51单片机设计方案TOP10(二)

2013-05-22 22:24:11来源: 互联网

基于51单片机的多路呼叫系统设计

  随着信息技术的发展与医疗卫生事业的深化改革,国家金卫工程的实施使医院管理信息化的进程大大加快,越来约多的医院认识到,只有通过信息化建设,逐步建立信息化医院和医疗企业,才能支持医院的可持续发展,从而大力提高医院综合效益和运行效益。因此,设计一个支持医院病床呼叫,具有一条线缆传输多路呼叫信息的功能的系统,是非常必要的。

  1 多路呼叫系统整体设计方案

  该系统利用单片机的双机通信功能,设计出的具有呼叫、显示、应答等功能的多路呼叫系统,就是为满足中小型医院中,医护人员与病人之间能及时准确地进行半双工通信,达到既方便病人又方便医护人员,更利于提高医院护理水平的目的而设计的。该系统适用于新老病房及门诊,且能随时扩充床位及迁移。针对目前整体化护理要求,取消了通话功能,便于任何情况都能到床边交流。其优异的性能及高度灵活性,是床边的呼叫系统的发展趋势,是医院提高身价的筹码。该系统的核心是MCS-51多机半双工通信,要求各子机仅能和主机通信,子机之间的通信要通过主机进行,不允许子机之间通信,主要由主机系统、分机系统、通信接口3部分组成。其系统结构框图如图1所示。

  2 多路呼叫系统硬件系统设计和软件设计

  2.1 主机硬件系统的设计

  多路呼叫系统主要是根据MCS-51单片机的多机通信功能,将不同的床位编成有一定规律的代码,主机根据接收到的代码判断床位的号码,并向该床位发送指令,达到通信的目的。主机接收到子机送来的数据,其有效数据是子机应答主机、子机呼叫、当前惟一的呼叫。分析接收到的数据,如果是子机应答主机,子机应答主机灯亮。如果是子机呼叫,根据标志判断是否是当前惟一的呼叫,是当前惟一的呼叫,则显示当前呼叫的床位号,向子机发出应答指令。否则,主机将向该呼叫者发出线路忙的指令。主机硬件系统由AT89C51单片机、数码显示、RS 232数据通信等电路组成。其主机系统电路原理图如图2所示。这里的显示电路为2位,如果呼叫方大于100个,可进行扩展,显示方式采用软件控制。

 
随着信息技术的发展与医疗卫生事业的深化改革,国家金卫工程的实施使医院管理信息化的进程大大加快,越来约多的医院认识到,只有通过信息化建设,逐步建立信息化医院和医疗企业,才能支持医院的可持续发展,从而大力提高医院综合效益和运行效益。因此,设计一个支持医院病床呼叫,具有一条线缆传输多路呼叫信息的功能的系统,是非常必要的。

1  多路呼叫系统整体设计方案

该系统利用单片机的双机通信功能,设计出的具有呼叫、显示、应答等功能的多路呼叫系统,就是为满足中小型医院中,医护人员与病人之间能及时准确地进行半双工通信,达到既方便病人又方便医护人员,更利于提高医院护理水平的目的而设计的。该系统适用于新老病房及门诊,且能随时扩充床位及迁移。针对目前整体化护理要求,取消了通话功能,便于任何情况都能到床边交流。其优异的性能及高度灵活性,是床边的呼叫系统的发展趋势,是医院提高身价的筹码。该系统的核心是MCS-51多机半双工通信,要求各子机仅能和主机通信,子机之间的通信要通过主机进行,不允许子机之间通信,主要由主机系统、分机系统、通信接口3部分组成。其系统结构框图如图1所示。



