馬里 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于單片機的病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計

馬里 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

本文設(shè)計的病床呼叫系統(tǒng)的核心采用的單片機型號是AT89C51系列，組成模塊中包括了數(shù)字電路、顯示電路以及矩陣鍵盤等，目的是完成醫(yī)生護士與病人間傳達(dá)信息。針對病房系統(tǒng)中設(shè)置了一個按鍵，只要患者按下按鍵，這個時候患者床位號就會顯示在值班室的顯示屏中，當(dāng)很多人同時使用的時候能夠完成循環(huán)顯示，當(dāng)醫(yī)護人員要取消呼叫的時候，可以按下“響應(yīng)”鍵。這個系統(tǒng)實現(xiàn)的是快捷系統(tǒng)，優(yōu)點是效率高、成本低、安裝方便，同時易操作。

呼叫系統(tǒng) 單片機 矩陣鍵盤

病床呼叫系統(tǒng)在養(yǎng)老院以及醫(yī)院病房中有著廣泛的應(yīng)用，主要的目的是為了建立病員與醫(yī)護人員之間的信息溝通，從而增強醫(yī)院管理水平，在醫(yī)院方面起到了不可缺少的重要作用。病床呼叫系統(tǒng)與病員生命安全之間有著直接的影響，因此在很多的醫(yī)院中都受到了高度重視。病床呼叫系統(tǒng)在設(shè)計實現(xiàn)中需要保持高可靠性、穩(wěn)定性易操作且及時。

現(xiàn)在市場中關(guān)于病房呼叫系統(tǒng)有很多的不同功能的型號，具體上包括了2種，分別是有線式與無線式。其中的無線式的系統(tǒng)中不會設(shè)置鋪設(shè)線路，然而由于可靠性比較差，同時醫(yī)療儀器會受到無線電波的影響。本文選擇的是有線式，在很多的小型醫(yī)院中比較適用，優(yōu)點是投入的設(shè)備成本低，操作方便同時穩(wěn)定性強和易維護管理，不會影響到其他的設(shè)備。然而因為布線很多，不美觀，所以通常情況下大型醫(yī)院中不會采用。病床呼叫系統(tǒng)有利于快速地呼叫護士，可以提高人工呼叫護士的效率。現(xiàn)今的病房呼叫系統(tǒng)漸漸地走向了智能化的方向，能夠與錄像機同時運用，當(dāng)病人按下操作鍵后，醫(yī)護人員就可以在值班室的顯示屏中看到病人的需求，同時能夠設(shè)置對講機，從而方便和能夠和醫(yī)護人員更好地溝通。

1 AT89C51控制器

AT89C51型號的單片機是8位，來自美國ATMEL公司，字節(jié)數(shù)是4k，能夠?qū)崿F(xiàn)反復(fù)地擦寫。該控制器有著強大的功能，在很多的場合中都有廣泛的應(yīng)用，運用十分靈活。AT89C51用到的結(jié)構(gòu)是40Pin封裝的，AT89C51的引腳圖如圖1所示。

引腳數(shù)目一共是40個，兩根地線與正電源，8位I/O口有4組，引腳數(shù)目有32個，其中的控制信號引腳有RET（復(fù)位輸入端），EA/ VPP以及ALE/PROG。

2 病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本文設(shè)計的系統(tǒng)的主要目標(biāo)是：（1）實現(xiàn)所有病房的呼叫，醫(yī)護值班室對呼叫做出及時響應(yīng)同時顯示屏中可以看到病員的病房號；（2）病房床號顯示；（3）當(dāng)同時出現(xiàn)多個病床呼叫時，就循環(huán)顯示；（4）結(jié)束后記錄清除；（5）顯示器顯示一次病床號

鍵盤掃描與靜態(tài)顯示實現(xiàn)運用了8051自身的接口，其中的最小微機電路包括了三態(tài)鎖存器有4塊、74LS138芯片1塊?；谏鲜鲈O(shè)備，將多位數(shù)碼管顯示器配置在智能裝置以及矩陣鍵盤里面，能夠?qū)崿F(xiàn)I/O芯片不擴展全部的功能都是由其自身I/O口實現(xiàn)。本文設(shè)計的病床呼叫系統(tǒng)涉及到的模塊主要有顯示電路、復(fù)位電路以及鍵盤輸入電路等等。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖1 單片機的引腳圖

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

2.2 外圍電路設(shè)計

時序的基礎(chǔ)是時鐘，該電路中設(shè)置了一個振蕩器，時鐘的形成就是通過其實現(xiàn)的，時鐘形成方式包括了外部方式以及內(nèi)部方式等。本文選擇的是內(nèi)部方式，定時元件是通過在XTAL2與XTAL1外接石英晶體。電容選擇的是40pF。內(nèi)部時鐘電路如圖3所示。

