智能仪表课程设计课程设计 课题名称 医院病房呼叫系统 姓名学号 所在班级 指导教师 扬州大学能源与动力工程学院二一年九月总 目 录第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第三部分：附录第 一 部 分任务书智能仪表课程设计任务书一、课题名称医院病房呼叫系统设计。二、设计内容及设计要求利用单片机和总线通信实现医院病房的呼叫，具有下面的功能：1. 在病人病床处设置按钮开关，每个病床的开关分为紧急按钮和正常按钮两部分，按钮启动时，按钮旁的指示灯亮，提示病人按钮已按下，其中绿色代表正常呼叫，红色代表紧急呼叫。2. 护士一边，当病人按下按钮时，警报灯亮，并伴随蜂鸣，显示板上病人对应位置的灯亮，其中一般呼叫绿灯亮，紧急呼叫红灯亮，亮灯时伴有闪烁。3. 护士接到呼叫后，到病房并关闭呼叫4. 由于病床数量众多，一方面单片机接口有限，另一方面线路过多不符合实际，所以选用总线通信方式，考虑到传输距离和速度RS-485串口通信更具优势。三、时间安排第一周：星期一星期二：布置任务，熟悉资料，确定仪表的功能要求、性能指标。熟悉实验板原理图和印刷板图。星期三星期五：进行仪表的方案选择，确定主要芯片、工作方式、输入输出信号的接口方式、键盘和显示方式、以及通信方式。进行硬件设计和元器件选择，画出硬件原理图。第二周：星期一星期五：根据硬件原理图，焊接硬件电路；测试硬件电路的功能；软件设计，包括软件需求说明、软件结构框图、主要软件功能模块的流程图；编写程序。第三周：星期一星期三：调试程序，联调软件和硬件。星期四星期五：写课程设计报告。四、应交成果应交成果包括：n 纸质课程设计报告和电子文档；n 硬件原理图的Protel文件，程序；n 可以演示的硬件和软件成果。五、课程报告内容课程设计报告应包括下列部分：n 课程设计任务书n 仪表的功能要求、性能指标要求。n 方案选择：提出多种方案，进行方案比较，说明选定方案的理由，描述硬件和软件的功能分工。n 硬件设计：包括硬件结构框图、原理图及其各个主要环节的工作原理说明，元器件选择的计算方法或者理由，利用提供的实验板焊接元器件。n 软件设计：首先提出软件的功能需求，然后进行软件的结构设计，再画出主要功能模块的软件框图。n 程序编写和调试。n 设计小结。报告中硬件原理于用Protel画出，软件框图和程序流程图用Visio画出。第 二 部 分课程设计报告目 录第一章 技术指标.81. 1课题及要求.81. 2 功能描述.8第二章 整体方案设计.82.1 整体方案结构方框图.82.2 整体方案原理.9第三章 单元电路设计.93.1 主控制电路设计.93.2 护士值班室报警电路设计.113.3 单片机复位电路.123.4 RS-485通信电路.133.5 整体电路.133.6 整机原件清单.16第四章 测试与调整.174.1 主控制电路的测试与调整.174.2 护士值班室报警电路的测试与调整.174.3主控软件框图.174.4接收软件框图.194.5 整体电路测试.19第五章 设计小结.205.1 设计任务完成情况.205.2 问题及改进.205.3心得体会.20第一章 技术指标1.1 课题及要求一个病房有两个床位，每个病人都有两个按钮（紧急呼叫，一般呼叫）来呼叫护士，护士站接收信息，去病房服务并解除呼叫。1. 2 功能描述1. 在病人病床处设置按钮开关，每个病床的开关分为紧急按钮和正常按钮两部分，按钮启动时，按钮旁的指示灯亮，提示病人按钮已按下，其中绿色代表正常呼叫，红色代表紧急呼叫。病人按下开关后不能再关闭呼叫，只有等护士来以后，才能由护士取消2. 护士一边，当病人按下按钮时，警报灯亮，并伴随蜂鸣，显示板上病人对应位置的灯亮，其中一般呼叫绿灯亮，紧急呼叫红灯亮，亮灯时伴有闪烁。3. 护士接到呼叫后，到病房并关闭呼叫4. 由于病床数量众多，一方面单片机接口有限，另一方面线路过多不符合实际，所以选用总线通信方式，考虑到传输距离和速度RS-485串口通信更具优势。