1.1课题设计的背景及意义 目前我国大多医院病床呼叫系统的传输方式是有线的，然而有线传输方式有如下缺点，占用空间较大，耗材多，一般情况下不易移动，所以当今需要对病床呼叫系统改革更新，然而近年来我国在无线领域有了巨大的进展，这为此系统提供了基本的技术支持。但是一些简易无线发、收模块具有传输距离近，效率低，可靠性差的缺点，因此并不适合用于产品的设计。 本设计是基于单片机实现的无线病床呼叫系统，整体可分为显示模块、无线发射模块、无线接收模块、单片机控制模块、呼叫报警部分和复位应答部分。本系统是无线信号的传输,单片机可对整个系统的运行进行调整,无线信号的远程传输,可实现材料的成本减少,安装过程更简单、使医患之间沟通更便捷,无线网络技术应用于临床,具有很强的实用性。 1.2设计要求及预期目标 设计要求：设计出有一定抗干扰能力，且能够实现多路呼叫且互不产生干扰，稳定高效的运行系统。其应用距离在100m范围以内，即可实现多路无线呼叫。 预期目标：当病人按下键盘上的呼叫键时，无线发射模块发射无线电信号，无线接收模块接收无线电信号，通过单片机STC89C51处理后，无线发射模块将信号发射到护士值班室，蜂鸣器发出警报声，同时在1602液晶显示屏上显示按下呼叫的床位号，当护士按下应答键，蜂鸣器报警停止，液晶屏显示应答二字，蜂鸣器报警由定时器控制关闭。若有多个病人同时呼叫，显示屏显示对应各床床位号，发出报警。 1.3设计可行性 有线呼叫器相对于无线呼叫器受到位置的制约达不到很好的医患沟通，此时无线呼叫系统就显示出其优越性，即可移动，又不受位置的制约，当今无线传输技术突飞猛进，技术日渐成熟，已经应用到生活、娱乐、学习和军工各个领域，这为无线病床呼叫系统提供了一定的技术支持。在校期间也学习过相关方面的单片机课程，有基本的理论基础。因此，本课题在可行性上是允许的，而且能够得到实现。 23 1.4 设计方案及步骤 对于STC89C51单片机的无线病床呼叫系统，制定以下设计方案和步骤： 第一步，依据设计目的构想整个系统的原理图框架，学习和查阅设计中要用到的知识，无线发射模块和无线接收模块的原理，单片机C语言编程设计，Keil软件的使用，液晶1602液晶屏的显示，相关芯片引脚工作的原理图， Protel软件的使用等。 第二步，对无线信号发射模块、无线信号接收模块、1602液晶显示模块、声音呼叫模块等硬件模块进行设计，并在Protel软件中绘制相关原理图。 第三步，对主函数程序设计、液晶显示子程序设计、延时子程序设计、初始化程序设计、定时器中断服务子程序等系统软件进行设计。 第二章 系统硬件设计 2.1 系统原理框图 初步绘制出单片机的无线病床呼叫系统原理框图如图2-1所示。 应答按键 发射模块 接收模块 液晶显示 单片机 声音报警 图2-1 系统原理框图 2.2 单片机STC89C51芯片简介 STC89C51具有 8K 系统可编程Flash 存储器，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 功能包括： Flash具有8K字节，RAM为512字节， I/O 口线为32位，具有看门狗定时器，MAX810复位电路，4KB EEPROM，一个6向量2级中断结构，三个16 位 定时器/计数器，全双工串行口。 芯片可降至0Hz 进行静态逻辑操作，支持2种软件模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许定时器/计数器、串口、RAM、中断继续工作。断电保护方式，将RAM内容保存，振荡器暂时被冻结，直到下一个中断或硬件复位之前，单片机停止一切工作。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。它不仅是一种低功耗、而且还具有高性能的CMOS8位微控制器。 图2-2 STC89C51单片机引脚图 STC89C51是美国公司最新推出的一种新型单片机。由SRAM、UART、SPI、Flash存储器和PWM等模块组成。 （一）STC89C51主要参数： （1）内置标准51内核，机器周期分为增强型和普通型 增强型为6时钟，普通型为12时钟; （2）工作频率范围：0~40MHZ，同等于普通8051的频率0~80MHZ; （3）外形封装：40引脚PDIP、44引脚PLCC和PQFP。 （4）RAM：512B; （5）工作电压：3.8~5.5V； （6）3个16位的定时和计数器； （7）1个异步通信口（UART）； （8）8个中断源； （9）IAP(在应用可编程)\ISP(在系统可编程）； （10）通用I\O口：32\36个； （二）STC89C51引脚说明： XTAL1：内部时钟工作电路的输入以及反向振荡放大器输入。 XTAL2：反向振荡器输出。 RST：复位输入。当振荡器复位时，RST引脚要保持两个机器周期的高电平时间。 P3：P3是带有8个双向I/O带内部上拉电阻的管脚口，可接收输出4个TTL门电流。P3口写入“1”时，其内部上拉为高电平，并用作输入。P3口同时为编程和编程校验接收一些控制信号。 P2：P2口为一个8位双向I/O口内部具备上拉电阻，P2口缓冲器可接收、输出4个TTL门电流，P2口被写“1”时，其上拉电阻被拉高，同时作为输入。与此同时，P2口管脚因为被外部拉低，将输出电流。P2口用于程序外部存储器或16位地址数据外部存储器进行存取时，P2作为输出地址的高八位。在给管脚口写入“1”时，它利用内部上拉，对外部八位地址数据存储器进行读写，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口也会像P0、P1那样在FLASH编程和校验的同时，接收高八位地址信号和控制信号。 P1：P1口是一个8位双向I/O口可为内部提供上拉电阻，P1口缓冲器能接收4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，内部被上拉为高电位，可用作输入，P1口外部下拉为低电平，此时输出电流。与P0类似，在进行FLASH编程和校验时，P1口可作为第八位地址接收。 P0：P0口具有8位I/O漏级开路双向口，每个引脚可吸收8个TTL门电流。P0可被用于外部数据程序存储器，可被定义为数据/地址的第八位。P1口管脚第一次写1时，则被定义高阻输入。在FIASH编程中，P0 为原码输入口，当FIASH进行校验，P0就会输出原码，此时P0外部电压必须被拉高。 I/O口有读端口与读引脚两种输入口工作方式，读端口是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算后再写回到端口锁存器。读端口时将外部的数据读入到内部总线。 ALE/PROG：在FLASH编程期间，此引脚的作用是输入编程脉冲，当访问外部存储器时，地址锁存输出电平地址的低位字节。正常情况下，ALE端周期性输出不变的正脉冲信号，振荡频率是此频率的6倍。因此它可作为外部输出的脉冲或定时。值得注意的是：当其用作外部数据存储器时，将会忽视一个ALE脉冲。若想阻拦ALE的输出可在SFR8EH地址位上置0。此外， 只有在执行MOVX和MOVC指令时ALE才起作用。如果该引脚被略微拉高。微处理器在外部执行ALE禁止状态，此时置位无效。 PSEN：数据外部存储器的选通信号引脚。在由外部存储器取指期间，每个两个机器周期PSEN才会有效。但有时两次有效的PSEN信号不会出现，是因为此时正在访问外部数据存储器。 EA/VPP：当EA为低电平，EA将锁定为RESET；当EA为高电平时，此是内部