病房无线呼叫系统的设计(编辑修改稿)

病房无线呼叫系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

止振荡 ,所以高频发射电路完全收控于 PT2262的 17脚输出的数字信号 ,从而对高频电路完成幅度键控 (ASK调制 )相当于调制度为 100%的调幅。 接口说明如下表 21所示 表 21 PT2262管脚功能表 名称 管脚 说明 A0~A11 1~8,10~13 地址管脚，进行地址编码，可置为“ 0”“ 1”“ f”（悬空） D0~D5 7~8,10~13 数据输入端 Vcc 18 电源正端（ +） 9 Vss 9 电源负端（ ） TE 14 编码启动端，用于数据的编码发射，低电平有效 OSC1 16 振荡电阻输入端，与 OSC2所接电阻决定振荡频率 OSC2 V15 振荡电阻振荡器输出端 Dout 17 编码输出端（正常时为低电平） 在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽带越大，发码一帧的时间越长。 解码模块 解码芯片 PT2272有不同的后缀 ,表示不同的功能 ,有 L4/ M4/ L6/ M6 之分 ,其中 L 表示锁存输出 ,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态 ,直到下次遥控数据发生变化时改变。 M 表示非锁存输出 ,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应 ,可以用于类似点动的控制。 后缀的 6 和 4 表示有几路并行的控制通道 ,当采用 4路并行数据时 (PT22722M4) ,对应的地址编码应该是 8 位 ,如果采用 6 路的并行数据时 (PT22722M6) ,对应的地址编码应该是 6 位。 接口说明如下表 22所示 表 22 PT2272管脚功能表 名称 管脚 说明 A0~A11 1~8,10~13 地址管脚，用于进行地址编码，可置为“ 0”“ 1”“ f”（悬空） D0~D5 7~8,10~13 地址或者数据管脚 Vcc 18 电源正端 （ +） Vss 9 电源负端（ ） DIN 14 数据信号输入端，来自接收电路输出端 OSC1 16 振荡电阻输入端，与 OSC2接收电阻决定振荡频率 OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端 VT 17 解码有效确认 CPU 方案选择 方案一：采用普通 8位单片机 AT89S52。 AT89S52是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。 片上 Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 方案二： 采用嵌入式 ARM 的 32位单片机 LPC2138。 LPC2138 功能庞大，不但具有一般单片机的所有功能，还内置了 PWM，具有很强的串行通信功能，引脚非常丰富，如 GPIO、 UART、 I2C，可以在系统编程 ISP，功耗低、稳定性好、易于功能扩展。 10 从本系统要求角度来考虑，系统所需资源不多，并不要求控制芯片 要有庞大的功能，但从系统的资源利用率来比较，单片机有较高的资源利用率；从造价出发， ARM芯片的价格昂贵，而单片机的价格低，综合以上分析，本系统设计采用方案一的 AT89S52 为主控芯片。 功能特性： AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器， 与 MCS51单片机产品兼容 ， 具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。 片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个16 位 定时器 /计数器，一个 6向量 2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容 被保存，振荡器被冻结 ， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 液晶 模块 这个模块 采用 LCD1602 液晶 ， 1602 由 5V电压驱动，带背光，可以显示两行，每行 16 个字符，不能显示汉字，内置 128 个字符的 ASCII 字符集字库， 每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “A” 的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母 “A”。 只有并行接口，无串行接口。 1602液晶接口说明如下表 23所示 表 23 1602管脚使用 说明 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶显示偏压信号 11 D4 Data I/O 4 RS 数据 /命令选择端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 读写选择端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信号 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极 基本操 作时序 基本操作时序包括读状态，写指令，读数据，写数据等，实现方法如下表 24所示 11 表 24 1602的操作时序 读状态 输入： RS=L,RW=H,E=H 输出： D0D7=状态字 写指令 输入： RS=L,RW=L,D0D7=指令 E=高脉冲 输出：无 读数据 输入： RS=H,RW=H,E=H 输出： D0D7=数据 写数据 输入： RS=H,RW=L,D0D7=数据， E=高脉冲 输出：无 RAM 地址映射图 控制器内部带有 80 8位（ 80 字节）的 RAM 缓冲区，对应关系如下图 26所示 ： 图 26 地址映射图 当我们向上图中的 00~0F， 40~4F 地址中的任一处写入显示数据时，液晶都可立即显示出来，当写入到 10~27，或 50~67 地址处时，必须通过移屏指令将它们移入可显示区域，方可正常显示。 