东北大学接口技术课程设计.doc

接 口 技 术 设 计 报 告设计题目：病房呼叫系统班 级：物联网1201班学 号：20124052姓 名：李垠桥指导教师：刘莹设计时间：2015年7月摘 要病房呼叫系统是向病患提供的一种紧急呼叫服务，它可以方便让病患向医护人员发出呼叫信号，以使得医护人员及时准确地赶到对其进行合理救治。呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危，历来受到各大医院的普遍重视。它要求及时、准确、可靠、简便可行、利于推广。本设计采用主从结构，医护人员值班室内放置指示灯和呼叫扬声器，走廊悬挂显示屏（根据病房次序显示医护人员最先应处理的病房号），病患床头处安置呼叫源（单刀开关）。当病人有呼叫请求时，打开开关进行呼叫，此时值班室内指示牌上对应房间的指示灯亮起，走廊显示屏根据次序指示医护人员的救治顺序，通过这一系列的联动实现“紧急病患优先处理”的目标，尽可能减少因时间耽搁而导致的医疗事故，同时也为构建数字化医院打好了一定的基础。本论文阐述了病房呼叫系统的基本组成以及一些相关的硬件设计，使用emu8086软件进行编译，使用proteus软件对其进行仿真。关键词：8086，8253，8255，七位段式液晶目 录摘要 第一章 概述 1第二章 系统设计 3 2.1方案论证 3 2.2 单元电路设计 4 2.2.1 指示灯部分 4 3.2.2 紧急振铃部分 5 3.2.3 病患处理顺序显示 6第三章 编程实现 8 3.1 程序流程图 8 3.2 程序代码 9第四章 仿真实现 134.1 运行时整体截图 134.2 实例下的仿真 13第五章 结论 16第六章 使用仪器设备清单 17参考文献 18收获、体会和建议 1920第一章 概述众所周知，在医疗救治方面，时间就是患者的生命。少一秒钟，患者可能迈入死亡的边缘；多一秒钟，患者就多一份成活的希望。于此说来，病房呼叫系统便可谓是所有病患的福音。病房呼叫系统通过数字化的处理，可以快速简洁地向医护人员提供需要医疗服务的病患的房间号，使得医护人员能够在最短时间对病患进行处理。病患通过按动墙上呼救按钮来给医护人员发送信号，如下图所示。内部 病房号1234567呼叫情况当有若干病患发出求助信号时，值班室里对应房间的指示灯亮起，并且呼叫扬声器播放紧急振铃，当医生知道了病患的需求时，按下面板上的按钮，停止紧急呼叫振铃，如下图所示。走廊中的显示牌指示医护人员应优先处理的病患房间号。您下一个应处理病患当所有需要救治的病患均处理结束后，医护人员将开关调至正常状态，显示屏熄灭。第二章 系统设计2.1 方案论证本系统共分为三个部分：值班室的指示灯部分，值班室的紧急振铃部分，走廊的病患处理顺序显示部分。1. 值班室的指示灯部分本系统设计将所有开关的一端接地，另一端接5v电压。当开关断开时测量点的电势为高，反之为低。将测量点处的电势信号输入到8255芯片的PB组接口上，通过编程使改组电势从PA组接口输出。输出的电势通过芯片74LS245对led组进行驱动，从而实现当开关闭合时led指示灯亮起的目的。2. 值班室的紧急振铃部分放置在值班室内的紧急振铃是当有病患发出紧急呼叫信号后蜂鸣器才会响起，以提示医护人员紧急对该病患进行救治。实现的原理是将对测量点处的电势组进行与操作的结果作为8253定时器计数器通道0的时钟信号，计数值设为1，运行方式为方式2。每当用户按下呼叫按钮时，产生的脉冲使计数器的计数值加一，此时计数值满，OUT0输出低电平。这时医生按下终止振铃按钮会在原有基础上增加一个脉冲，使得OUT0的输出再次回归高电平状态等待计数。将OUT0的输出与时钟脉冲进行或非操作，结果值送到8253计数器通道1的时钟接口中。OUT1的输出控制扬声器播放指定音阶的呼叫振铃。3. 走廊的病患处理顺序显示部分对于优先处理的问题本系统通过8线-3线优先编码器实现（74LS148），对于优先显示我们利用了优先编码器自身的优先性，显示的是房间号较小的病患（房间号为0-7）。在实现上，由于74LS148的输出为低有效（真值表见下表），直接将它编码后的输出值作为段式液晶驱动芯片（74LS47）的输入使用。