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nrf24l01的病房无线呼叫系统设计

2021-03-06 12:19编辑: www.jxszl.com景先生毕设
【】嵌入式系统概念以及技术的发展使得病房无线呼叫控制系统得到了更快更全面的发展,并且在用户使用度方面实现了大幅度的普及。本课题将主要以病房无线呼叫控制系统作为研究设计目标,将采用AT89C51芯片作为主控单片机,外部结合NRF24L01射频无线通信集成模块、液晶屏以及蜂鸣器等模块,设计了一款能够实现患者无线呼叫护士、病床编号显示、声音提示等功能的病房无线呼叫系统系统,在课题的设计方法上,本论文采用了层次分明的模块化设计,通过原理图和流程图的形式对各模块的硬件和软件设计原理和方法进行了详细的描述,通过最后的成果分析本系统适合推向未来病房无线呼叫系统系统市场,相比于先用产品具有更低的成本和更高的性能。
目录
一、引言 1
(一) 病房无线呼叫系统的发展背景 1
(二) 病房无线呼叫系统的国内外发展现状 1
(三) 本文主要研究内容 2
二、方案选择及元器件介绍 3
(一)控制芯片的选取 3
(二)AT89C51单片机介绍 4
(三)NRF24L01射频无线通信集成芯片介绍 5
(四)LCD1602型液晶屏介绍 5
(五)蜂鸣器 6
三、硬件设计 8
(一)病房无线呼叫系统系统的硬件结构框图设计 8
(二)病房端系统电路设计 8
1. 最小系统设计 9
2. NRF24L01射频无线通信集成芯片电路设计 10
3. 呼叫按键电路 10
(三)护士房终端系统电路设计 11
1.液晶屏电路设计 11
2.声音提示电路设计 12
3.确认呼叫按键电路 12
四、软件设计 14
(一)病房无线呼叫系统系统的软件工作流程设计 14
(二)NRF24L01射频无线通信模块驱动流程设计 15
(三)液晶屏显示流程设计 16
1.写指令流程 16
2.写数据流程 17
五、系统功能调试 18
(一)电路板供电 18
(二)模拟病房呼叫 18
总 结 20
 

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/> 参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 27
附录四 程序 28
一、引言
病房无线呼叫系统的发展背景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的病房无线呼叫控制系统是一种采用AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统,这款系统的出现在某种程度上极大的方便了患者通过呼叫系统快速呼叫护士并及时得到相应帮助,不仅满足了人们对于高质量、高效率的智能医院的不断追求与向往,更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离,使得单片机系统趋向生活化和普遍化。病房无线呼叫控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分,周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等,通过微处理器的强大控制作用,实现整个控制系统的一体化,病房无线呼叫控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能,主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升,在这之前,要想实现一款病房呼叫系统电子系统,只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现,此时的病房呼叫系统的特点是通过有线方式进行线路布局和数据收发,这种电路错综复杂,使得医院墙壁上布满了各种信号线,系统不稳定,并且使得医院整体美观度下降。而现如今的病房无线呼叫控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器,性能得到极大的提升,无线呼叫等新型功能的实现变得极其容易,并且通过复杂的接口协议,高清晰显示效果使得用户能够更好的使用病房无线呼叫控制系统。本次毕业设计就将以病房无线呼叫控制系统来作为研究的核心对象,结合大学期间所学的单片机、模电、数电以及传感器等重要课程,通过对这些课程的综合融会贯通,并结合课外积累到的一些电子项目设计经验,来完成对这款系统的设计与实现。
病房无线呼叫系统的国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的病房无线呼叫系统电子控制系统的研究一直处于炙热的状态,通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为,当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为覆盖面积较低并且没有实现大规模组网,目前只有一些高级医院配置了这种无线呼叫系统,另外在主控的选择上,大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比,在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。
本文主要研究内容
本文主要内容 本课题主要以病房无线呼叫控制系统作为研究对象,设计了一款采用51单片机作为主控芯片的自动控制系统,设计的电路模块主要包括51单片机最小系统电路、液晶屏电路、按键电路、射频无线通信模块等电路的设计,下列为本系统将要实现的功能:  
1、具有多路呼叫按键,安置在病房中;
2、当病人按下呼叫按键后,呼叫信号能够立即通过无线方式发送到护士房中的终端;
3、终端具有显示呼叫号码以及发出呼叫提示声音的功能;
4、当护士收到呼叫信号后,按下确认件,终端停止呼叫;        
论文的撰写采用了层次分明的模块化设计,撰写内容分为引言章节、元器件选择章节、硬件设计章节以及软件设计章节。
二、方案选择及元器件介绍
(一)控制芯片的选取
本章主要进行系统控制芯片的选取和各器件的相关介绍,首先我从大学期间接触过的几款单片机中选取了两款进行了细致的比较和考核,最终决定从这两款单片机中选择其中一个作为本次毕业设计的主控单片机,第一款单片机是我大三学习过程中接触到的一款高性能单片机STM32,其内核架构采用了M3系列的ARM,该单片机由意法半导体公司推出,是一款典型的32位微处理器,其中我对F103Z系列有过一段短暂的学习和使用经历;第二款单片机是美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机,对于这款芯片我已经有了近三年的学习经验。
如果采用STM32单片机作为本文的主控单片机,那么将带来三大方面的优势,首先最主要的是STM32单片机内部采用了高稳定度的PLL(锁相环)技术,这使得它能够在外部施加较低振荡频率的晶振时,就能够以80M以上的主频进行稳定工作,其中PLL能够使得外部晶振输出的频率进行倍频,并且倍数能够灵活的通过软件进行控制,如此高的主频配合了其32位数据处理宽度的特性,使得STM32在做一些中高速的数字信号处理时能够表现出非常高的灵活度和精确度,该单片机在一定程度上代表了当前单片机世界的最高水平;第二大优势是其内部丰富的资源模块,就以我熟悉的F103Z型号单片机来说,其内部具有数十路高速AD采样通道,同时内部集成了一个内置的温度采集模块,另外高性能多用途的UART、CAN以及SPI等常用接口也被集成在同一片内,如果将STM32应用于本系统,能够大大地降低系统的外形体积以及相关模块的消耗,并且对于电路的构建也能够带来相当大的便利;第三大优势要说到它的学习资料丰富性,由于STM32单片机目前代表着单片机的先进水平,因此国内外学习者众多,因此无论是图书馆还是网络上,都能够找到其各方面的开发资料,非常有利于本毕业设计的成功完成,下图1为STM32单片机的外形图。

图1 STM32单片机

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