温度 采集模块 这个模块采用的是 DS18B20 温度传感器 ，它 是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20采用的是 1－ Wire 总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对 AT89S51 单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对 DS18B20 芯片的访问。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。 DS18B20 有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。 该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。 所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。 而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启 动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。 数据和命令的传输都是低位在先。 主机控制 DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位，复位成功后发送一条 ROM指令，最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。 复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒，然后释放， DS18B20 收到信号 12 后等待 16～ 60 微秒左右，后发出 60～ 240微秒的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号表示复位成功。 音乐报警 模块 这个模块 采用的是内置 16 首音乐的芯片 TQ33A。 这个芯片可以通过按键来控制播放和 切换歌曲， 外接一个扬声器来播放音乐 ， 音乐芯片 TQ33A 的芯片 k1管脚具有选音功能 ， k2 控制什么时候放音， SPEAK和 SPEAK+外接扬声器，播放音乐。 本章小结 本章简要介绍了系统 的工作原理，它的 组成的框架， 介绍了各个系统模块的实现原理。 详细介绍了发射和接收的实现过程，电路的设计原理，介绍了用于制作发射和接收电路芯片的内部结构。 介绍了编码和解码原理。 并简单介绍了一下其他系统模块，如液晶显示模块，温度采集模块，以及音乐报警模块。 通过这一章的原 理分析和方案选择。 为后面软硬件的具体设计提供了 方向和 依据。 13 第 3 章 硬件设计 本章将详细阐述硬件制作的基本过程， 单片机最小系统的设计， 包括无线收发的设计，编码解码电路的设计， 液晶部分的设计，温度采集部分的设计，以及音乐报警电路的设计。 单片机最小系统 此单片机最小系统由 AT89S52 单片机、时钟电路及复位电路组成，时钟电路采用内部时钟 ， 利用单片机内部一个高增益的反向放大器，把一个晶振和两个电容器组成的自激振荡电路接到 XTAL1（ 19 脚）和 XTAL2（ 18 脚）之间。 振荡器发出的脉冲直接送入内部时 钟电路。 本最小系统中晶振采用 12M，起振电容采用 30pF。 CPU第 9 管脚 复位 （ RST）功能，本设计具有上电复位、按键手动复位两种功能。 按键（ S1）为复位按键，在单片机最小系统上电或按下 S1 键时，利用 R1 和 C1 充放电原理，从外部给 RST 脚 2 个机器周期以上的高电平 ，以达到实现的单片机最小系统的复位。 原理图如 图 31 所示： 图 31 单片机最小系统 14 无线收发电路的设计 本部分选用的是 MAX 公司生产的 MAX7044 和 MAX7033 芯片来设计的无线发射和接收。 这个电路选择 的频点是 315MHz,通过 XTAL1和 XTAL2接入晶振，要发射的基带数据经过 DATA端（ 6管脚）输入，通过高频载波的调制，生成 ASK信号从 PA端（ 4管脚）发射出去。 由 MAX7044设计的高频发射电路如 图 32所示 图 32 发送电路 接收电路设计 接收电路收到的数据经 LANIN端（ 3管脚）输入，经过解调，数字基带信号由DATAOUT端（ 25管脚）输出，送到解码芯片进行解码。 由 MAX7033设计的超外差式接收 电路如 图 33所示 15 图 33 接收电路 编码解码电路的设计 本 节介绍编码和解码电路的设计，信号要经过编码后发射出去，信号要通过接收并解码后才被 CPU处理。 编码 电路设计 将地址端（ 1~8管脚）接地，即对地址编码，全部置为 0，二进 制的数据通过数据输入端（ 10~13管脚）输入，在这里，是通过把 4个数据管脚通过跳线柱接出来，然后通过跳线帽连接，可以接在 +5V上（代表编码 1），也可以接地（代表编码 0）地址码和数据码通过数据输出端（ 17管脚）输出到高频电路的数据输入端。 编码原理图如图 34所示 16 图 34 编码电路图 解 码 电路设计 要想解码，地址码 必须设置成和编码地址码一致，所以地址端全部接地， VT端（ 17管 脚）与单片机的 ，单片机通过它获得解码是否有效的信息，超外差式接收电路收到的数据通过 DIN端（ 14管脚）输入送给 PT2272解码，解码后的数据通过数据输出端（ 10~13管脚）送到单片机进行处理。 解码 电路 原理图如图 35所示 图 35 解码 电路图 17 液晶显示 电路 将液晶模块的 D0~D7（ 7~14 号管脚）通过排阻连接到单片机 P0 口，实现数据传输。 将 R/W（ 5 管脚）接地，表示一直往 液晶里写命令或者数据，将 RS（ 4管脚）接到单片机的 ，控制是写命令还是写数据，将 VO（ 3管脚）接一个滑动变阻器，可以调节液晶的显示亮度。 要通过液晶来显示相关信息，它 与单片机接口电路如图 36所示： 图 36 液晶显示 电路 采集电路 DS18B20与单片机的数据交换只通过一条信号线。 单总线通常要求外接一个约为 5K∩的上拉电阻 ,在这里我选用的是 ∩的电阻，将它与单。