输入输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001100xxxxx011010100xxxx0111011100xxx01111100100xx011111101100x01111111101000111111111110在得到最优先的二进制编码后，由于试验箱上只有一块8255芯片，因此段式液晶的驱动我们采用静态驱动电路的方式进行。通过输出高电平有效的译码器（74LS47）进行驱动共阴极数码管来显示从8线-3线编码器处输出的结果即可实现在显示屏上显示的病患房间号的目的。2.2 单元电路设计1.指示灯部分原理框图如下：K.74LS2458255A8086CPULD0 |D7AD0 |AD7PA1PA0PA7A1A2A0A1PB7PB0开关RD WR RD WR CS 0E0H-0E6H仿真截图如下：逻辑处理电路开关电势情况2.紧急振铃部分原理框图如下：82538086CPUD0 |D7AD0 |AD7CLK0GATE0OUT0扬声器驱动电路CLK1A0A1A1A21GATE1OUT1RD WR RD WR CS 0F0H-0F6H仿真截图如下：3.病患处理顺序显示原理框图如下：开关电势情况74LS14874LS47A0AA2A1CBDRBI LTBI/RBOEOEI仿真截图如下：第三章 编程实现3.1 程序流程图主函数：OUTA函数：3.2 程序代码CODESEGMENTASSUMECS:CODESTART:MOVDX,0E6H;8255MOVAL,82HOUTDX,ALBG:MOVDX,0E2H;8255INAL,DXMOVDX,0E0H;8255OUTDX,ALCALLOUTAJMPBGOUTAPROCNEARMOVDX,0F6H;8253 CHANNEL0MOVAL,00010101BOUTDX,ALMOVDX,0F0H;8253MOVAL,01HOUTDX,ALMOVDX,0F6H;8253 CHANNEL1MOVAL,01110110BOUTDX,ALMOVDX,0F2H;8253:8MOVAL,36HOUTDX,ALMOVAL,11HOUTDX,ALCALLDELAYMOVDX,0F2H;8253:5MOVAL,17HOUTDX,ALMOVAL,15HOUTDX,ALCALLDELAYMOVDX,0F2H;8253:2MOVAL,24HOUTDX,ALMOVAL,20HOUTDX,ALCALLDELAYMOVDX,0F2H;8253:7MOVAL,05HOUTDX,ALMOVAL,12HOUTDX,ALCALLDELAYMOVDX,0F2H;8253:1MOVAL,73HOUTDX,ALMOVAL,22HOUTDX,ALCALLDELAYMOVDX,0F2H;8253:4MOVAL,04HOUTDX,ALMOVAL,17HOUTDX,ALCALLDELAYMOVDX,0F2H;8253:3MOVAL,05HOUTDX,ALMOVAL,18HOUTDX,ALCALLDELAYMOVDX,0F2H;8253:6MOVAL,53HOUTDX,ALMOVAL,13HOUTDX,ALCALLDELAYRETOUTAENDPDELAYPROCNEARMOVCX,60000LOOP$RETDELAYENDPCODEENDSENDSTART第四章 仿真情况4.1运行时整体截图4.1实例下的仿真1. 当病房3的开关闭合时，医生处对应指示灯亮起（病房号从0开始，图中D4标识的led灯代表三号病房），段式液晶显示病房号：医生处振铃响起：2. 当病房4的开关再闭合时，医生处对应指示灯亮起（病房号从0开始，图中D4标识的led灯代表三号病房，D5标识的led灯代表四号病房），由于病房3扔在呼叫中，所以段式液晶依旧显示病房号3：医生处振铃响起：3. 若病房3处发现由于误操作而闭合开关时，将开关打开时，医生处对应指示灯熄灭（病房号从0开始，图中D5标识的led灯代表四号病房），段式液晶显示病房号：医生处振铃响起：4. 