1、 基于单片机的病床呼叫系统设计摘要病房呼叫系统是传送临床信息的重要手段,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员，是提高医院和病室护理水平的必备设备之一。让患者需要服务时，只要按一下随身携带的呼叫器，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的情况.它要求及时、准确、可靠、简便可行。本设计的呼叫系统由按键检测，数据处理，信息显示三部分组成。由 C51 单片机作为主要控制器，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与病床位数。病人按下按键时，C51 立即获取病人的病房号和病床号，同时采集此时的时
2、间并一起显示在液晶显示器上，当护士看到显示器上病人的信息，并按下清零键后，液晶显示器恢复到初始状态。本系统对键盘的检测采用中断的方式，能够提高系统的立即性和高效性。当同时有数个病床呼叫时，本系统还可以循环呼叫记录显示。关键词：病房呼叫 单片机 中断 液晶显示IDesign of hospital bed call system based on single chip microcomputerSummaryWard call system is an important means to transfer the clinical information, the patients requ
3、est can be quickly 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 in
4、formation can 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 microcont
5、roller as the 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
6、displayed on 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 s
7、ystem can also be a circular call records show. Key words: ward call, SCM, interrupt, liquid crystal display0目录前言 .I第 1 章 绪论 .31.1 课题概述 .31.2 智能病床呼叫系统发展概况 .31.3 课题研究的目的和意义 .31.4 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 设计思路 .52.2 键盘采集方案选择 .52.3 设计芯片的选择 .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 液晶显示的硬
8、件设计 .73.3 扫描键盘的硬件设计 .83.4 时钟芯片的硬件设计 .93.4 中断电路设计 .9第 4 章系统软件设计 .104.1 主程序设计 .104.2 矩阵键盘的中断程序的设计 .114.3 液晶 LCD12864 驱动程序的设计 .134.4 实时时钟 DS1302 驱动程序的设计 .14第 5 章仿真结果及分析 .155.1 无病人呼救时的仿真结果 .155.2 有病人呼救时的仿真结果 .1515.3 有多个病人呼救时的仿真结果 .16结论 .17谢辞 .18参考文献 .1附录 1 系统原理图 .2附录 2 程序源代码 .32第 1 章 绪论1.1 课题概述 在这个瞬息万变，
9、竞争激烈的时代，选择一个优越的工具往往能提升企业在这个市场上的竞争力。尤其医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位，提升档次和服务质量迫在眉睫，陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题，使用病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的宝贵时间。 病房呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护人员和病员的专用呼叫系统，是提高医院护理水平的必备设备。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，在病人与护士之间架起一座及时沟通的桥梁，可在减少护理人员的同时，保证病人随时能够得到服务，让每个病人及时得到最佳护理。 病房呼叫系统的优
10、劣直接关系到病员的安危，历来受到各大医院的普遍重视。它要求及时、准确可靠、简便可行、利于推广。利用单片机的通讯功能，设计出具有振铃、显示房号等功能的多功能病床呼叫系统，满足了医院的病房管理和护理的要求。 1.2 智能病床呼叫系统发展概况 呼叫系统发展到今天，从应用层面可以说已经进入到商业化运营阶段。国内许多的呼叫中心其服务模式，已经从单纯的客户服务向服务与经营的混合型模式转变。这首先是呼叫市场需求的结果，也是呼叫技术及管理发展的必然结果。信息时代的医院管理已经从传统的人管模式，向智能化，电子化，信息化，网络化得高科技管理模式的方向迅速发展，“病房呼叫系统”可实现医院病房的智能化管理，可实现呼叫
11、，报警，信息储存，显示等功能。为医院和患者都带来方便。 在中国，约在 30000 个医院中仅 30 的医院拥有自己的信息管理系统；拥有前端电话接入系统的医院就更少了。目前市场上存在着许多种型号不一功能各异的医院病房呼叫系统，主要为两大类：有线式和无线式。传统的有线式病房呼叫系统往往采用集中式结构，电源线、数据通信线、语音通信线分开传输，具有铺设线路较多、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，目前大多数医院不采用无线呼叫系统。 1.3 课题研究的目的和意义智能病床呼叫是传送病床信息的重要手段，病床呼叫系统可将病人的请求快
