基于單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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基于單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 病房呼叫系統(tǒng)是傳送臨床信息的重要手段,可將病人的請(qǐng)求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士,它主要用于協(xié)助醫(yī)院病員在病床上方便地呼叫醫(yī)務(wù)人員，是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。讓患者需要服務(wù)時(shí)，只要按一下隨身攜帶的呼叫器，信息立馬就能傳至護(hù)工處.避免沒(méi)有看護(hù)人在時(shí),病人急需服務(wù)卻無(wú)法通知醫(yī)生的情況.它要求及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、簡(jiǎn)便可行。 本設(shè)計(jì)的呼叫系統(tǒng)由按鍵檢測(cè)，數(shù)據(jù)處理，信息顯示三部分組成。由C51單片機(jī)作為主要控制器，利用液晶顯示器作為顯示部分，使用3X8矩陣開(kāi)關(guān)分別模擬醫(yī)院病房與病床位數(shù)。病人按下按鍵時(shí)，C51立即獲取病人的病房號(hào)和病床號(hào)，同時(shí)采集此時(shí)的時(shí)間并一起顯示在液晶顯示器上，當(dāng)護(hù)士看到顯示器上病人的信息，并按下清零鍵后，液晶顯示器恢復(fù)到初始狀態(tài)。本系統(tǒng)對(duì)鍵盤(pán)的檢測(cè)采用中斷的方式，能夠提高系統(tǒng)的立即性和高效性。當(dāng)同時(shí)有數(shù)個(gè)病床呼叫時(shí)，本系統(tǒng)還可以循環(huán)呼叫記錄顯示。 關(guān)鍵詞：病房呼叫 單片機(jī) 中斷 液晶顯示 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 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 information 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 microcontroller 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 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 system can also be a circular call records show. Key words: ward call, SCM, interrupt, liquid crystal display 16 目錄 前言 I 第1章 緒論 3 1.1課題概述 3 1.2智能病床呼叫系統(tǒng)發(fā)展概況 3 1.3課題研究的目的和意義 3 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 1.5 任務(wù)要求分析 4 第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和方案選擇 5 2.1 設(shè)計(jì)思路 5 2.2 鍵盤(pán)采集方案選擇 5 2.3設(shè)計(jì)芯片的選擇 6 第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 7 3.1單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 3.2液晶顯示的硬件設(shè)計(jì) 7 3.3掃描鍵盤(pán)的硬件設(shè)計(jì) 8 3.4時(shí)鐘芯片的硬件設(shè)計(jì) 9 3.4中斷電路設(shè)計(jì) 9 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 10 4.1主程序設(shè)計(jì) 10 4.2矩陣鍵盤(pán)的中斷程序的設(shè)計(jì) 11 4.3液晶LCD12864驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì) 13 4.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì) 14 第5章仿真結(jié)果及分析 15 5.1 無(wú)病人呼救時(shí)的仿真結(jié)果 15 5.2 有病人呼救時(shí)的仿真結(jié)果 15 5.3 有多個(gè)病人呼救時(shí)的仿真結(jié)果 16 結(jié)論 17 謝辭 18 參考文獻(xiàn) 1 附錄1系統(tǒng)原理圖 2 附錄2程序源代碼 3 第1章 緒論 1.1課題概述 在這個(gè)瞬息萬(wàn)變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的時(shí)代，選擇一個(gè)優(yōu)越的工具往往能提升企業(yè)在這個(gè)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。尤其醫(yī)院的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，商業(yè)醫(yī)院的生存是第一位，提升檔次和服務(wù)質(zhì)量迫在眉睫，陪護(hù)問(wèn)題一直是醫(yī)患矛盾的主體，也是長(zhǎng)期困擾衛(wèi)生系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的大問(wèn)題，使用病房呼叫系統(tǒng)，方便病人更快找到醫(yī)生，以節(jié)約病人的寶貴時(shí)間。 病房呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方，用來(lái)聯(lián)系溝通醫(yī)護(hù)人員和病員的專用呼叫系統(tǒng)，是提高醫(yī)院護(hù)理水平的必備設(shè)備。以前當(dāng)病人需要服務(wù)時(shí)就不得不親自到值班室去叫。