1、本科毕业论文（20 届）基于 51 单片机的无线病房呼叫系统设计所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 苏州大学本科生毕业设计（论文）-i-目 录前言 .2第一章 理论分析及总体方案 .3第 1.1 节 设计要求和目标 .3第 1.2 节 设计可行性验证 .3第 1.3 节 设计方案及步骤 .3第二章 系统硬件设计 .4第 2.1 节 系统的原理框图 .4第 2.2 节 STC89C51 单片机芯片介绍 .4第 2.3 节 硬件模块设计 .7第三章 系统软件设计 .12第 3.1 节 设计的软件环境 .12第 3.2 节 主函数程序设计 .13第 3
2、.3 节 初始化程序设计 .14第 3.4 节 延时子程序设计 .17第 3.5 节 液晶显示子程序设计 .17第四章 系统测试与分析 .19第 4.1 节 无线模块测试 .19第 4.2 节 系统的调试 .20结论 .24参考文献 .25致谢 .26附录 .27附录 1：Protel 原理图 .27附录 2: 元器件清单 .28附录 3：实物图 .29附录 4：C 语音源程序 .30苏州大学本科生毕业设计（论文）第 1 页基于 51 单片机的无线病床呼叫系统设计【摘要】: 本文以 STC89C51 单片机为控制核心，加入无线接收和发射模块，声音报警和液晶显示等模块设计了一个无线病床呼叫系统，
3、通过无线发射模块 PT2262 进行数据传送，用无线接收芯片 PT2272 接收传送过来的信号，再利用编码解码技术，经 STC89C51处理后显示输出并发出警告, 从而实现病人与医护的无线远距离沟通。该设计能够实现15 米左右的发射和接收，也能绕过障碍物收发，具有占用空间小、使用材料少、传输速度快等优点，可以满足一定的临床应用要求。【关键词】：单片机 STC89C51；无线传输模块；病床呼叫；远距离Abstract : This paper takes STC89C51 single chip as the control core, the wireless receiving and tr
4、ansmitting module, voice alarm and liquid crystal display module are added to design a wireless ward calling system, and data transmission through the wireless transmission module PT2262, receives the signal transmitted by the wireless receiving chip PT2272, and use the encoding and decoding technol
5、ogy, then treated by STC89C51 display output and issued a warning, so as to realize the long distance wireless communication patient and medical care. The design can achieve 15 meters of transmitting and receiving, can bypass the obstacles transceiver, occupies little space, use less material, has t
6、he advantages of high transmission speed, can meet the requirement of clinical application of certain. Key words : STC89C51 wireless；transmit module；sickbed beeper；remote苏州大学本科生毕业设计（论文）第 2 页前言随着科技的不断发展，医疗方面的技术不断提高，但是目前大多数医院的病床呼叫传输都是有线的，由于有线传输占用空间大，使用不方便，所以有必要对病床呼叫系统进行改变，而近年来我国对无线方面的研究有大的突破，很多应用都趋向于无
7、线化，使得非常多的应用使用更加简单方便,未来更是无线传输的天下，所以在这里进行无线病房呼叫系统设计。本设计是由无线发射和接收模块、单片机控制模块、液晶显示模块、呼叫报警模块和复位应答等模块组成的基于 51 单片机的无线病床呼叫系统设计。本系统先是通过无线模块传送信号，然后单片机进行系统处理并发出警告，最终实现病房的无线信号远距离传输，节省了空间与消耗，优化医患交流，使无线技术真正应用到临床医学上。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 3 页第一章 理论分析及总体方案第 1.1 节 设计要求和目标设计要求：设计出一个距离在 15 米左右的，有抗干扰能力的，而且可以实现多路无线病床呼叫和多功能呼叫且互
8、不干扰的稳定的无线病房呼叫系统。 设计目标：当病人按下呼叫键时，无线接收器接收到无线发射器发射的无线信号，再经过 51 单片机控制处理，向医生值班室发出能在 1602 液晶上显示相应床位号的呼叫警报，当护士按键应答，呼叫报警停止，液晶显示已应答，警报由定时器控制关闭。当有多个病人同时呼叫但没有及时应答时，可以同时报警多个病房并显示对应各床床位号。第 1.2 节 设计可行性验证现代无线技术的发展使得无线呼叫技术相对于有线呼叫突出了它的优越性，无线技术解决了有线呼叫因为受位置的限制不能很好的达到医患交流的问题，无线传输技术越来越成熟，有不受位置约束和可移动性的优点，所以给无线传输技术与医学临床的结
9、合提供了可能性。在校大二大三期间也学习了与 51 单片机相关的科目，具有相关理论基础。再查阅网上的相关资料，可以发现本课题具有可行性。第 1.3 节 设计方案及步骤对 51 单片机的无线病床呼叫系统，制定如下方案及步骤：第一，依照设计目的思考设计的原理图框架，学习设计中的相关知识，如无线收发模块的工作原理，单片机 C 语言编程设计，液晶 1602 的显示， 51 芯片各个引脚工作原理， Protel 画图软件使用等。第二，设计硬件模块。如无线发射模块、无线接收模块、1602 显示模块、声音呼叫模块。在 Protel 中绘制原理图并仿真。第三，设计系统软件。如主函数程序设计、初始程序设计、液晶显
