多功能微電腦病床呼叫系統(tǒng)

多功能微電腦病床呼叫系統(tǒng),多功能,微電腦,病床,呼叫,呼喚,系統(tǒng) 1摘要目前，許多醫(yī)院住院病房靠步行呼叫值班員，存在醫(yī)護(hù)人員不能及時(shí)趕到，甚至激化醫(yī)患矛盾等問(wèn)題）為方便病號(hào)呼叫值班醫(yī)護(hù)人員，可設(shè)計(jì)個(gè)呼叫系統(tǒng)，將病房的呼叫信息及時(shí)反映給值班人員）該系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)碼顯示病號(hào)所在的病房號(hào)、病床號(hào)、聲音報(bào)警提醒值班人員，若有多個(gè)病號(hào)同時(shí)呼叫，則循環(huán)顯示病房的代號(hào)，確保信息不丟，按給定順序沿信號(hào)線向呼叫器發(fā)出對(duì)應(yīng)地址的脈沖數(shù)，如果呼叫器有動(dòng)作，該呼叫器沿信號(hào)線返回給主機(jī)個(gè)脈沖，主機(jī)檢測(cè)到后就振鈴報(bào)警并顯示病房號(hào)、病床號(hào)）若沒(méi)有動(dòng)作，信號(hào)線處于低電平，從而完成主機(jī)和呼叫器之間的應(yīng)答）病床呼叫系統(tǒng)是病人請(qǐng)求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理的緊急呼叫工具?？蓪⒉∪说恼?qǐng)求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士，是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。繼電器控制的門鈴式呼叫系統(tǒng)，由于外觀粗造、噪聲大、功能單一，在醫(yī)院達(dá)標(biāo)定級(jí)中已不能適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)院的要求。利用單片機(jī)的多機(jī)通訊功能，設(shè)計(jì)出的具有呼叫、振鈴、顯示排隊(duì)、優(yōu)先權(quán)設(shè)定、通話、煙火報(bào)警等功能的多功能微電腦病床呼叫系統(tǒng)，滿足了醫(yī)院的病房管理和護(hù)理的要求。2第一章 單片機(jī) 8031 的介紹8031 單片機(jī)是 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS-51 系列單片機(jī)中的一種，除無(wú)片內(nèi)ROM 外，其余特性與 MCS-51 單片機(jī)基本一樣。 MCS-51 單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu) 一、芯片的引腳描述 HMOS 制造工藝的 MCS-51 單片機(jī)都采用 40 引腳的直插封裝（DIP 方式），制造工藝為 CHMOS 的 80C51/80C31 芯片除采用 DIP 封裝方式外，還采用方型封裝工藝，引腳排列如圖。其中方型封裝的 CHMOS 芯片有 44 只引腳，但其中 4 只引腳（標(biāo)有 NC 的引腳 1、12、23、34 ）是不使用的，在單片機(jī)的40 條引腳中有 2 條專用于主電源的引腳，2 條外接晶體的引腳，4 條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32 條輸入/輸出（I/O）引腳。 下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@ 40 條引腳的功能。 1、主電源引腳 VCC 和 VSS VCC——（40 腳）接 +5V 電壓； VSS——（20 腳）接地。 2、外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 XTAL2（ 18 腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì)XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。 3、控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD、ALE/PROG、PSEN 和 EA/VPP ①RST/VPD（9 腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個(gè)約 8.2k 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個(gè)約 10μF 的電容，以保證可靠地復(fù)位。 VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng) VCC 主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD 就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。 ②ALE/PROG（30 腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)， ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè)LS 型的 TTL 輸入電路。 對(duì)于 EPROM 單片機(jī)（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG ）。 ③PSEN（29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在從外3部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入。 ④EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) 0FFFH（對(duì) 851/8751/80C51）或 1FFFH（對(duì)8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于常用的 8031 來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于 EPROM 型的單片機(jī)（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳也用于施加 21V 的編程電源（VPP）。 4、輸入/輸出（I/O）引腳 P0、P1、P2 、P3（共 32 根） ①P0 口（ 39 腳至 32 腳）：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型的TTL 負(fù)載。 ②P1 口（ 1 腳至 8 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。P1 口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。對(duì) 8052、8032 ，P1.0 引腳的第二功能為 T2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，P1.1 引腳的第二功能為 T2EX 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 的外部控制端。對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低 8 位地址。③P2 口（ 21 腳至 28 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址。在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高 8 位地址。P2 可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS型的 TTL 負(fù)載。 ④P3 口（ 10 腳至 17 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口，在 MCS-51 中，這 8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。 作為第一功能使用時(shí)，就作為普通 I/O 口用，功能和操作方法與 P1 口相同。 