安裝該呼叫系統(tǒng)后，在病人與護(hù)士之間架起一座及時(shí)溝通的橋梁，可在減少護(hù)理人員的同時(shí)，保證病人隨時(shí)能夠得到服務(wù)，讓每個(gè)病人及時(shí)得到最佳護(hù)理。 病房呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危，歷來(lái)受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。利用單片機(jī)的通訊功能，設(shè)計(jì)出具有振鈴、顯示房號(hào)等功能的多功能病床呼叫系統(tǒng)，滿足了醫(yī)院的病房管理和護(hù)理的要求。 1.2智能病床呼叫系統(tǒng)發(fā)展概況 呼叫系統(tǒng)發(fā)展到今天，從應(yīng)用層面可以說(shuō)已經(jīng)進(jìn)入到商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段。國(guó)內(nèi)許多的呼叫中心其服務(wù)模式，已經(jīng)從單純的客戶服務(wù)向服務(wù)與經(jīng)營(yíng)的混合型模式轉(zhuǎn)變。這首先是呼叫市場(chǎng)需求的結(jié)果，也是呼叫技術(shù)及管理發(fā)展的必然結(jié)果。信息時(shí)代的醫(yī)院管理已經(jīng)從傳統(tǒng)的人管模式，向智能化，電子化，信息化，網(wǎng)絡(luò)化得高科技管理模式的方向迅速發(fā)展，“病房呼叫系統(tǒng)”可實(shí)現(xiàn)醫(yī)院病房的智能化管理，可實(shí)現(xiàn)呼叫，報(bào)警，信息儲(chǔ)存，顯示等功能。為醫(yī)院和患者都帶來(lái)方便。 在中國(guó)，約在30000個(gè)醫(yī)院中僅 30 ％的醫(yī)院擁有自己的信息管理系統(tǒng)；擁有前端電話接入系統(tǒng)的醫(yī)院就更少了。目前市場(chǎng)上存在著許多種型號(hào)不一功能各異的醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)，主要為兩大類：有線式和無(wú)線式。傳統(tǒng)的有線式病房呼叫系統(tǒng)往往采用集中式結(jié)構(gòu)，電源線、數(shù)據(jù)通信線、語(yǔ)音通信線分開(kāi)傳輸，具有鋪設(shè)線路較多、成本高、安裝調(diào)試?yán)щy、實(shí)時(shí)性差、故障率較高等缺點(diǎn)。無(wú)線式病房呼叫系統(tǒng)可靠性差，而且無(wú)線電波會(huì)干擾其它醫(yī)療儀器設(shè)備，目前大多數(shù)醫(yī)院不采用無(wú)線呼叫系統(tǒng)。 1.3課題研究的目的和意義 智能病床呼叫是傳送病床信息的重要手段，病床呼叫系統(tǒng)可將病人的請(qǐng)求快遞傳送給值班醫(yī)生和護(hù)士。呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到病人的安危，歷來(lái)受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。單片機(jī)多機(jī)通信和計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理技術(shù)的具有呼叫、振鈴、顯示 等功能的病床呼叫系統(tǒng)，基本滿足了醫(yī)院的病房護(hù)理要求。 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 本病床呼叫系統(tǒng)中，使用3X8矩陣開(kāi)關(guān)分別模擬醫(yī)院病房與病床位數(shù)，當(dāng)某開(kāi)關(guān)按下時(shí)，系統(tǒng)顯示呼叫的病房與病床、呼叫的時(shí)間。處理完畢可清除該呼叫顯示記錄。當(dāng)同時(shí)有數(shù)個(gè)病床呼叫時(shí)，本系統(tǒng)還可以循環(huán)呼叫記錄顯示。 1.5 任務(wù)要求分析 通過(guò)對(duì)上述設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，可以將之細(xì)分為以下幾點(diǎn)，最后的調(diào)試也將以下面各點(diǎn)為依據(jù)。 ①當(dāng)有病人按下按鍵時(shí)，液晶顯示器上顯示病人的病房號(hào)，病床號(hào)，以及按鍵時(shí)的時(shí)間。 ②在護(hù)士按下清零鍵后，液晶顯示器上內(nèi)容恢復(fù)到初始狀態(tài)。 ③若在護(hù)士按下清零鍵前有多個(gè)病人按鍵，則液晶顯示器上將循環(huán)顯示各個(gè)病人的信息，直到護(hù)士按下清零鍵后，液晶顯示器上內(nèi)容恢復(fù)到初始狀態(tài)。  第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和方案選擇 2.1 設(shè)計(jì)思路 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該病床呼叫系統(tǒng)利用C51單片機(jī)作為核心，外接3X8矩陣鍵盤(pán)，每一個(gè)鍵對(duì)應(yīng)著不同的床位。在沒(méi)有病人呼叫時(shí)，單片機(jī)循環(huán)等待按鍵按下；當(dāng)病人按下床頭對(duì)應(yīng)的按鍵，產(chǎn)生中斷信號(hào)。單片機(jī)收到中斷信號(hào)后調(diào)用中斷服務(wù)程序識(shí)別出呼叫病床的病房號(hào)碼和床位號(hào)碼，同時(shí)記錄當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間，將呼叫記錄通過(guò)LCD12864顯示出來(lái)，護(hù)士通過(guò)讀取屏幕上提示的呼叫信息即可快速的、正確的查出病人的床位，并做相應(yīng)的準(zhǔn)備以及時(shí)處理，處理完成后，按下清除按鈕，即可清除本次呼叫記錄，等待下次呼叫，同時(shí)液晶屏幕上再次顯示“一切正?！