当医生处按动停止振铃开关时，振铃停止，但相应的灯依旧闪烁，走廊中的段式液晶显示屏依旧显示待处理的病房号：第五章 结论通过使用8086处理器、若干可编程器件以及常用的中、小规模数字集成电路设计了这个病房呼叫系统，实现以下预期目标：1.病患能够及时发出呼叫信号给医护人员。2.医护人员能够及时准确地知道何人发出呼叫信号，并伴有振铃鸣响。3.走廊内有处理顺序指示牌，提示医生按怎样的顺序处理病患。通过使用该系统能最大化的节约医护人员以及病患的时间，使救治效率大幅度提高，很大程度上减少了医护人员以及病患（及家属）的重复劳动，使病患能够在第一时间得到合理的治疗，同时也为数字化医疗打下了坚实的基础。本设计是以8间病房为例，若在实际中可以将其进行拓展到合适的病房数目。本设计中各种连接均以实际导线相连，在应用中存在困难。在后续更新中可考虑尽可能地减少导线的使用，增强无线连接的使用。第六章 使用仪器设备清单使用仪器型号/值个数VCC无7GROUD无7单刀开关无8电阻100k22008电容100pF1非门74S041二1输入与非门NAND_21八1输入与非门406818线-3线优先编码器74LS14817段数码管译码器74LS471CPU80861三态输出的八 D 锁存器74LS3731可编程并行I/O接口芯片8255A1扬声器无1LED驱动芯片74LS2451LED指示灯红73线-8线译码器74LS1381定时器计数器8253A1三极管无1频率发生器1MHz1二1或门40301按钮式开关无1总线无2导线参考文献1. 杨居义主编.计算机接口技术项目教程。北京：清华大学出版社，2011.102.杨居义主著.微机原理与接口技术项目教程（第二版）.北京：清华大学出版社，2010.13.黄玉清，刘双虎、杨胜波主编.微机原理与接口技术.北京：电子工业出版社，2011.64.祁世峰主编. 微型计算机原理及应用实验指导. 成都：西南交通大学出版社，2002收获、体会和建议通过接口技术大作业的学习，使得我能够有效地将平时上课所讲的理论知识融汇到实践当中，能够将原本停留在书本上的芯片用到实际当中，化被动学习为主动思考，很大程度上提高了我的学习兴趣，让我能够对接口以及相关的技术产生更加浓厚的学习兴趣。我在这次的课题中选择的是病房呼叫系统这个题目，在刚刚着手开始做的时候以为题目很简单，很轻松就能够完成。但随着课题的进行，我越发地感觉到它并没有我想象的那么容易。首先是仿真就已经给了我一个下马威，原本以为在平时实验课上进行的操作训练就足以应付这次的大作业了，但当我开始动手做的时候，才发现试验箱上其实为我们屏蔽掉了许多难题，譬如如何设置各个芯片的地址，如何在众多类似的芯片中选择到符合我设计的要求的芯片等问题。在遇到了各种问题之后我便开始去图书馆查阅相关资料，但由于我想做的这个设计在书本上很难找到有相当借鉴价值的资料，所以我也只能是根据自己的思路一点一点地想办法解决问题，遇到了问题，想解决办法，咨询同学，查阅文献等，这也同时让我的自学能力得到了一定程度上的提升。但不得不说在这个阶段我对这个大作业依旧是是兴趣寥寥，甚至有所厌烦的，但随着学习的深入，我渐渐发现了其中的乐趣。当你所画的电路图，编写的汇编代码终于能够仿真出你所起到期待的结果时，你就会体会到成功的乐趣，而且你会有想要给已经做出的系统添加新功能的冲动。渐渐的我开始对它产生了兴趣，开始主动地思考要怎样才能使已有的系统功能更完善，电路图更清晰。大作业逐渐由一项作业转变成了可以令我产生成就感的一项活动，它真的让我对接口技术兴趣斐然。在完成了整个系统的构建后，我发现了这门课不仅强化了我们日常学习到的接口知识，而且也培养了我们日后学习相关课程的兴趣和动力。掌握实践性质的知识远比课本上来的实际，让我们拥有能将他们真正化为实物的能力。我真心觉得接口技术大作业给了我很大程度上的提升。最后我提出有关这门课的几点小建议：1.希望老师在安排这门课之前先给我们讲解几个相关大作业的例子，让我们有章可循，不至于动手开始做时太过混乱。2.希望老师能在平时授课讲解某种芯片时也介绍一下它是如何应用到实际当中的，我相信这对提高我们学习这门课的兴趣会有很大助益。