基于单片机的病房紧急呼叫系统设计

本文介绍了一种基于AT89S51码和通话次数同时显示，主机按钮可以查询分机的通话次数. 使用这种设计的病房紧急呼叫系统具有非常重要的应用价值，可以使患者快速找到医生，从而节省了患者的宝贵时间.

设计一种能够满足公众需求并适合各种服务行业的紧急呼叫系统，无疑将在改善人们的生活中发挥非常重要的作用. 对于同一行业的医院单位，患者或客户需要提供快速，准确的服务和治疗，这需要一种可以提高医院工作人员效率的设备，而这种便捷的服务型呼叫系统可以节省大量的人力和财力资源. 对于医院工作人员而言，无需经常去病房，更不用说大声地回答患者或其家人，避免了来回多次旅行，保持了医院良好的安静环境，并准确地为患者提供了更好的服务并解决紧急情况. 该系统的设计主要分为两部分: 主机和从机. 它集成了串行通信，液晶显示和蜂鸣器警报. 它具有结构简单，故障率低，移动方便的特点. 使用呼叫者的患者无需四处走动. 张旺正在寻找它，不需要大声喊叫. 只需按一下传呼机的按钮，所需的服务就会及时得​​到解决.

1串行通信技术

1.1单片机的串行通讯功能

计算机与外界之间的信息交换称为通信. 常用的通讯方式可以分为两种: 并行通讯和串行通讯. 一次发送多个数据位称为并行通信. 并行通信的特点是通信速度快，但是传输信号线很多. 当传输距离较远时，线路复杂，成本高.

因此它主要用于短距离传输操作. 以一个接一个的顺序传输数据的通信称为串行通信. 串行通信的特点是传输线少，通信线简单，通信速度慢，成本低，适合于长距离通信. 此设计使用串行通信.

51单片机的串行接口是全双工接口. 它可用作UART（通用异步和）或同步移位寄存器. 51单片机串行接口的结构如下:

1）串行数据寄存器（SBUF）

串行数据寄存器SBUF，字节地址为99H，实际上对应于两个寄存器: 发送数据寄存器和接收数据寄存器. 当CPU将数据写入SBUF时，它对应于发送数据寄存器，当CPU读取SBUF时，它对应于接收数据寄存器.

2）串行控制寄存器（PCON）

SCON用于串行通信模式选择，控制和状态指示. 每一位的含义如下:

SM0，SM1: 串行接口工作模式选择位，用于选择四位工作模式.

SM2: 多机通信控制位.

REN: 接收使能控制位. 由软件设置以允许接收；由软件设置以禁止接收.

TB8: 在模式2或3中，TB8是要发送的数据的第9位. 它可以根据需要由软件设置或清除.

RB8: 它是发送数据的第9位. 在模式2或3下，存储接收到的数据的第9位. 在模式1中，如果SM2 = 0基于51单片机的病房呼叫系统，则为接收到的停止位.

TI: 发送中断标志. 发送一帧数据后，硬件会自动设置它，并请求中断. 必须清除该软件才能继续发送.

RI: 接收中断标志. 接收到数据帧后，硬件会自动将其设置并请求中断. 必须清除该软件才能继续接收.

3）输入移位寄存器

首先将数据串行输入到移位寄存器，然后将所有8位数据移入，然后并行发送到接收SBUF.

4）波特率发生器

波特率发生器用于控制串行通信的数据传输速率. 51系列MCU使用定时器T1作为波特率发生器，并且将T1设置为定时模式. 波特率是用于指示串行通信数据传输速度的物理量. 定义为每秒传输的数据位数.

5）电源控制寄存器PCON

最高位是SMOD，称为波特率双位. 如果SMOD位为1，则波特率加倍.

6）波特率计算

当计时器T1在计时模式下工作时，计时器T1溢出率=（T1计数率）/（产生溢出所需的机器周期）. 由于是定时模式，因此T1计数率= fORC / 12. 产生溢出所需的机器周期数=模数M-计数初始值W.

1.2 MAX232芯片

MAX232芯片是MAXIM设计的用于RS-232串行端口的单相电源电平转换芯片，它使用正5V单相电源系统. 如图1所示.

第1部分主要是电荷泵电路. 它由1、2、3、4、5、6脚和4个电容器组成. 其功能是产生+ 12v和-12v电源，并将其提供给RS-232串行端口.

第2部分主要涉及数据转换. 两个数据通道由7、8、9、10、11、12、13和14英尺组成.