12、递传送给值班医生和护士。呼叫系统的优劣直接关系到病人的安危，历来受到各大医院的普遍重视。它要求及时、准确、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的具有呼叫、振铃、显示 等功能的病床呼叫系统，基本满足了医院的病房护理要求。31.4 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与病床位数，当某开关按下时，系统显示呼叫的病房与病床、呼叫的时间。处理完毕可清除该呼叫显示记录。当同时有数个病床呼叫时，本系统还可以循环呼叫记录显示。1.5 任务要求分析通过对上述设计任务的分析，可以将之细分为以下几点，最后的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
13、显示病人的病房号，病床号，以及按键时的时间。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的信息，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。4第 2 章 系统设计和方案选择2.1 设计思路根据设计要求，该病床呼叫系统利用 C51 单片机作为核心，外接 3X8 矩阵键盘，每一个键对应着不同的床位。在没有病人呼叫时，单片机循环等待按键按下；当病人按下床头对应的按键，产生中断信号。单片机收到中断信号后调用中断服务程序识别出呼叫病床的病房号码和床位号码，同时记录当时系统的时间，将呼叫记录通过 LCD12864 显示出
14、来，护士通过读取屏幕上提示的呼叫信息即可快速的、正确的查出病人的床位，并做相应的准备以及时处理，处理完成后，按下清除按钮，即可清除本次呼叫记录，等待下次呼叫，同时液晶屏幕上再次显示“一切正常”。其结构图如下：图 2.1 病床呼叫系统结构图2.2 键盘采集方案选择键盘的工作方式应该根据实际应用系统中 CPU 的工作状况而定其选取的原则是既要保证 CPU 能及时响应按键操作又不要过多占用 CPU 的工作时间。通常键盘的工作方式有三种即编程扫描、定时扫描和中断扫描。 1 编程扫描方式 编程扫描方式是利用 CPU 完成其他工作的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。执行键功能程序时 CP
15、U 不再享有键输入要求直到 CPU 重新扫描键盘为止。 2 定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次她利用单片机内部的定时器产生一定时间如 20ms 的定时定时时间到产生定时器溢出中断。CPU 在中断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存键号然后在中断服务程序或主程序中执行该键的功能程序。 3 中断扫描方式 中断扫描方式就是当按键有按下时，产生中断信号，CPU 收到中断信号后就执行相应的单片机键盘液晶显示实时时钟芯片5中断服务子程序响应该按键，处理完后 CPU 又开始循环等待下一次按键按下。当采用前两种键盘描方式时，无论是否有键按下 CPU 都要定时扫描键盘而单片
16、机应用系统工作时并非经常需要键盘输入。因此 CPU 经常处于空扫描状态，浪费 CPU 大量时间。CPU不扫描键盘而有键按下时通过相应电路产生中断请求，CPU 响应中断，执行键盘扫描子程序并识别键号。所以本设计中采用中断扫描方式采集键盘信息。2.3 设计芯片的选择C51 单片机单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、RAM、ROM、多路 I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块芯片上的一个小系统，通过编写程序下载到单片机的程序存储器以实现不同的功能。液晶显示器 LCD12864相对于数码管、LED 二极管点阵等，液晶显示具有可以实现汉字的显示，
17、硬件电路连接比较简单等优点。6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能是：键盘数据采集并保留采集结果、控制液晶显示设计要求的内容、读取实时时间，并作适当的数据处理。该控制系统中单片机 AT89C51 的 P0，P1，P2 及 P3.0,P3.1 接口作普通 I/O 使用，其中P0 口作为 LCD12864 的数据传输口，P2.0P2.5 口的作为其控制端口，P2.6、P2.7、P3.0 以及 P1 口为键盘的行列口，P3.0 作为清除按键的数据输入口。P3.2 作为外部中断信号输入口。P3 部分口与时钟芯片 DS1302 相连实现时间的通信。具体电路图显示如图
18、 3.1 所示。图 3.1 单片机控制系统电路图3.2 液晶显示的硬件设计液晶显示的功能包括：没有病人呼叫时，显示“一切正常”；当有病人呼叫时，显示病人的具体位置和呼叫的时间、日期。通用型 LCD12864 共有 18 个引脚，其中 DB7DB0 是连接控制器的数据总线，其他的引脚中 6 根控制线，另外还有电源线，具体连接见图 3.2。7其中上拉电阻是由于 P0 口作普通口时内部没有上拉电阻。图 3.2 液晶 LCD12864 电路图3.3 扫描键盘的硬件设计键盘输入的功能：每个按键对应着一张病床，由 3X8 矩阵键盘组成。该矩阵键盘的总共需要 11 个接口，其中列分别与单片机 P2.6、P2.7、P3.0 口相接，行占用了整个 P1 口。具体连接如图 3.3 所示。图 3.3 3X8 矩阵键盘