作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表所示。 值得強(qiáng)調(diào)的是，P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 表 P3 各口線的第二功能定義 口線 引腳 第二功能 P3.0 10 RXD（串行輸入口） P3.1 11 TXD（串行輸出口） P3.2 12 INT0（外部中斷 0） P3.3 13 INT1（外部中斷 1） P3.4 14 T0（定時(shí)器 0 外部輸入） 4P3.5 15 T1（定時(shí)器 1 外部輸入） P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖） P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖） 二、MCS-51 單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu) 綜合上面的描述可知，I/O 口線都不能當(dāng)作用戶 I/O 口線。除 8051/8751外真正可完全為用戶使用的 I/O 口線只有 P1 口，以及部分作為第一功能使用時(shí)的 P3 口。單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入，用戶 I/O 口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成 MCS-51 單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即： ①地址總線（AB）：地址總線寬為 16 位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為 64K 字節(jié)，16 位地址總線由 P0 口經(jīng)地址鎖存器提供 8 位地址（A0 至 A7）；P2 口直接提供 8 位地址（A8 至 A15）。 ②數(shù)據(jù)總線（DB ）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 提供。 ③控制總線（CB）：由 P3 口的第二功能狀態(tài)和 4 根獨(dú)立控制線 RESET、EA、ALE、PSEN 組成。 中央處理器是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。中央處理器主要由運(yùn)算部件和控制部件組成。下面我們把中央處理器功能模塊和有關(guān)的控制信號(hào)線聯(lián)系起來(lái)加以討論，并涉及相關(guān)的硬件設(shè)備（如振蕩電路和時(shí)鐘電路）。 1、運(yùn)算部件：它包括算術(shù)、邏輯部件 ALU、布爾處理器、累加器ACC、寄存器 B、暫存器 TMP1 和 TMP2、程序狀態(tài)字寄存器 PSW 以及十進(jìn)制調(diào)整電路等。運(yùn)算部件的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變址處理和數(shù)據(jù)傳送操作。 MCS-51 單片機(jī)的 ALU 功能十分強(qiáng)，它不僅可對(duì) 8 位變量進(jìn)行邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補(bǔ)、清零等基本操作，還可以進(jìn)行加、減、乘、除等基本運(yùn)算。為了乘除運(yùn)算的需要，設(shè)置了 B 寄存器。在執(zhí)行乘法運(yùn)算指令時(shí)，用來(lái)存放其中一個(gè)乘數(shù)和乘積的高 8 位數(shù)；在執(zhí)行除法運(yùn)算指令時(shí)，B 中存入除數(shù)及余數(shù)。MCS-51 單片機(jī)的 ALU 還具有一般微機(jī) ALU，如Z80、MCS-48 所不具備的功能，即布爾處理功能。單片機(jī)指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲(chǔ)器中的位地址空間與 CPU 中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)，它可對(duì)位（bit）變量進(jìn)行布爾處理，如置位、清零、求補(bǔ)、測(cè)試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實(shí)現(xiàn)位操作時(shí)，借用了程序狀態(tài)標(biāo)志器（PSW）中的進(jìn)位標(biāo)志 Cy 作為位操作的“累加器 ”。 運(yùn)算部件中的累加器 ACC 是一個(gè) 8 位的累加器（ACC 也可簡(jiǎn)寫為 A）。從功能上看，它與一般微機(jī)的累加器相比沒(méi)有什么特別之處，但需要說(shuō)明的是 ACC 的進(jìn)位標(biāo)志 Cy 就是布爾處理器進(jìn)行位操作的一個(gè)累加器。 MCS-51 單片機(jī)的程序狀態(tài) PSW，是一個(gè) 8 位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信息。 2、控制部件 控制部件是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，它包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出 CPU 的時(shí)序，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)，完成一系列定時(shí)控制的微操作，用來(lái)控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行。其中有一些控制信號(hào)線能簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號(hào) ALE，控制片外程序存儲(chǔ)器運(yùn)行的片內(nèi)外存儲(chǔ)器選擇信號(hào) EA，以及片外指信號(hào) PSEN。 替換型號(hào)：80C31、8032、80C32。5第二章 主機(jī)2.1 主機(jī)的設(shè)計(jì)多功能微電腦病床呼叫系統(tǒng)主要是根據(jù) MCS-51 單片機(jī)的多機(jī)通訊功能，將不同的床位編成有一定規(guī)律的代碼，主機(jī)根據(jù)接收到的代碼判斷床位的號(hào)碼，并向該床位發(fā)送指令，達(dá)到通話的目的。2.2 主機(jī)的硬件組成主機(jī)由 MCS-51 單片機(jī)同鍵盤、數(shù)碼顯示、RS232 數(shù)據(jù)通訊、通話、狀態(tài)指示等電路組成，如圖 1 所示。由單片微機(jī) 8031、8D 鎖存器 74LS373 和EPROM2764 構(gòu)成主機(jī)的控制核心，P1 口通過(guò) 3/8 譯碼器 74LS138 的七段譯碼、鎖存、驅(qū)動(dòng)器 CD4511 及數(shù)碼管組成數(shù)據(jù)顯示電路。由 8/3 線八進(jìn)位優(yōu)編碼器 74LS148，雙單穩(wěn)多諧振蕩器 74LS221 等組成鍵盤電路，通過(guò)外部中斷“0”進(jìn)行鍵盤輸入。6圖 1 主機(jī)硬件圖72.3　數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)處理多功能呼叫系統(tǒng)的核心是 MCS-51 多機(jī)全雙工通訊。如圖所示各子機(jī)僅能和主機(jī)通訊，子機(jī)之間的通訊要通過(guò)主機(jī)進(jìn)行，本單位不允許子機(jī)之間通訊。對(duì)所有子機(jī)的 SM2 位置 1，使其處于接收地址幀狀態(tài)，主機(jī)每隔 20ms 發(fā)送其中的一子機(jī)地址，其中包含 8 位地址，第 9 位為地址數(shù)據(jù)標(biāo)志位，為 1表示是發(fā)送地址﹔為 0 表示是數(shù)據(jù)。子機(jī)接到數(shù)據(jù)后，同本機(jī)的設(shè)定地址比較，如果相同，SM 2 清“0”。