薄Ｆ浣Y(jié)構(gòu)圖如下： 單 片 機(jī) 鍵盤(pán) 液晶顯示 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 圖2.1 病床呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.2 鍵盤(pán)采集方案選擇 鍵盤(pán)的工作方式應(yīng)該根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中CPU的工作狀況而定其選取的原則是既要保 證CPU能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作又不要過(guò)多占用CPU的工作時(shí)間。通常鍵盤(pán)的工作方式有三種即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。 1編程掃描方式 編程掃描方式是利用CPU完成其他工作的空余時(shí)間調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序來(lái)檢驗(yàn)按鍵態(tài)響應(yīng)鍵盤(pán)輸入。執(zhí)行鍵功能程序時(shí)CPU不再享有鍵輸入要求直到CPU重新掃描鍵盤(pán)為止。 2定時(shí)掃描方式 定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次她利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間如20ms的定時(shí)定時(shí)時(shí)間到產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷。CPU在中斷服務(wù)程序中鍵盤(pán)進(jìn)行掃描并在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵并保存鍵號(hào)然后在中斷服務(wù)程序或主程序中執(zhí)行該鍵的功能程序。 3中斷掃描方式 中斷掃描方式就是當(dāng)按鍵有按下時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)，CPU收到中斷信號(hào)后就執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序響應(yīng)該按鍵，處理完后CPU又開(kāi)始循環(huán)等待下一次按鍵按下。 當(dāng)采用前兩種鍵盤(pán)描方式時(shí)，無(wú)論是否有鍵按下CPU都要定時(shí)掃描鍵盤(pán)而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)并非經(jīng)常需要鍵盤(pán)輸入。因此CPU經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)，浪費(fèi)CPU大量時(shí)間。CPU不掃描鍵盤(pán)而有鍵按下時(shí)通過(guò)相應(yīng)電路產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行鍵盤(pán)掃描子程序并識(shí)別鍵號(hào)。 所以本設(shè)計(jì)中采用中斷掃描方式采集鍵盤(pán)信息。 2.3設(shè)計(jì)芯片的選擇 C51單片機(jī) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的CPU、RAM、ROM、多路I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一塊芯片上的一個(gè)小系統(tǒng)，通過(guò)編寫(xiě)程序下載到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器以實(shí)現(xiàn)不同的功能。 液晶顯示器LCD12864 相對(duì)于數(shù)碼管、LED二極管點(diǎn)陣等，液晶顯示具有可以實(shí)現(xiàn)漢字的顯示，硬件電路連接比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 3.1單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制系統(tǒng)功能是：鍵盤(pán)數(shù)據(jù)采集并保留采集結(jié)果、控制液晶顯示設(shè)計(jì)要求的內(nèi)容、讀取實(shí)時(shí)時(shí)間，并作適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理。 該控制系統(tǒng)中單片機(jī)AT89C51的P0，P1，P2及P3.0,P3.1接口作普通I/O使用，其中P0口作為L(zhǎng)CD12864的數(shù)據(jù)傳輸口，P2.0~P2.5口的作為其控制端口，P2.6、P2.7、P3.0以及P1口為鍵盤(pán)的行列口，P3.0作為清除按鍵的數(shù)據(jù)輸入口。P3.2作為外部中斷信號(hào)輸入口。P3部分口與時(shí)鐘芯片DS1302相連實(shí)現(xiàn)時(shí)間的通信。具體電路圖顯示如圖3.1所示。 圖3.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路圖 3.2液晶顯示的硬件設(shè)計(jì) 液晶顯示的功能包括：沒(méi)有病人呼叫時(shí)，顯示“一切正?！保划?dāng)有病人呼叫時(shí)，顯示病人的具體位置和呼叫的時(shí)間、日期。 通用型LCD12864共有18個(gè)引腳，其中DB7~DB0是連接控制器的數(shù)據(jù)總線，其他的引腳中6根控制線，另外還有電源線，具體連接見(jiàn)圖3.2。 其中上拉電阻是由于P0口作普通口時(shí)內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻。 圖3.2液晶LCD12864電路圖 3.3掃描鍵盤(pán)的硬件設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)輸入的功能：每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)著一張病床，由3X8矩陣鍵盤(pán)組成。 該矩陣鍵盤(pán)的總共需要11個(gè)接口，其中列分別與單片機(jī)P2.6、P2.7、P3.0口相接，行占用了整個(gè)P1口。