基于单片机的病房紧急呼叫系统设计

摘要：文中介绍了一种基于AT89S51单片机设计的医院病房呼叫系统。该系统主要模块是由51单片机系统、1602液晶显示器及其他单元电路组成，同时也利用单片机的全双工通信来实现整个模块之间的通讯功能。所设计的系统核心控制器主要采用价格低廉，性能可靠的51单片机;整个设计模块的主要工作原理是分机按键呼叫，主机蜂鸣器报警，同时显示呼叫的号码和呼叫次数，主机按键可查询分机呼叫次数。使用本设计的病房紧急呼叫系统，具有很重要的应用价值，可以使病人快速找到医生，以节约病人的宝贵时间。

设计一款能满足大众要求，适合各种服务性行业的紧急呼叫系统，无疑会对改善人们生活起着十分重要的作用。对医院单位而言，在同类行业中，需要对病人或客户进行快速、准确的服务和治疗，这就需要一种能够提高医院工作人员办事效率的设备，而这种便捷服务式的呼叫系统节约了大量的人力，财力。对医院工作人员而言，不需要频繁的去查房、更不需要高声应答病人或家属，免去了无数次的来回奔波，维护了医院良好的安静环境，同时能够准确的给病人更好的服务和解决突发事件。该系统的设计主要分主机和从机两部分，集串行通信，液晶显示，蜂鸣器报警于一体，具有施工快捷、简单、故障率低、移动方便，使用该呼叫器的病人，无需四处张望寻找，也无需高声喊叫，只需轻松地按一下呼叫器的按钮，所需要的服务就会得到及时的解决。

1 串行通信技术

1.1 单片机串行通信功能

计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式可分为两种：并行和串行通信。一次同时传送多位数据称为并行通信。并行通信其特点是通信速度快，但传输信号线多，传输的距离较远时线路复杂，成本高。

所以主要用于近距离的传输操作。按一位接一位顺序传送数据的通信称为串行通信。串行通信其特点是传输线少，通信线路简单，通信速度慢，成本低，适合长距离通信。本设计采用串行通信。

51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART(通用异步接受和发送器)用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下：

1)串行数据寄存器(SBUF)

串行数据寄存器SBUF，字节地址为99H，实际对应两个寄存器：发送数据寄存器和接收数据寄存器。当CPU向SBUF写数据时对应的是发送数据寄存器，当CPU读SBUF时对应的是接收数据寄存器。

2)串行控制寄存器(PCON)

SCON用于串行通信方式的选择，收发控制及状态指示，各位含义如下：

SM0，SM1：串行接口工作方式选择位，用于选择四位工作方式。

SM2：多机通信控制位。

REN：接收允许控制位。软件置1允许接收;软件置0禁止接收。

TB8：方式2或3时，TB8为要发送的第9位数据，根据需要由软件置1或清0。

RB8：为发送数据的第9位，在方式2或3时，存放接收数据的第9位，在方式1时，若SM2=0，则为接收到的停止位。

TI：发送中断标志。发送完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续发送。

RI：接收中断标志。接收完一帧数据后由硬件自动置位，并申请中断。必须要软件清零后才能继续接收。

3)输入移位寄存器

数据先串行进入输入移位寄存器，8位数据全移入后，再并行送入接收SBUF中。

4)波特率发生器

波特率发生器用来控制串行通信的数据传输速率的，51系列单片机用定时器T1作为波特率发生器，T1设置在定时方式。波特率时用来表示串行通信数据传输快慢程度的物理量，定义为每秒钟传送的数据位数。

5)电源控制寄存器PCON

其最高位为SMOD，称为波特率加倍位。若SMOD位为1，则波特率加倍。

6)波特率计算

当定时器T1工作在定时方式的时候，定时器T1溢出率=(T1计数率)/(产生溢出所需机器周期)。由于是定时方式，T1计数率=fORC/12。产生溢出所需机器周期数=模M-计数初值W。

1.2 MAX232芯片

MAX232芯片是美信(MAXIM)公司专为RS-232串口设计的单相电源电平转换的芯片，使用正5 V单相电源供电系统。如图1所示。

第1部分主要是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成的。其功能是产生+12v和-12v电源，提供给RS-232串口。

第2部分主要是数据转换。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成其中的两个数据通道。

其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。

8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。

TTL/CMOS数据从11引脚(T1IN)、10引脚(T2IN)转换成RS-232数据从14脚(T1OUT)、7脚(T2OUT)送到电脑DB9插头;DB9插头的RS-232数据从13引脚(R1IN)、8引脚(R2IN)输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚(R1OUT)、9引脚 (R2OUT)输出。

第三部分是供电。15脚