并計(jì)時(shí) 20ms，這時(shí)，該機(jī)可以接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，也可向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，20ms 計(jì)時(shí)到，置 SM2=1，失去了與主機(jī)通訊權(quán)，主機(jī)開(kāi)始發(fā)送另一子機(jī)的地址，受權(quán)于另外一臺(tái)子機(jī)。這樣對(duì)于 100 個(gè)以內(nèi)床位子機(jī)，在 2s 之內(nèi)都可以同主機(jī)通訊，接收主機(jī)數(shù)據(jù)或向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)同各個(gè)子機(jī)分時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主機(jī)接收到子機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)，有效的數(shù)據(jù)是子機(jī)應(yīng)答主機(jī)、子機(jī)呼叫、當(dāng)前唯一的呼叫、煙火報(bào)警等情況之一。分析接收到的數(shù)據(jù)，如果是子機(jī)應(yīng)答主機(jī)，子機(jī)應(yīng)答主機(jī)燈亮，子機(jī)已經(jīng)將該機(jī)的通話系統(tǒng)打開(kāi)，醫(yī)護(hù)人員可以和被呼叫的床位通話。如果是子機(jī)呼叫，根據(jù)標(biāo)志判斷是否是當(dāng)前唯一的呼叫，是當(dāng)前唯一的呼叫，主要顯示當(dāng)前呼叫的床位號(hào)，打開(kāi)通話系統(tǒng)，向子機(jī)發(fā)出應(yīng)答指令，子機(jī)打開(kāi)通話線路，和呼叫者通話。否則，主機(jī)將向該呼叫者發(fā)出線路忙的指令，當(dāng)前有人排隊(duì)指示燈亮，并將該呼叫號(hào)排入隊(duì)列中﹔如果是煙火報(bào)警，煙火報(bào)警指示燈亮，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)該親自去病房說(shuō)服教育，或者在病房?jī)?nèi)安裝請(qǐng)勿吸煙的標(biāo)志并通過(guò)主機(jī)發(fā)出警告聲，提請(qǐng)病人或家屬不要吸煙。程序流程如圖 2 所示。主機(jī)數(shù)據(jù)處理子程序清單：1. CHHU2：PUSH A2.MOV A，SBUF3.CJNE A，34H，CC2 ﹔ 子機(jī)應(yīng)答主機(jī)轉(zhuǎn) CC24.MOV ＠R0,A ﹔ 子機(jī)呼叫5.INC R06.INC R47.INC R28.JNB 10H CC9.MOV A，4FH ﹔ 當(dāng)前第一次呼叫10.ACALL BCD ﹔ 顯示當(dāng)前呼叫號(hào)11.CLR A12.MOV P1，A13.AJMP CC314. CC：　　MOV A，＃0FEH ﹔ 非第一個(gè)呼叫排隊(duì)15.CLR TB816.MOV SBUF，A8圖 2　主機(jī)接收處理數(shù)據(jù)程序流程框圖9第三章 子機(jī)3.1 子機(jī)(床位機(jī))設(shè)計(jì)子機(jī)(床位)機(jī)要求操作簡(jiǎn)單、體積小、功能全、易于安裝調(diào)試。子機(jī)的主要功能是向主機(jī)發(fā)出呼叫信號(hào)，收到主機(jī)應(yīng)答后，打開(kāi)通話系統(tǒng)，同醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行通話；接收主機(jī)的呼收，應(yīng)答主機(jī)呼叫，此功能在正常情況下屏蔽，完成此項(xiàng)功能的過(guò)程中，都有相應(yīng)的功能指示。3.2 硬件的組成利用 MCS-51 單片機(jī) 8031，8D 鎖存器 74LS373，EPROM2716 組成最小的單片機(jī)系統(tǒng)。74LS00 和雙向按鍵開(kāi)關(guān)組成消顫電流，申請(qǐng)中斷，啟動(dòng)該機(jī)完成一系列功能。通過(guò) P1 口驅(qū)動(dòng)功能指示燈和開(kāi)啟聽(tīng)筒話筒電路。采用 RS232 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行串行通訊。原理如圖 3 所示。圖 3 子機(jī)硬件原理圖3.3 軟件設(shè)計(jì)和功能的實(shí)現(xiàn)3.3.1 接收和處理數(shù)據(jù)對(duì)于每個(gè)床位都有特定的編號(hào)(床位號(hào))即子機(jī)的地址，初始的過(guò)程中，SM2=1，表示處于多機(jī)通訊功能，只能接收主機(jī)發(fā)送給該機(jī)的地址，不能接收主機(jī)數(shù)據(jù)和向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。接收到主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)第 9 位為 1 時(shí)，數(shù)據(jù)裝入 SBU 下，并置 RI=1，向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求，如果接收以第 9 位數(shù)為 0 時(shí)，10則不產(chǎn)生中斷標(biāo)志，數(shù)據(jù)放棄。接收到的數(shù)據(jù)和本機(jī)號(hào)進(jìn)行比較，如果相同，則置 SM2=0，并開(kāi)始 20ms 計(jì)時(shí)，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)第 9 位為0 時(shí)，接收并進(jìn)行處理，同時(shí)根據(jù)本機(jī)的情況可以向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，完成子機(jī)的功能。20ms 計(jì)時(shí)到，SM 2=1，此時(shí)，該機(jī)只能接收主機(jī)發(fā)送的地址，再無(wú)別的通訊功能。由以上敘述的約定可以看出，床位機(jī)與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳送受主機(jī)控制分時(shí)完成，保證了主機(jī)與多機(jī)之間的正常通訊。對(duì)于 100 個(gè)床位以內(nèi)的系統(tǒng)，給每個(gè)子機(jī)分時(shí) 20ms，在 2s 之內(nèi)主機(jī)就可對(duì)所有子機(jī)詢?cè)L一次，對(duì)使用者，即可感到是隨時(shí)呼叫主機(jī)。接收到主機(jī)的數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)類型，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記及數(shù)據(jù)處理，程序圖如圖 4 所示。圖 4　子機(jī)接收數(shù)據(jù)程序流程框圖接收數(shù)據(jù)子程序清單：1.　　　　MOV A，SBUF2.GLME A，＃0FEH，CHU5 ﹔線路忙3.CJNE A，＃22H，CHH ﹔非本機(jī)信號(hào)4.CJNE A，30H，CHU65.SETB P1.1 ﹔主機(jī)呼號(hào)6.SETB P1.2 ﹔振鈴7.RETI8. CHU6：MOV C，RB89.JNC PDTL10.CLR P1.311. CHH：CLR RI12.RETI13. PDTL： CLR P1.114.CLR P1.415.CLR P1.016.CLR 30H17.CLR RI1118.RETI19. CHU5：MOV A，＃2220.CJNE A，30H，CHU721.RETI　　 ﹔本機(jī)沒(méi)有呼叫22. CHU7：SET P1.0 ﹔主機(jī)線路23.RETI圖 5　子機(jī)呼叫程序流程框圖3.3.2　呼叫及數(shù)據(jù)處理這里的呼叫是指病人(使用者)通過(guò)按鍵向主機(jī)發(fā)呼叫請(qǐng)求。按鍵后，通過(guò)外部中斷“0”向 CPU 發(fā)中斷請(qǐng)求，在 SM2=0 的情況下，根據(jù)狀態(tài)標(biāo)志判斷是應(yīng)答主機(jī)呼叫還是向主機(jī)發(fā)呼叫，并向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，程度流程如圖 5 所示。