第二章 整体方案设计2.1 整体方案结构方框图2.2 整体方案原理1. 病房内设有发送主机，当病人有需求时按呼叫按钮，主机一端口接收到一个高电平时，相应的指示灯亮。同样，当病人遇到紧急情况时，按亮紧急指示灯。2. 发送主机不断地向接收主机以总线的方式发送信息，使接收端主机端口表现出电平的高低变化点亮相应的指示灯，采用延时程序使指示灯闪烁，当有指示灯亮时，接收主机原定的稳定状态打破，使蜂鸣器鸣叫。3. 医护站接到呼叫信息，前往相应的病房内，按取消按钮（取消按钮由发送主机定义，并且只有该取消按钮能取消指示灯的闪烁），解除呼叫。主机用51单片机代替，按钮、指示灯和蜂鸣器用单片机的I/O口控制。第三章 单元电路设计3.1主控制电路设计开关部分S1、S2为1号病床的两个按钮，分别控制呼叫和紧急两种指示灯；S3、S4为2号病床的两个按钮，分别控制呼叫和紧急两种指示灯；S5取消1号病床指示灯，S6取消2号病床指示灯。LED显示部分LED灯L1、L2、L3、L4分别对应开关S1、S2、S3、S4。3.2 护士值班室报警电路设计接收端LED及蜂鸣器电路 L1、L2分别对应病床1的呼叫和紧急呼叫指示；L3、L4分别对应病床2的呼叫和紧急呼叫，每当有灯亮时蜂鸣器鸣叫。3.3 单片机复位电路3.4 RS-485通信电路3.5 整体电路发送端接收端3.6 整机原件清单电阻：5k 15个 10k 4个 1k 2个 500 5个 120 2个电容：30p 4个 10 2个 0.1 8个 LED：8个晶振：12MHz 1个电铃：1个按键开关：8个51单片机：2个MAX485：2个 MAX232：2个三极管：9个第四章 测试与调整4.1 主控制电路的测试与调整开始的设计是用按键开关，病人按一次按键，对应的LED灯亮，第二次按，对应的LED灭。由于中断口有限，我们采用了查询方式，一开始会出现按键按下去没有反应的情况，经检查，是由于查询方式本身存在的弊端，不能像中断一样迅速反应按键的变化。查询方式下检测按键，只有当程序进行到此步骤时才检测，而中断是在任何情况下有按键中断就进行。仔细考虑后，我们增加了循环程序的延时时间，使一个循环的时间差不多是人一次按键的时间。更改后勉强能达到效果。指导老师检查后，按照医院管理中的实际要求，给我们提出了改进意见：由于病人在紧急情况下可能会不停的按按钮，不经意间会将灯给按灭，所以关灯按钮应该另设，由护士关灭。按照这样的要求，查询方式也能够实现，而且很稳定。4.2 护士值班室报警电路的测试与调整发送端电路调试完成后，将其与接收端相连，接收端没有任何反应，检查线路无误。将程序在自己的单片机盒子上模拟没有错误。这样一来，程序和电路都无误？本次的课程设计陷入僵局。三天后，在一次线路测试中，发现了通信接线的错误，原来我一直把单片机的P3.6口当成了P3.7口。更正后，终于能够通信了，结果很理想，没有错误。4.3主控软件框图4.4接收软件框图4.5 整体电路测试当通信接线错误的问题解决后，整体的调试也进行的非常的顺利，测试结果与预期的结果完全一致。具体结果：发送端有病人的按键按下时对应的灯亮，并且信息被传送到接收端，接收端对应的灯也点亮闪烁并伴随蜂鸣；当发送端的取消按钮按下时，对应的指示灯灭，接收端对应的指示灯也熄灭，蜂鸣停止。第五章 设计小结5.1 设计任务完成情况 任务的完成比预期晚了，原本是计划三个星期完成，结果却拖到了第四个星期。完成后的实验成果，模拟了医院病房呼叫系统，由于材料有限，我们模拟的是双机通信。实物部分已经满足要求。另外硬件图，程序都已完成，实验报告即将完成。5.2 问题及改进我们用按键开关来实现指示灯的点亮和关闭，但是并没有用中断，由于中断口数量有限，所以我们选用了一般的I/O口。这样一来，编程就会有很多麻烦，最终没有得出满意的效果。老师指导后，我们把开灯和关灯分成两个键，这样一来不但