1、目 录摘 要 .I关键词 .IAbstract.IKey words .I1 前言 .11.1 课题意义 .11.2 研究动态 .22 设计任务 .33 方案论证与选择 .43.1 方案 1.43.2 方案 2.43.3 方案选择 .44 系统主要技术介绍 .54.1 多机通信 .54.1.1 串行接口控制寄存器 SCON .54.1.2 波特率设计和 PCON 中的波特率选择位 .74.1.3 串行数据输入/输出缓冲器 SBUF.84.1.3 串行接口的工作方式 .84.2 RS485 简介 .94.2.1 RS-485 接口标准 .104.3 应用中的常见问题 .114.3.1 抗雷击和抗
2、静电冲击 .114.3.2 限斜率驱动 .114.3.3 故障保护 .114.4 RS485 应用设计 .134.4.1 485 芯片 DE 控制端的设计 .134.4.2 隔离光耦电路的参数选取 .134.4.3 485 总线输出电路部分的设计 .144.5 软件的编程 .155 系统硬件设计 .155.1 系统总体框图 .1515.2 硬件模块 .175.2.1 系统时钟电路 .175.2.2 系统复位电路 .175.2.3 系统报警电路 .185.2.4 485 多机通信电路 .186 系统软件设计 .206.1 多机通信程序设计原理 .206.2 系统程序 .216.2.1 延时子程序
3、 .216.2.2 显示子程序 .216.2.3 通信程序 .226.2.4 从机、主机程序流程图 .237 调试 .248 结论 .25参考文献 .25致 谢 .27附录 A 硬件电路原理图 .28附录 B 参考程序 .29I病房呼叫显示器的设计与实现摘 要基于病房呼叫显示器的设计与实现系统由电源电路、RS485 通信电路、通信指示电路、数码管显示电路、超限报警电路等组成，利用单片机的串口工作原理，实现 CAN 总线的通信功能。 选题的意义、系 统总体 设计方案及主要功能的实现都给出了相应介绍。通过对 病房区的数据采集， 实现 医院医疗人员值班室和病人房之间的通信呼叫联系，具有使用方便、操作
4、简单等特点，满足医院的病房管理和护理的要求。关键词报警；多机通信；RS485；病房呼叫The Design and Realization of Ward Call DisplaysAbstractThe system is the Design and Realization of Ward Call Displays. It consists of power supply circuit, communication circuit based on RS485, communication instruction circuit, digital tube instructions c
5、ircuit, overrun alarm circuit and so on. It adopts the working principle of signal-chip serial and realizes the communication functions. The related introductions in three aspects which include the significance of topic selection, implementation of main function and the total design scheme of the sy
6、stem. Through acquisition of the ward areas data, the communication between patient room and hospital medical personnel duty room has been proved more convenient in operation, and meet the demand of wards management and nursing.IIKey wordsAlarm; Multi-machine communication; RS485; Call Ward11 前言1.1
7、课题意义伴随着医疗体制改革的不断深化和医疗事业的飞速发展，越来越多的人们需要迅捷、方便地得到医院的各种各样的医疗服务，这必将使医院之间的竞争日趋激烈。这使得衡量一个医院的综合水平高低，不再仅仅局限于软、硬件的建设上，更要比服务。原有的服务体系已不足以适应现代社会需求，谋求适合现代社会需求的客户服务系统，是所有企事业单位计划做或正在做的工作。这些工作有利于改善服务量，提高效率并增加企业效益，从而赢得良好的社会声誉。如何利用先进的信息技术为医院服务，更大程度的提高医院的服务质量及利润，是医院信息化建设中的一个重要着眼点。医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位的，提升档次和服务质量迫在眉睫，陪
8、护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题，使用无线呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的宝贵时间。临床呼叫求助装置是传送临床信息的重要手段，关系病员安危，传统的有线呼叫系统历来受到各大医院的普遍重视。假如采用无线传输，会节约 布线和改造线路的资金，为医院节约成本，并且及时、准确、可靠，简便可行，必然比目前的同类产品更能受到医院及病人的认可，有更强的竞争力，必然能大量推广。数据的碰撞问题即多路存取问题。我们把多个通信通路竞争一个通信信道的通信方式叫做多路存取。由于每个通信通路都有规定的通2路容量，且通路容量是由这个通信通路的最大数据传输率以及供它使用的时间片确定的，