子機(jī)呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)處理子程序清單：1. CHU2：MOV A，＃222.CJNE A，30H ﹔CH113.IN A，P14.ANL A，＃06H5.　　CJNE A，＃06H，CH106.MOV A，＃27.MOV 30H，A8.MOV SBUF，A ﹔呼叫主機(jī)9. HERE：JNB TI HERE1210.SETB P1.311.CLR TI12.RETI13. CH10：CLR P1.114.CLR P1.215.MOV A，＃2216.MOV SBUF，A17. CH12：JNB TI CH1218.CLR TI19.CLR P1.420. CH11：RETI13第四章 LED 顯示3.1 原理圖在單片機(jī)系統(tǒng)中，常常用數(shù)碼管（LE0 ）做顯示器。一般的顯示器為 4 位或 8 位，即需要 4 個(gè)或 8 個(gè) LED 。實(shí)現(xiàn)這種顯示的方法比較多，也比較簡(jiǎn)單。但是，對(duì)于多個(gè) LED 顯示，就必須采取必要的措施才能實(shí)現(xiàn)。這里用一種設(shè)計(jì)方法，利用該方法設(shè)計(jì)的多路 LED 顯示系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件編程方便，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，經(jīng)在儲(chǔ)蓄所大屏幕利率顯示屏中應(yīng)用，效果很好。圖 6 多個(gè) LED 顯示的硬件原理143.2 硬件電路原理80C31 單片機(jī)是 MCS 一 51 系列單片機(jī)的一種，它廣泛應(yīng)用于各種小型控制系統(tǒng)中。我們知道，80C31 單片機(jī)有一個(gè)串行口可用于串行通訊，筆者發(fā)現(xiàn)它在方式。狀態(tài)下，還可以擴(kuò)展并行 1 / 0 口，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè) LED 顯示，其硬件原理如圖 6 所示。其中，74HCl64 為串行輸入、并行輸出移位寄存器，74HC244 為單向總線驅(qū)動(dòng)器，LED 采用 SEFll83KR 型共陰極數(shù)碼管。當(dāng)80C31 單片機(jī)復(fù)位時(shí)，串行口為方式。狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的十二分之一。參看圖 7 , 器件執(zhí)行任何一條將 SBUF 作為目的寄存器的命令時(shí)，數(shù)據(jù)便開(kāi)始從 RXD 端發(fā)送。在寫信號(hào)有效時(shí)，相隔一個(gè)機(jī)器周期后發(fā)送控制端 SEND 有效，即允許 RXD 發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)，允許從TXD 端輸出移位脈沖。第一幀（8 位）數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時(shí)，各控制信號(hào)均恢復(fù)原狀態(tài)，只有 TI 保持高電平，呈中斷申請(qǐng)狀態(tài)。第一個(gè) 74Hc164 把第一幀數(shù)據(jù)并行輸出，LEDI 顯示該數(shù)據(jù)（發(fā)送時(shí)序如圖 2 所示）。然后，用軟件將 TI 清零，發(fā)送第二幀數(shù)據(jù)。第二幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，LEDI 顯示第二幀數(shù)據(jù)，第一幀數(shù)據(jù)串行輸入給第二個(gè) 74Hcl64 , LEDZ 顯示第一幀數(shù)據(jù)。依此類推，直到把數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)所有數(shù)據(jù)發(fā)送出去。應(yīng)該注意，數(shù)據(jù)全部發(fā)送完后，第一幀數(shù)據(jù)在最后一個(gè) LED 顯示。由于 TXD 端最多可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 門，當(dāng) LED 顯示器超過(guò) 8 個(gè)時(shí)，我們采用 74Hc244 芯片驅(qū)動(dòng)。每個(gè) 74HC244 有 8 路驅(qū)動(dòng)，每一路可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LED ，即每增加一個(gè) 74 Hc244 ，可增加 64 個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)。2 軟件編程該軟件程序采用 MCS 一 51 系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言編制，并把顯示程序作為一個(gè)子程序，以便在主程序中調(diào)用。設(shè) LED 為共陰極顯示器，共有 64 個(gè)，顯示區(qū)首地址在內(nèi)部 RAM 20H 單元，需顯示的數(shù)據(jù)以 BCD 碼依次存放在顯示區(qū)，軟件清單如下：主程序ORG 0000H 5 J MP START ORG 0020H MOV R6 , # 40H MOV RO , # 20H LCALL TRXD 5 J MP $ 顯示子程序TRXD : MOV DPTR , # DTAB DLO : MOVA , @ RO MOVCA , @ A + DPTR MOV SBUF , A DLI : JNB Tl , DLI CLR Tl INC RO DJNZ R6 , DLO 15RFT DTAB : 3FH , 06H , SBH , 4FH , 66H , 6DH , 7DH , 07H , 7FH , 6FH 圖 7 方式 0 發(fā)送時(shí)序圖16設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)本次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)有了更深的了解。這次設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，很好地檢驗(yàn)了我們對(duì)單片機(jī)的掌握情況。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也在不斷地增加自己的專業(yè)課的知識(shí)。不僅把已學(xué)的知識(shí)用出來(lái)，也把不懂的知識(shí)學(xué)過(guò)來(lái)，真可謂一石二鳥(niǎo)。在這過(guò)程中，我也懂得了如何去思考問(wèn)題，如何去排列版面，如何讓自己的設(shè)計(jì)緊湊，明白簡(jiǎn)潔。在設(shè)計(jì)中我知道了單片機(jī)的運(yùn)行模式，以及單片機(jī)的控制作用。我認(rèn)為單片機(jī)在控制方面的作用是相當(dāng)優(yōu)越的，既簡(jiǎn)單又有效，而且故障率底。特別是它的嵌入式應(yīng)用形態(tài)有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這也是它前景無(wú)限好以及在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。17參考文獻(xiàn)1 何立民?！