2.3 鍵盤電路設(shè)計

圖3 內(nèi)部時鐘電路

識別鍵盤閉合鍵，主要包括的方式有行反轉(zhuǎn)法以及行掃描法。其中的行掃描法原理是先接地第0行，其他的行是高電平，接著觀察第0行鍵盤的閉合狀態(tài)，實現(xiàn)方式需要借助于列線電位的檢查，當(dāng)接地的時候，觀察條列線的電平狀態(tài)。當(dāng)條列線是低電平的時候，就代表著在第0行與該列線處有按下鍵盤，否則判斷是未按下鍵盤。最后接地第1行，可以繼續(xù)檢查列線的電平情況。當(dāng)掃描的時候，如果存在某一行的按鍵狀態(tài)是閉合的，那么掃描就會退出。根據(jù)列線和行線各自的位置就可以知道實際的位置。連接并行接口與行線。列線電位的檢查，需要相接并行輸入輸出口與列線，CPU將輸入輸出口值進行讀取，就能夠知道按鍵的是哪個床位號了。程控掃描的主要目的是對按鍵狀態(tài)進行判斷，方法是當(dāng)全部的行輸出是低電平的時候，進行值的讀取，當(dāng)未按鍵的時候，列值讀入是FFH，當(dāng)有按鍵操作的時候，值不是FFH。鍵抖動去除，當(dāng)按鍵操作后，就會出現(xiàn)10到15ms的延遲，進而對按鍵進行判斷，當(dāng)有按鍵操作的時候，就可以看成是鍵盤中的按鍵閉合的。若有鍵閉合，則求出閉合鍵的鍵值，求鍵值的方法是對鍵盤逐行掃描。

2.4 顯示電路設(shè)計

當(dāng)顯示驅(qū)動程序重新進入中斷程序之后初始化定時器，進而確保電路的顯示操作，其中刷新幀頻的公式為f/12（65536-t）和1/16之間的乘積，另外這里的f指的是位晶振頻率，而t指的是定時器。接著通過顯示程序?qū)δ壳暗男刑栠M行查詢，下一行的顯示數(shù)據(jù)通過顯示緩存實現(xiàn)，移位寄存器進行接收。驅(qū)動程序需要先把顯示屏關(guān)閉，也就意味著消隱，當(dāng)數(shù)據(jù)顯示成功后，接著再完成新行號的輸出，顯示重新打開。顯示驅(qū)動程序如圖4所示。

圖4 顯示驅(qū)動程序

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)主程序程序描述為第一步是初始化每個存儲單元，初值設(shè)置，第二步是對清零鍵進行判斷按鍵有沒按下，當(dāng)按下的時候，就清零，接著進行鍵盤的掃描，當(dāng)掃描發(fā)現(xiàn)有鍵被按下的時候，就會完成計數(shù)顯示的調(diào)用，病床號循環(huán)顯示需要對標(biāo)志位進行判斷，如果是1，那么意味著已按下，就不會發(fā)生響應(yīng)，如果是為0，那么就進行循環(huán)顯示程序的調(diào)用操作，病床號循環(huán)顯示。然后重新定時。

3.1 顯示電路流程圖

顯示程序的第一步是按下鍵總數(shù)，按鍵數(shù)保存在COUNTER的存儲單元中，接著通過BCD完成調(diào)整，目標(biāo)是為向十位送7AH以及向個位送7BH，按鍵總數(shù)的調(diào)用需要用到子程序的顯示。接著循環(huán)將病床號顯示出來，其中第一步是對標(biāo)志位進行判斷，如果結(jié)果是等于0，就意味著存儲單元中并沒有任何的值保存進去，那么下一步就是繼續(xù)對另一個存儲單元進行檢測，當(dāng)結(jié)果檢測是1的時候，那么值就會保存到BED_BOUNTER里面，下一步就是完成BCD向十進制調(diào)整，其中的十位保存的是BEDCODE_1，而個位保存的是BEDCODE_2，最后是顯示子程序的調(diào)用，從而實現(xiàn)病床號的循環(huán)顯示。

3.2 系統(tǒng)的調(diào)試

在系統(tǒng)開發(fā)的時候，系統(tǒng)調(diào)試起到了重要的作用，系統(tǒng)調(diào)試主要涉及到了聯(lián)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件以及軟件以及仿真系統(tǒng)，安裝現(xiàn)場調(diào)試。當(dāng)組裝完系統(tǒng)設(shè)計之后，第一步是完成硬件調(diào)試，當(dāng)成功調(diào)試后，就可以得到硬件保證，從而容易找出軟件中存在的漏洞，進一步完善處理。當(dāng)通過調(diào)試后，現(xiàn)場運行需要時間，當(dāng)沒有出現(xiàn)故障之后，驗收系統(tǒng)，進而整個系統(tǒng)完成工作。

結(jié)語：本文主要是介紹了基于單片機的病床呼叫系統(tǒng)，文中主要涉及到了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及各個電路的設(shè)計，并且給出了相應(yīng)的電路圖以及程序流程圖說明介紹，病床呼叫系統(tǒng)在很大的醫(yī)院中都有著重要的意義，對于醫(yī)護人員而言起到了很大的幫助，提高了醫(yī)院管理效率以及節(jié)省了醫(yī)護人員人力與時間。

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