9、故分配给每个用户的通路容量必须满足：当有多个发射器同时把数据传输给同一个接收器时，不能出现互相干扰。1.2 研究动态呼叫系统根据应用场合的不同，应有不同的系统功能和特点来适应各种用途。其系统结构、布线方式和软件配置都有所不同，但都是基于呼叫（报警）和通信（语音）两大主要功能 1。这里主要介绍的是用于医院病房和养老院中的病房呼叫系统。由于在医院病房或养老院这类特殊的使用场合，使用的对象是护理人员和各种需要帮助的病员，病房呼叫系统就有着自己的特点. 病房呼叫系统是应用于医院住院病房内、门诊急诊集中病床区或养老院内的呼叫系统。其应用一方面为医院或养老院提高护理水平和护士的工作效率，减轻护理人员的劳动
10、强度；另一方面也为病员提供了方便，提高病员的舒适程度。病房呼叫系统的应用还能规范医院中病区或养老院内的秩序，改善护理人员和病员的关系，是现代化医院必备的辅助设备。作为一种多功能智能化的病房护理辅助设备，病房呼叫系统不同于专业医疗设备。病房呼叫系统不是直接采用物理或化学医疗手段使被护理人得到治疗的设备，它是直接医疗手段之外的另一种医疗辅助手段。对于病 员来说，直接的医疗是必不可少的，但是病房呼叫系统给病人以护理关怀，对病人的康复也起到了巨大的作用。病房呼叫系统的特点是呼叫频繁、通话简单。相对于对讲电话系3统和大楼呼叫管理系统中点对点呼叫的距离长、呼叫点密度低来说，病房呼叫系统的呼叫点与点之间距离
11、近、呼叫点密度大。同时，病房呼叫系统的每个病房内形成了一个呼叫点的集群，多个病房再组成一个病区呼叫系统。病房呼叫系统使用的对象是病员，病员的身体状况不同，对护理的需求也不同。有的病员日常生活和一些简单的医疗工作可以自理，有的病员生活无法自理，需要别人的帮助，在医疗方面需要更多的关怀。 这就要求 对不同病员的呼叫有不同的处理方式，在呼叫系统中可以对他们设定不同的呼叫级别。此外，有的病员需要定时进行一些医疗检查和治疗，病房呼叫系统能够设置定时器，提醒护理人员对这些病员进行定时护理。设计系统是一个可容纳 256 张病房床位的病房呼叫系统，每一个病房床位旁都配备有一个按钮，当医院的患者出现情况需要呼叫
12、值班护士时，就按下按钮；此时护士值班室内的病房呼叫系统的系统板上显示发出呼叫的该患者的病房床位号，并且报警提醒，而当医院护士按下“ 响应”键时，则取消当前的呼叫 2。2 设计任务(1) 系 统具有 256 地址寻址能力；(2) 分机按键时主机显示分机号，并有报警声，多个呼叫 时依按键先后轮回显示分机号；(3) 多个分机同时按键时能正确显示分机号；(4) 可以在分机和主机上删除已显示的分机号；43 方案论证与选择3.1 方案 1方案系统以 MCS-51 系列 单片机 AT89C2051 为核心控制芯片，利用无线的传输模块。从机把按键的信号通过无线电传输到主机，主机通过模块接受并进行数据处理，把分
13、机信息显示在 LED 数码管并进行报警。3.2 方案 2整个系统以 AT89S51 单片机为控制中心，结合单片机的串口通信原理，采用 RS485CAN 总线的通信协议。分机把按 键信息通过RS485 芯片上把信号传导总线，主机通 过检查总线 的信号变化，控制RS485 的接受信号并进 行处理，把 处理后的信息 显示到 LED 数码管上同时进行报警提醒。3.3 方案选择通过对以上两种方案和选用的元器件进行比较我们可以了解到：在单片机的选择比较上，由于一直以来都是采用 AT89S51 进行课程的学习与实习，所以使用 AT89S51 做设计要比 AT89C2052 更容易上手，加上两者的功能基本上相
14、似。采用 AT89S51 完全可以实现本系统的功能，且可以在学校里直接购买，所以决定选用 AT89S51 做为单片机控制中心。在信号采集的选择比较上，采用单片机直接采集的话是采用有线的方式，而采用无线收发模块的话则是采用无线的方式，在实际应用的采用有线的方式比起采用无线的方式来，具有很好的稳定性，不容5易受外界条件的影响，并有很更好的拓展性。在通信协议的选择比较上，无线模块才用的是对等式，单片机要求随时跟换主从位置，协议要求及时性很高。各单片机间硬件要求都一样，在一定程度上造成硬件浪费。有线模块采用 RS485CAN 总线的主从模式，主机的程序和从机的程序相互独立，协议简单稳定。硬件主从单片机
15、要求不一样，这样硬件的配置不同，便于分机向小巧化经济化发展。结合学校与各方面的情况，本系统决定选用方案 2。4 系统主要技术介绍该系统在硬件上主要是以 51 单片机系列芯片，RS485CAN 总线协议， 软件上用易读易移植的 C 语言编写 3。4.1 多机通信4.1.1 串行接口控制寄存器 SCON特殊功能寄存器 SCON 存放串行接口的控制和状态信息，特殊功能寄存器 PCON 可改变串行通信的波特率，波特率发生器可由定时器 T1 构成。SCON 用于确定串行通道的工作方式选择，接收和发送控制以及串行接口的状态标志，其格式及功能如表 4.1 所示。表 4.1 SCONC 格式SM0，SM1：工作方式控制位，可构成 4 种工作方式，如表 4.2 所示。 位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SCON SM0 SM1 SM2 REN RB8 RB8 TI RI地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98