秵纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)─系統(tǒng)配置與接口技朮》 北京航空航天大學(xué)出版社，19892 田學(xué)鋒，周予濱　《計(jì)算器通信與 RS-232 接口實(shí)用指南》 電子工業(yè)出版社，19953 潘新民，王燕芳《單片微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)》　　人民郵電出版社 1992 , 7 4 孫函芳，徐愛(ài)卿《單片機(jī)原理及應(yīng)用》　　　北京航空航天大學(xué)出版社1988 , 21摘要目前，許多醫(yī)院住院病房靠步行呼叫值班員，存在醫(yī)護(hù)人員不能及時(shí)趕到，甚至激化醫(yī)患矛盾等問(wèn)題）為方便病號(hào)呼叫值班醫(yī)護(hù)人員，可設(shè)計(jì)個(gè)呼叫系統(tǒng)，將病房的呼叫信息及時(shí)反映給值班人員）該系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)碼顯示病號(hào)所在的病房號(hào)、病床號(hào)、聲音報(bào)警提醒值班人員，若有多個(gè)病號(hào)同時(shí)呼叫，則循環(huán)顯示病房的代號(hào)，確保信息不丟，按給定順序沿信號(hào)線向呼叫器發(fā)出對(duì)應(yīng)地址的脈沖數(shù)，如果呼叫器有動(dòng)作，該呼叫器沿信號(hào)線返回給主機(jī)個(gè)脈沖，主機(jī)檢測(cè)到后就振鈴報(bào)警并顯示病房號(hào)、病床號(hào)）若沒(méi)有動(dòng)作，信號(hào)線處于低電平，從而完成主機(jī)和呼叫器之間的應(yīng)答）病床呼叫系統(tǒng)是病人請(qǐng)求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理的緊急呼叫工具?？蓪⒉∪说恼?qǐng)求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士，是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。繼電器控制的門鈴式呼叫系統(tǒng)，由于外觀粗造、噪聲大、功能單一，在醫(yī)院達(dá)標(biāo)定級(jí)中已不能適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)院的要求。利用單片機(jī)的多機(jī)通訊功能，設(shè)計(jì)出的具有呼叫、振鈴、顯示排隊(duì)、優(yōu)先權(quán)設(shè)定、通話、煙火報(bào)警等功能的多功能微電腦病床呼叫系統(tǒng)，滿足了醫(yī)院的病房管理和護(hù)理的要求。2第一章 單片機(jī) 8031 的介紹8031 單片機(jī)是 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS-51 系列單片機(jī)中的一種，除無(wú)片內(nèi)ROM 外，其余特性與 MCS-51 單片機(jī)基本一樣。 MCS-51 單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu) 一、芯片的引腳描述 HMOS 制造工藝的 MCS-51 單片機(jī)都采用 40 引腳的直插封裝（DIP 方式），制造工藝為 CHMOS 的 80C51/80C31 芯片除采用 DIP 封裝方式外，還采用方型封裝工藝，引腳排列如圖。其中方型封裝的 CHMOS 芯片有 44 只引腳，但其中 4 只引腳（標(biāo)有 NC 的引腳 1、12、23、34 ）是不使用的，在單片機(jī)的40 條引腳中有 2 條專用于主電源的引腳，2 條外接晶體的引腳，4 條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32 條輸入/輸出（I/O）引腳。 下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@ 40 條引腳的功能。 1、主電源引腳 VCC 和 VSS VCC——（40 腳）接 +5V 電壓； VSS——（20 腳）接地。 2、外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 XTAL2（ 18 腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì)XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。 3、控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD、ALE/PROG、PSEN 和 EA/VPP ①RST/VPD（9 腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個(gè)約 8.2k 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個(gè)約 10μF 的電容，以保證可靠地復(fù)位。 VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng) VCC 主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD 就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。 ②ALE/PROG（30 腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)， ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè)LS 型的 TTL 輸入電路。 對(duì)于 EPROM 單片機(jī)（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG ）。 ③PSEN（29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在從外3部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入。 ④EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) 0FFFH（對(duì) 851/8751/80C51）或 1FFFH（對(duì)8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于常用的 8031 來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于 EPROM 型的單片機(jī)（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳也用于施加 21V 的編程電源（VPP）。 4、輸入/輸出（I/O）引腳 P0、P1、P2 、P3（共 32 根） ①P0 口（ 39 腳至 32 腳）：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型的TTL 負(fù)載。 ②P1 口（ 1 腳至 8 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。P1 口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。對(duì) 8052、8032 ，P1.0 引腳的第二功能為 T2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，P1.1 引腳的第二功能為 T2EX 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 的外部控制端。對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低 8 位地址。③P2 口（ 21 腳至 28 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址。在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高 8 位地址。P2 可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS型的 TTL 負(fù)載。 ④P3 口（ 10 腳至 17 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口，在 MCS-51 中，這 8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。 作為第一功能使用時(shí)，就作為普通 I/O 口用，功能和操作方法與 P1 口相同。 