10、示子程序设计等。用 keil 软件编程执行。第四，制作实物。根据上面的硬件设计选择相关元器件和模块，先布线再焊接电路板，最后检测能否实现相关功能。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 4 页苏州大学本科生毕业设计（论文）第 5 页第二章 系统硬件设计第 2.1 节 系统的原理框图按照无线病床呼叫系统的设计要求画出系统原理框图，如图 2-1 所示。第 2.2 节 STC89C51 单片机芯片介绍STC89C51 是单片微型计算机的一个特殊系列，是一种应用广泛的单片机。它由一个8 位 CPU,一个片内振荡器和时钟电路，五个中断源、两个优先级嵌套中断结构，两个 16位定时器，一个全双工串行口，4 个 8
11、 位并行 I/O 端口等组成。它是一种低功耗、高性能的微控制器，具有掉电保护功能。EA/VP 31X119X218RESET9P37/RD17P36WR16P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30P31/TXD11P30/RXD10GND20VCC 40U1STC89C52图 2-
12、2 STC89C51 单片机引脚图发射模块 接收模块 单片机液晶显示应答按键声音报警图 2-1 系统原理框图苏州大学本科生毕业设计（论文）第 6 页（一）STC89C51 单片机的引脚说明：VCC：供电电压 GND：接地 P0 口：P0 口是一个 8 位双向 I/O 口，当管脚输入 1 时，定义为高阻输入。 P1 口：P1 口和 P0 一样是一个 8 位双向 I/O 口，当 P1 口输入 1 后，被内部上拉为高，用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，电流输出。P2 口：P2 口为一个 8 位双向 I/O 口，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。当作为输入时，外部拉
13、低 P2 口管脚，电流作为输出。P3 口：P3 口是一个双向 I/O 口，当 P3 口写入“1”后，内部上拉为高电平，并用作输入。P3.0 RXD：串行输入口 P3.1 TXD：串行输出口P3.2 /INT0：外部中断 0 P3.3 /INT1：外部中断 1 P3.4 T0：记时器 0 外部输入 P3.5 T1：记时器 1 外部输入 P3.6 /WR：外部数据存储器写选通信号P3.7 /RD：外部数据存储器读选通信号P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：锁存PSEN：外部程序存储器的选
14、通信号。EA/VPP：输入信号，访问外部程序存储器控制信号。当 EA 接地时，从外部程序存储器取指令。当 EA 接高电平时，先访问内部程序存储器。XTAL1：内部晶振电路反相断输入。 XTAL2：内部晶振电路反相断输出。（二）STC89C51 单片机最小系统：最小系统包括单片机和电源、时钟电路、复位电路等部件，维持单片机的正常运行。STC89C51 单片机片内有 ROM/EPROM，因而，这种芯片构成的最小系统具有简单稳定的特点。用 STC89C51 单片机构成的最小系统是以单片机为中心加上两个电路组成的，苏州大学本科生毕业设计（论文）第 7 页其结构如图 2-3 所示。 图 2-3 单片机最
15、小系统原理框图(1) 时钟电路STC89C51 单片机的时钟电路有两种方式：一是内部振荡，二是外部振荡。单片机的所有指令都在时钟控制下按时序进行操作。这里介绍单片机的内部振荡电路，如图 2-4 所示，单片机的 XTAL1(18)和 XTAL2(19)引脚分别作为输入和输出外接晶振，内部振荡器就能产生自激振并发出时钟脉冲信号。图中电容的作用是稳定频率和快速起振，电容值在 530pF 间，典型值为 30pF。晶振振荡频率范围是 1.212MHz，典型值为 12MHz 和6MHz。图 2-4 STC89C51 内部时钟电路(2) 复位电路当在 STC89C51 单片机的 RST 引脚引入至少保持 2
16、 个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位。单片机复位完成后，内部寄存器恢复到初始状态。只要 RST 引脚保持高电平，单片机就循环复位。复位电路有上电自动复位和手动按钮复位两种基本形式。上电自动复位要求接通电源后自动复位，比较简单的是通过外部复位电路的电容充放电来自动复位。按键手动复位要求在电源接通情况下用按钮开关使单片机复位。本设计就是采用的按键手动复位方式。按键手动复位也有电平复位方式和脉冲复位方式两种。其中的电平复位是通过 RST(9)端与电源 Vcc 相接从而实现的。按键手动复位电路见图 2-5。时钟频率用 11.0592MHZ 时 C 取 10uF,R 取 10k。时钟电路复位电路
17、STC89C51 单片机 I/O口Y111.0592MHzC230pFC330pF1819苏州大学本科生毕业设计（论文）第 8 页图 2-5 STC89C51 复位电路第 2.3 节 硬件模块设计由图 2-1 系统原理框图可知，整个系统分为五个模块：无线发射模块、无线接收模块、声音报警模块、液晶显示模块、按键应答模块。下面介绍各个模块的设计方案。2.3.1 无线发射模块PT2262 是一种低功耗低价位简洁通用的编码电路，PT2262 最多可有 12 位三态地址端管脚, 管脚说明如表 2-1 所示，PT2262 最多可有 6 位数据端管脚,设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出，PT2262
18、的载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身。如下表 2-2 是 T10A 发射模块。表 2-1 PT2262 管脚说明名称 管脚 说明A0-A11 1-8,10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”、 “1” 、“悬空”。 D0-D5 7-8,10-13 数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉。VCC 18 电源正端（）GND 9 电源负端（）TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC1 16 振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率；OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端；DOUT 17 编码输出端（正常时为低电平）表 2-2 T10A 发射模块技术指标 参数工作电压 3V-12V工作电流 25mA(12V) ； 2mA(3V)谐振方式 声表谐振（ SAW）调制方式 AM/ASK/OOK工作频率 315MHz、433.92MHz 可选频率误差 150kHz(max)发射功率 25mW(315MHz, 12V 时)R110kC110uFS4VCC9