具體連接如圖3.3所示。 圖3.3 3X8矩陣鍵盤(pán) 3.4時(shí)鐘芯片的硬件設(shè)計(jì) 時(shí)鐘芯片DS1302有兩個(gè)電源引腳，VCC1和VCC2，其中VCC1是主電源，VCC2是備份電源。當(dāng)VCC2>VCC1+0.2V時(shí)，由VCC2向DS1302供電，當(dāng)VCC2 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define LCD_databus P0 uchar room_num,bed_num,n,y,r,s,f,m,t=0; uchar num[10][2],time[10][6]; uchar code table[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; uchar keyscan(); sbit RS=P2^4; //RS為0命令，為1數(shù)據(jù) sbit RW=P2^5; //RW為1寫(xiě)，為0讀 sbit EN=P2^2; //使能端 sbit CS1=P2^0; //片選1低電平有效，控制左半屏 sbit CS2=P2^1; //片選2低電平有效，控制右半屏 sbit L1=P2^6; sbit L2=P2^7; sbit L3=P3^0; sbit IO=P3^7; sbit SCLK=P3^6; sbit RST=P3^5; sbit CLEAR=P3^1; sbit ACC0=ACC^0; sbit ACC7=ACC^7; uchar code ZK[]={ /*-- 文字: 病 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16 --*/ 0x10,0x60,0x00,0xFC,0x04,0x24,0x24,0x24,0x25,0xE6,0x24,0x24,0x24,0x24,0x04,0x00, 0x84,0x42,0x31,0x0F,0x00,0xFF,0x11,0x09,0x05,0x03,0x05,0x59,0x81,0x7F,0x00,0x00, /*-- 文字: 床 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16 --*/ 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此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00, /*-- 文字: 3 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x30,0x08,0x88,0x88,0x48,0x30,0x00,0x00,0x18,0x20,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00, /*-- 文字: 4 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x00,0xC0,0x20,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x07,0x04,0x24,0x24,0x3F,0x24,0x00, /*-- 文字: 5 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00, /*-- 文字: 6 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x18,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00, /*-- 文字: 7 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x38,0x08,0x08,0xC8,0x38,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00, /*-- 文字: 8 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x00, /*-- 文字: 9 --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00, /*-- 文字: : --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x00,0x00,0xC0,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x30,0x00,0x00,0x00, /*-- 時(shí)間號(hào)： ： --*/ /*-- 宋體12；此符號(hào)下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為： 寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x00,0x00,0x30,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0C,0x0C,0x00,0x00,0x00, /*-- 文字: - --*/ /*-- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=8x16 --*/ 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01, }; void delay(uint i) { uint x,y; for(x=i;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void read_busy() //讀忙函數(shù)，數(shù)據(jù)線最高位為DB7為1則busy { P0=0x00;RS=0;RW=1;EN=1; while(P0&0x80);EN=0; } void write_LCD_command(uchar value) { read_busy(); RS=0;RW=0; LCD_databus=value; EN=1; _nop_(); _nop_(); EN=0; } void 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