作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表所示。 值得強(qiáng)調(diào)的是，P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 表 P3 各口線的第二功能定義 口線 引腳 第二功能 P3.0 10 RXD（串行輸入口） P3.1 11 TXD（串行輸出口） P3.2 12 INT0（外部中斷 0） P3.3 13 INT1（外部中斷 1） P3.4 14 T0（定時(shí)器 0 外部輸入） 4P3.5 15 T1（定時(shí)器 1 外部輸入） P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖） P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖） 二、MCS-51 單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu) 綜合上面的描述可知，I/O 口線都不能當(dāng)作用戶 I/O 口線。除 8051/8751外真正可完全為用戶使用的 I/O 口線只有 P1 口，以及部分作為第一功能使用時(shí)的 P3 口。單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入，用戶 I/O 口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成 MCS-51 單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即： ①地址總線（AB）：地址總線寬為 16 位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為 64K 字節(jié)，16 位地址總線由 P0 口經(jīng)地址鎖存器提供 8 位地址（A0 至 A7）；P2 口直接提供 8 位地址（A8 至 A15）。 ②數(shù)據(jù)總線（DB ）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 提供。 ③控制總線（CB）：由 P3 口的第二功能狀態(tài)和 4 根獨(dú)立控制線 RESET、EA、ALE、PSEN 組成。 中央處理器是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。中央處理器主要由運(yùn)算部件和控制部件組成。下面我們把中央處理器功能模塊和有關(guān)的控制信號(hào)線聯(lián)系起來(lái)加以討論，并涉及相關(guān)的硬件設(shè)備（如振蕩電路和時(shí)鐘電路）。 1、運(yùn)算部件：它包括算術(shù)、邏輯部件 ALU、布爾處理器、累加器ACC、寄存器 B、暫存器 TMP1 和 TMP2、程序狀態(tài)字寄存器 PSW 以及十進(jìn)制調(diào)整電路等。運(yùn)算部件的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變址處理和數(shù)據(jù)傳送操作。 MCS-51 單片機(jī)的 ALU 功能十分強(qiáng)，它不僅可對(duì) 8 位變量進(jìn)行邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補(bǔ)、清零等基本操作，還可以進(jìn)行加、減、乘、除等基本運(yùn)算。為了乘除運(yùn)算的需要，設(shè)置了 B 寄存器。在執(zhí)行乘法運(yùn)算指令時(shí)，用來(lái)存放其中一個(gè)乘數(shù)和乘積的高 8 位數(shù)；在執(zhí)行除法運(yùn)算指令時(shí)，B 中存入除數(shù)及余數(shù)。MCS-51 單片機(jī)的 ALU 還具有一般微機(jī) ALU，如Z80、MCS-48 所不具備的功能，即布爾處理功能。單片機(jī)指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲(chǔ)器中的位地址空間與 CPU 中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)，它可對(duì)位（bit）變量進(jìn)行布爾處理，如置位、清零、求補(bǔ)、測(cè)試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實(shí)現(xiàn)位操作時(shí)，借用了程序狀態(tài)標(biāo)志器（PSW）中的進(jìn)位標(biāo)志 Cy 作為位操作的“累加器 ”。 運(yùn)算部件中的累加器 ACC 是一個(gè) 8 位的累加器（ACC 也可簡(jiǎn)寫為 A）。從功能上看，它與一般微機(jī)的累加器相比沒(méi)有什么特別之處，但需要說(shuō)明的是 ACC 的進(jìn)位標(biāo)志 Cy 就是布爾處理器進(jìn)行位操作的一個(gè)累加器。 MCS-51 單片機(jī)的程序狀態(tài) PSW，是一個(gè) 8 位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信息。 2、控制部件 控制部件是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，它包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出 CPU 的時(shí)序，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)，完成一系列定時(shí)控制的微操作，用來(lái)控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行。其中有一些控制信號(hào)線能簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號(hào) ALE，控制片外程序存儲(chǔ)器運(yùn)行的片內(nèi)外存儲(chǔ)器選擇信號(hào) EA，以及片外指信號(hào) PSEN。 替換型號(hào)：80C31、8032、80C32。5第二章 主機(jī)2.1 主機(jī)的設(shè)計(jì)多功能微電腦病床呼叫系統(tǒng)主要是根據(jù) MCS-51 單片機(jī)的多機(jī)通訊功能，將不同的床位編成有一定規(guī)律的代碼，主機(jī)根據(jù)接收到的代碼判斷床位的號(hào)碼，并向該床位發(fā)送指令，達(dá)到通話的目的。2.2 主機(jī)的硬件組成主機(jī)由 MCS-51 單片機(jī)同鍵盤、數(shù)碼顯示、RS232 數(shù)據(jù)通訊、通話、狀態(tài)指示等電路組成，如圖 1 所示。由單片微機(jī) 8031、8D 鎖存器 74LS373 和EPROM2764 構(gòu)成主機(jī)的控制核心，P1 口通過(guò) 3/8 譯碼器 74LS138 的七段譯碼、鎖存、驅(qū)動(dòng)器 CD4511 及數(shù)碼管組成數(shù)據(jù)顯示電路。由 8/3 線八進(jìn)位優(yōu)編碼器 74LS148，雙單穩(wěn)多諧振蕩器 74LS221 等組成鍵盤電路，通過(guò)外部中斷“0”進(jìn)行鍵盤輸入。6圖 1 主機(jī)硬件圖72.3　數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)處理多功能呼叫系統(tǒng)的核心是 MCS-51 多機(jī)全雙工通訊。如圖所示各子機(jī)僅能和主機(jī)通訊，子機(jī)之間的通訊要通過(guò)主機(jī)進(jìn)行，本單位不允許子機(jī)之間通訊。對(duì)所有子機(jī)的 SM2 位置 1，使其處于接收地址幀狀態(tài)，主機(jī)每隔 20ms 發(fā)送其中的一子機(jī)地址，其中包含 8 位地址，第 9 位為地址數(shù)據(jù)標(biāo)志位，為 1表示是發(fā)送地址﹔為 0 表示是數(shù)據(jù)。子機(jī)接到數(shù)據(jù)后，同本機(jī)的設(shè)定地址比較，如果相同，SM 2 清“0”。