其中第一个数据通道是13英尺（R1IN），12英尺（R1OUT），11英尺（T1IN），14英尺（T1OUT）.

引脚8（R2IN），引脚9（R2OUT），引脚10（T2IN），引脚7（T2OUT）是第二个数据通道.

TTL / CMOS数据从11针（T1IN）和10针（T2IN）转换为RS-232数据，从14针（T1OUT）和7针（T2OUT）到计算机DB9插头； DB9插头的RS-232数据从13针（R1IN）和8针（R2IN）输入转换为TTL / CMOS数据，并从12针（R1OUT）和9针（R2OUT）输出.

第三部分是电源. GND 15英尺，VCC 16英尺（+5 V）.

1.3串行通信软件的实现

1）串行端口在模式1下工作；使用计时器1产生9600 bit / s的波特率.

2）通信协议: 主设备首先发送一个接触信号（AAH），从设备收到后，从设备返回一个接触信号（BBH），表明从设备已准备好接收.

3）通信过程使用第九位发送奇偶校验位.

4）从站接收到一条数据后，立即执行奇偶校验. 如果数据中没有错误，则返回00H，否则返回FFH.

5）主机发送数据后，等待从机返回数据；如果是00H，则继续发送下一个数据；如果是FFH，则重新发送数据.

2个LCD显示器1602

2.1电路设计

液晶显示器LCM1602 [3、4、5、6]利用液晶的特性来改变经过处理的光的透射方向，以实现信息显示. 常用的2行16字符LCD模块具有丰富的显示功能. 它可以通过不同的地址代码显示阿拉伯数字和英文字母的不同大小写，以及常用的符号和日语. Kana等. 其电路设计相对简单，八个数据线端口可以直接连接到微控制器的端口，典型结构如图1所示. 2.

2.2 LCM1602引脚和功能介绍

LCM1602共有16个引脚，每个引脚的功能如下:

引脚1: VSS是接地电源.

引脚2: VDD连接到5V正电源.

引脚3: V0是液晶对比度调整端子. 当连接到正电源时，对比度最弱；当接地时，对比度最高.

引脚4: RS是寄存器选择端子. 级别高时，表示选择数据；级别低时，表示选择命令.

引脚5: RW是读写信号端子，当高电平指示读操作时，低电平指示写操作. 当RS和RW都处于低电平时，表示可以写入指令或显示地址.

引脚6: E端子是使能端子. 当高电平变为低电平时，LCD模块将执行其命令.

引脚7至14: D0至D7是8位双向数据线.

引脚15至16: 背光的阳极和阴极引脚. 如果模块没有背光，则为空.

说明: 1为高电平，0为低电平

系统的3种软件实现

主机程序流程图如图3所示.

系统软件实现中主机的流程图主要由以下主要部分组成: 首先启动主程序，程序初始化后，主机向从机发送AAH，如果从机执行，不回答，则返回上一过程. 否则，主机发送数据以检查输出是否完成，如果完成，则清除标志，否则返回上一过程.

扩展程序的流程图如图4所示.

系统软件实现中的扩展流程图主要由以下主要部分组成: 首先启动主程序，程序初始化后，接收数据，同时计算累加值检查主机发送的数据中，如果检查的累加值与主机的数据相等，则向主机发送00H，否则发送FFH；向主机发送00H后基于51单片机的病房呼叫系统，进行接收完成判断，如果完成则清除标志位，然后在LCD屏幕上显示结果，否则返回到第三处理阶段，计算发送的数据的累加值再次检查主机，然后重复后续的过程阶段.

4结论

在此设计的设计过程中遇到的最大困难是程序的调试. 串行端口程序的初始调试相对顺利. 首先，串行端口之间的传输和接收是根据数字管来实现的，然后是换成1602 LCD的问题一个接一个地出现，首先需要在扩展名上执行重置，但是问题是重设扩展名后无法立即看到患者，因此无法真正实现效果. 然而，通过重新检查关于串行通信的信息，得知串行通信需要被初始化一次，并且问题得以解决. 其次，在主机密钥查询的程序设计中需要花费很多精力. 开发板上的按键不能中断串行通讯过程，串行通讯的接口和键盘上按键行的接口被重用，这给设计带来了很大的麻烦，最后还是使用中断优先级设置，使用外部中断优先级高于计时器中断优先级可以有效解决主机密钥查询问题.

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