2  多路呼叫系统硬件系统设计和软件设计

2.1  主机硬件系统的设计

多路呼叫系统主要是根据MCS-51单片机的多机通信功能,将不同的床位编成有一定规律的代码,主机根据接收到的代码判断床位的号码,并向该床位发送指令,达到通信的目的。主机接收到子机送来的数据,其有效数据是子机应答主机、子机呼叫、当前惟一的呼叫。分析接收到的数据,如果是子机应答主机,子机应答主机灯亮。如果是子机呼叫,根据标志判断是否是当前惟一的呼叫,是当前惟一的呼叫,则显示当前呼叫的床位号,向子机发出应答指令。否则,主机将向该呼叫者发出线路忙的指令。主机硬件系统由AT89C51单片机、数码显示、RS 232数据通信等电路组成。其主机系统电路原理图如图2所示。这里的显示电路为2位,如果呼叫方大于100个,可进行扩展,显示方式采用软件控制。



2.2  分机硬件系统的设计

分机要求操作简单,体积小,功能全,易于安装调试。分机的主要功能是向主机发出呼叫信号,收到主机应答后,子机应答灯亮。分机硬件系统由AT89C51单片机、键盘扫描电路、LED显示电路、时钟电路等构成,其分机系统电路原理图如图3所示。图3所示键盘扫描电路采用独立式键盘,为8路呼叫,也可设计为矩阵式键盘,可扩展为64路呼叫。如果呼叫方更多,可接入8155芯片除PA0口之外的PB0口和PC0口。同时,AT89C51单片机的P1口接8155芯片进行功能扩展。

2.3  通信方式的选取及通信接口设计

多路呼叫系统的数据通信特点是:通信距离较长,传输线要求尽量少,传输速度要求不高,传输的数据信息量少。根据串行通信与并行通信的比较,该系统选用串行通信。在确定了串行通信后,就要确定串行通信方式。串行通信有3种方式:单工方式、半双工方式、全双工方式。该系统采用半双工方式,因为在该系统中,要求数据的传输能同时在主机和分机之间进行双向传输,故不能采用单工方式,因为单工通信的数据只能往一个方向传输,同时系统要求只能用1条数据线进行数据的传输,因而不能采用全双工的通信方式,因为全双工方式需要2条独立的数据通道分别传输2个相反方向的数据流,所以通信方式只能选用半双工通信方式。

为了保证系统各部分之间传输的数据信息能被正确地接受到,在确定了系统的数据传输通信方式后,还需要规定一种数据通信双方都认可的同步方式,有同步方式同步和异步方式同步2种。这里结合系统要求本身,本着可靠实用的原则,采用异步方式同步的同步方式。因为异步通信常用于传输信息量不大,传输速度比较低的情况,但对系统的要求不高,容错性好,传输可靠,这些正是该系统的要求。

此外,由于系统所传输的数据为8位数据,根据串行口的工作方式,选择方式1,即8位异步数据接收器/发送器。综合以上4个方面的叙述可知,该系统的通信方式选用串行异步半双工通信的方式,串行口工作方式1,即采用具有RS 232C标准的点对点双机串行通信,这是因为利用单片机本身的串行口,其数据传输距离不超过1.5 m,而采用RS 232C标准可以进行远距离传输。该系统采用单片机AT89C51提供的串行口,通过对单片机功能寄存器SCON和PCON设置,来控制串行口的工作方式及传输波特率。

在AT89C51的发送端TXD、接收端RXD,采用RS 232C电平传输,采用2片电平转换芯片MAX232,由于单片机为TTL电平,一片MAX232实现TTL-RS 232C电平的转换,另一片实现RS 232C-TTL电平的转换。

2.4  软件系统设计

软件是系统设计的灵魂,其在系统中的作用无可取代。该系统的软件主要包括2方面:主机程序和分机程序。而主机程序又包括LED数码显示程序、串行数据传输程序(包括接收程序和发送程序);分机程序包括键盘扫描程序、串行数据传输程序(包括接收程序和发送程序)、显示程序等。

3  结  语

该呼叫系统经过测试,确保能正确传输及显示呼叫信号,并具有以下特点:传输距离工程上不受限制;极低频率低,无电磁发射,功耗极低;抗干扰性好,无错号;以单片机为核心设计,所用器件数量少,成本低,生产调试简便;可通过8155芯片实现功能扩展。但该呼叫系统对电路制作工艺要求较高,软件编程工作量大。

关键字:51单片机  设计方案

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0522/article_18507.html
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