并計(jì)時(shí) 20ms，這時(shí)，該機(jī)可以接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，也可向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，20ms 計(jì)時(shí)到，置 SM2=1，失去了與主機(jī)通訊權(quán)，主機(jī)開(kāi)始發(fā)送另一子機(jī)的地址，受權(quán)于另外一臺(tái)子機(jī)。這樣對(duì)于 100 個(gè)以內(nèi)床位子機(jī)，在 2s 之內(nèi)都可以同主機(jī)通訊，接收主機(jī)數(shù)據(jù)或向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)同各個(gè)子機(jī)分時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主機(jī)接收到子機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)，有效的數(shù)據(jù)是子機(jī)應(yīng)答主機(jī)、子機(jī)呼叫、當(dāng)前唯一的呼叫、煙火報(bào)警等情況之一。分析接收到的數(shù)據(jù)，如果是子機(jī)應(yīng)答主機(jī)，子機(jī)應(yīng)答主機(jī)燈亮，子機(jī)已經(jīng)將該機(jī)的通話系統(tǒng)打開(kāi)，醫(yī)護(hù)人員可以和被呼叫的床位通話。如果是子機(jī)呼叫，根據(jù)標(biāo)志判斷是否是當(dāng)前唯一的呼叫，是當(dāng)前唯一的呼叫，主要顯示當(dāng)前呼叫的床位號(hào)，打開(kāi)通話系統(tǒng)，向子機(jī)發(fā)出應(yīng)答指令，子機(jī)打開(kāi)通話線路，和呼叫者通話。否則，主機(jī)將向該呼叫者發(fā)出線路忙的指令，當(dāng)前有人排隊(duì)指示燈亮，并將該呼叫號(hào)排入隊(duì)列中﹔如果是煙火報(bào)警，煙火報(bào)警指示燈亮，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)該親自去病房說(shuō)服教育，或者在病房?jī)?nèi)安裝請(qǐng)勿吸煙的標(biāo)志并通過(guò)主機(jī)發(fā)出警告聲，提請(qǐng)病人或家屬不要吸煙。程序流程如圖 2 所示。主機(jī)數(shù)據(jù)處理子程序清單：1. CHHU2：PUSH A2.MOV A，SBUF3.CJNE A，34H，CC2 ﹔ 子機(jī)應(yīng)答主機(jī)轉(zhuǎn) CC24.MOV ＠R0,A ﹔ 子機(jī)呼叫5.INC R06.INC R47.INC R28.JNB 10H CC9.MOV A，4FH ﹔ 當(dāng)前第一次呼叫10.ACALL BCD ﹔ 顯示當(dāng)前呼叫號(hào)11.CLR A12.MOV P1，A13.AJMP CC314. CC：　　MOV A，＃0FEH ﹔ 非第一個(gè)呼叫排隊(duì)15.CLR TB816.MOV SBUF，A8圖 2　主機(jī)接收處理數(shù)據(jù)程序流程框圖9第三章 子機(jī)3.1 子機(jī)(床位機(jī))設(shè)計(jì)子機(jī)(床位)機(jī)要求操作簡(jiǎn)單、體積小、功能全、易于安裝調(diào)試。子機(jī)的主要功能是向主機(jī)發(fā)出呼叫信號(hào)，收到主機(jī)應(yīng)答后，打開(kāi)通話系統(tǒng)，同醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行通話；接收主機(jī)的呼收，應(yīng)答主機(jī)呼叫，此功能在正常情況下屏蔽，完成此項(xiàng)功能的過(guò)程中，都有相應(yīng)的功能指示。3.2 硬件的組成利用 MCS-51 單片機(jī) 8031，8D 鎖存器 74LS373，EPROM2716 組成最小的單片機(jī)系統(tǒng)。74LS00 和雙向按鍵開(kāi)關(guān)組成消顫電流，申請(qǐng)中斷，啟動(dòng)該機(jī)完成一系列功能。通過(guò) P1 口驅(qū)動(dòng)功能指示燈和開(kāi)啟聽(tīng)筒話筒電路。采用 RS232 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行串行通訊。原理如圖 3 所示。圖 3 子機(jī)硬件原理圖3.3 軟件設(shè)計(jì)和功能的實(shí)現(xiàn)3.3.1 接收和處理數(shù)據(jù)對(duì)于每個(gè)床位都有特定的編號(hào)(床位號(hào))即子機(jī)的地址，初始的過(guò)程中，SM2=1，表示處于多機(jī)通訊功能，只能接收主機(jī)發(fā)送給該機(jī)的地址，不能接收主機(jī)數(shù)據(jù)和向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。接收到主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)第 9 位為 1 時(shí)，數(shù)據(jù)裝入 SBU 下，并置 RI=1，向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求，如果接收以第 9 位數(shù)為 0 時(shí)，10則不產(chǎn)生中斷標(biāo)志，數(shù)據(jù)放棄。接收到的數(shù)據(jù)和本機(jī)號(hào)進(jìn)行比較，如果相同，則置 SM2=0，并開(kāi)始 20ms 計(jì)時(shí)，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)第 9 位為0 時(shí)，接收并進(jìn)行處理，同時(shí)根據(jù)本機(jī)的情況可以向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，完成子機(jī)的功能。20ms 計(jì)時(shí)到，SM 2=1，此時(shí)，該機(jī)只能接收主機(jī)發(fā)送的地址，再無(wú)別的通訊功能。由以上敘述的約定可以看出，床位機(jī)與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳送受主機(jī)控制分時(shí)完成，保證了主機(jī)與多機(jī)之間的正常通訊。對(duì)于 100 個(gè)床位以內(nèi)的系統(tǒng)，給每個(gè)子機(jī)分時(shí) 20ms，在 2s 之內(nèi)主機(jī)就可對(duì)所有子機(jī)詢?cè)L一次，對(duì)使用者，即可感到是隨時(shí)呼叫主機(jī)。接收到主機(jī)的數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)類型，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記及數(shù)據(jù)處理，程序圖如圖 4 所示。圖 4　子機(jī)接收數(shù)據(jù)程序流程框圖接收數(shù)據(jù)子程序清單：1.　　　　MOV A，SBUF2.GLME A，＃0FEH，CHU5 ﹔線路忙3.CJNE A，＃22H，CHH ﹔非本機(jī)信號(hào)4.CJNE A，30H，CHU65.SETB P1.1 ﹔主機(jī)呼號(hào)6.SETB P1.2 ﹔振鈴7.RETI8. CHU6：MOV C，RB89.JNC PDTL10.CLR P1.311. CHH：CLR RI12.RETI13. PDTL： CLR P1.114.CLR P1.415.CLR P1.016.CLR 30H17.CLR RI1118.RETI19. CHU5：MOV A，＃2220.CJNE A，30H，CHU721.RETI　　 ﹔本機(jī)沒(méi)有呼叫22. CHU7：SET P1.0 ﹔主機(jī)線路23.RETI圖 5　子機(jī)呼叫程序流程框圖3.3.2　呼叫及數(shù)據(jù)處理這里的呼叫是指病人(使用者)通過(guò)按鍵向主機(jī)發(fā)呼叫請(qǐng)求。按鍵后，通過(guò)外部中斷“0”向 CPU 發(fā)中斷請(qǐng)求，在 SM2=0 的情況下，根據(jù)狀態(tài)標(biāo)志判斷是應(yīng)答主機(jī)呼叫還是向主機(jī)發(fā)呼叫，并向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，程度流程如圖 5 所示。