基于51单片机的病床呼叫系统设计

**单片机设计介绍， 基于51单片机的病床呼叫系统设计

一 概要

  基于51单片机的病床呼叫系统是一种用于医疗机构的设备，旨在提供快速、可靠的病人呼叫和监控功能。以下是一个基本的设计介绍：

硬件部分：

1. 51单片机：选择适合的51系列单片机，如AT89S52。
2. 传感器：使用压力传感器、红外传感器或按钮开关作为触发装置。
3. 显示屏：LCD液晶显示屏或LED显示屏，用于显示床头呼叫信号。

软件部分：

1. 程序设计：使用汇编语言或C语言编写嵌入式程序，实现各种功能，如床头呼叫报警、指示灯控制、护士站信息接收等。
2. 通信协议：设计合适的通信协议，使护士站能够接收到病床的呼叫信息。
3. 呼叫记录：将病床的呼叫记录保存在存储器中，可以用于后续分析和管理。

系统工作流程：

1. 病人按下床头的呼叫按钮或通过其他传感器触发呼叫信号。
2. 信号传输至51单片机，单片机根据程序逻辑进行相应的处理。
3. 单片机通过通信协议将呼叫信息发送给护士站。
4. 护士站收到呼叫信息后，显示相应的病床号码和呼叫类型。
5. 护士前往相应的病床处理呼叫请求，并将处理情况反馈至系统。

这只是一个基本框架的介绍，实际设计还可以根据实际需求进行细化和扩展。需要注意的是，确保系统的可靠性和安全性对于病人的生命安全至关重要。因此，需要进行全面的测试和验证，确保系统运行稳定和准确。

二、功能设计

摘要：

随着科技的进步，医院中对病床呼叫系统的需求愈发强烈，本系统针对当前医院的需求，设计了一个基于单片机的病床呼叫系统。本系统采用STC89C51单片机作为主控器，联合矩阵键盘模块、蜂鸣器模块、LCD1602液晶显示模块，能够实现病人呼叫报警的功能。液晶显示模块能够显示呼叫的床号，且将病情最严重的病人显示在最前方位置，蜂鸣器模块能够对病人呼叫进行报警。此外，系统在没有病人呼叫情况下，能够利用DS18B20温度模块和DS1302实时时钟模块显示室内当前温度和时间。经过仿真验证，该系统功能正常，运行稳定，能够满足医院对呼叫系统的需求，具有一定的应用价值。

系统介绍：

基于单片机的病床呼叫系统的硬件组成框图如图1所示。该系统主要由矩阵键盘模块、STC89C51单片机主控器模块、复位电路模块、晶振模块、功能按键模块、LCD1602显示模块、蜂鸣器模块、实时时钟模块和温度传感器模块等部分组成。

设计中的矩阵键盘模块共有16个按键，最多可以供16个病床使用，当没有病床呼叫时，LCD1602液晶显示屏上显示的是从DS1302实时时钟模块读取到的时间和从DS18B20读取到的温度值。当病人按下矩阵键盘模块上的某个按键时，该按键的键值会显示到LCD1602液晶显示模块上，并且蜂鸣器模块上的蜂鸣器也会响，从而达到报警提醒的目的。当有多个按键按下时，按照从小到大的顺序将键值显示在显示模块上，护士可以按下K1键表示对某个病床处理完成，按下K2键表示清除所有的病房呼叫请求，此时LCD21602液晶显示屏上显示的是时间和温度。

本次设计中的矩阵键盘模块设在病房，其为病床呼叫开关，蜂鸣器模块和LCD1602显示模块设在护士站。当病房中的多名患者有呼叫需求时，患者可以按下病床旁边的呼叫按钮开关，此时医院的护士站旁边的LCD1602液晶显示屏上就会显示对应的患者床号，并且在护士站旁的蜂鸣器报警模块会发出报警声音来提醒护士有患者正在呼叫，从而使得护士能够及时处理患者的呼叫请求。

当病房中存在两名及以上患者按下矩阵键盘上呼叫按键时，医院的护士站旁边吧的LCD1602液晶显示屏上会依次显示出呼叫的病床号码，并且能够把病症最严重的患者的病床号显示在前面，即排序方式是按照患者病情从重到轻的次序进行显示。比如说，病床号码越小，病人的病情就会越重。当病床号码为1、3、6号的患者在同一时间按下病床旁边的呼叫按键时，医院的护士站旁边的LCD1602液晶显示屏上会显示这些病床号码，排列方式为：1 3 6。即护士站将病情最为严重的患者病床号显示到最前面。其他的病人患者按照病情情况，依次排列在显示屏上。当护士前往病床前处理完病人的呼叫请求后，护士可以按下功能按键模块上的按键进行清除呼叫请求操作。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25