子機(jī)呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)處理子程序清單：1. CHU2：MOV A，＃222.CJNE A，30H ﹔CH113.IN A，P14.ANL A，＃06H5.　　CJNE A，＃06H，CH106.MOV A，＃27.MOV 30H，A8.MOV SBUF，A ﹔呼叫主機(jī)9. HERE：JNB TI HERE1210.SETB P1.311.CLR TI12.RETI13. CH10：CLR P1.114.CLR P1.215.MOV A，＃2216.MOV SBUF，A17. CH12：JNB TI CH1218.CLR TI19.CLR P1.420. CH11：RETI13第四章 LED 顯示3.1 原理圖在單片機(jī)系統(tǒng)中，常常用數(shù)碼管（LE0 ）做顯示器。一般的顯示器為 4 位或 8 位，即需要 4 個(gè)或 8 個(gè) LED 。實(shí)現(xiàn)這種顯示的方法比較多，也比較簡(jiǎn)單。但是，對(duì)于多個(gè) LED 顯示，就必須采取必要的措施才能實(shí)現(xiàn)。這里用一種設(shè)計(jì)方法，利用該方法設(shè)計(jì)的多路 LED 顯示系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件編程方便，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，經(jīng)在儲(chǔ)蓄所大屏幕利率顯示屏中應(yīng)用，效果很好。圖 6 多個(gè) LED 顯示的硬件原理143.2 硬件電路原理80C31 單片機(jī)是 MCS 一 51 系列單片機(jī)的一種，它廣泛應(yīng)用于各種小型控制系統(tǒng)中。我們知道，80C31 單片機(jī)有一個(gè)串行口可用于串行通訊，筆者發(fā)現(xiàn)它在方式。狀態(tài)下，還可以擴(kuò)展并行 1 / 0 口，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè) LED 顯示，其硬件原理如圖 6 所示。其中，74HCl64 為串行輸入、并行輸出移位寄存器，74HC244 為單向總線驅(qū)動(dòng)器，LED 采用 SEFll83KR 型共陰極數(shù)碼管。當(dāng)80C31 單片機(jī)復(fù)位時(shí)，串行口為方式。狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的十二分之一。參看圖 7 , 器件執(zhí)行任何一條將 SBUF 作為目的寄存器的命令時(shí)，數(shù)據(jù)便開(kāi)始從 RXD 端發(fā)送。在寫信號(hào)有效時(shí)，相隔一個(gè)機(jī)器周期后發(fā)送控制端 SEND 有效，即允許 RXD 發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)，允許從TXD 端輸出移位脈沖。第一幀（8 位）數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時(shí)，各控制信號(hào)均恢復(fù)原狀態(tài)，只有 TI 保持高電平，呈中斷申請(qǐng)狀態(tài)。第一個(gè) 74Hc164 把第一幀數(shù)據(jù)并行輸出，LEDI 顯示該數(shù)據(jù)（發(fā)送時(shí)序如圖 2 所示）。然后，用軟件將 TI 清零，發(fā)送第二幀數(shù)據(jù)。第二幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，LEDI 顯示第二幀數(shù)據(jù)，第一幀數(shù)據(jù)串行輸入給第二個(gè) 74Hcl64 , LEDZ 顯示第一幀數(shù)據(jù)。依此類推，直到把數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)所有數(shù)據(jù)發(fā)送出去。應(yīng)該注意，數(shù)據(jù)全部發(fā)送完后，第一幀數(shù)據(jù)在最后一個(gè) LED 顯示。由于 TXD 端最多可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 門，當(dāng) LED 顯示器超過(guò) 8 個(gè)時(shí)，我們采用 74Hc244 芯片驅(qū)動(dòng)。每個(gè) 74HC244 有 8 路驅(qū)動(dòng)，每一路可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LED ，即每增加一個(gè) 74 Hc244 ，可增加 64 個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)。2 軟件編程該軟件程序采用 MCS 一 51 系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言編制，并把顯示程序作為一個(gè)子程序，以便在主程序中調(diào)用。設(shè) LED 為共陰極顯示器，共有 64 個(gè)，顯示區(qū)首地址在內(nèi)部 RAM 20H 單元，需顯示的數(shù)據(jù)以 BCD 碼依次存放在顯示區(qū)，軟件清單如下：主程序ORG 0000H 5 J MP START ORG 0020H MOV R6 , # 40H MOV RO , # 20H LCALL TRXD 5 J MP $ 顯示子程序TRXD : MOV DPTR , # DTAB DLO : MOVA , @ RO MOVCA , @ A + DPTR MOV SBUF , A DLI : JNB Tl , DLI CLR Tl INC RO DJNZ R6 , DLO 15RFT DTAB : 3FH , 06H , SBH , 4FH , 66H , 6DH , 7DH , 07H , 7FH , 6FH 圖 7 方式 0 發(fā)送時(shí)序圖16設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)本次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)有了更深的了解。這次設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，很好地檢驗(yàn)了我們對(duì)單片機(jī)的掌握情況。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也在不斷地增加自己的專業(yè)課的知識(shí)。不僅把已學(xué)的知識(shí)用出來(lái)，也把不懂的知識(shí)學(xué)過(guò)來(lái)，真可謂一石二鳥(niǎo)。在這過(guò)程中，我也懂得了如何去思考問(wèn)題，如何去排列版面，如何讓自己的設(shè)計(jì)緊湊，明白簡(jiǎn)潔。在設(shè)計(jì)中我知道了單片機(jī)的運(yùn)行模式，以及單片機(jī)的控制作用。我認(rèn)為單片機(jī)在控制方面的作用是相當(dāng)優(yōu)越的，既簡(jiǎn)單又有效，而且故障率底。特別是它的嵌入式應(yīng)用形態(tài)有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這也是它前景無(wú)限好以及在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。17參考文獻(xiàn)1 何立民?！秵纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)─系統(tǒng)配置與接口技朮》 北京航空航天大學(xué)出版社，19892 田學(xué)鋒，周予濱　《計(jì)算器通信與 RS-232 接口實(shí)用指南》 電子工業(yè)出版社，19953 潘新民，王燕芳《單片微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)》　　人民郵電出版社 1992 , 7 4 孫函芳，徐愛(ài)卿《單片機(jī)原理及應(yīng)用》　　　北京航空航天大學(xué)出版社1988 , 2