基于電力載波的病房呼叫系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　　基于電力載波的病房呼叫系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電力載波技術(shù)的發(fā)展,應用低壓電力線作為傳輸媒質(zhì)，采用擴頻、數(shù)字編碼、單片機控制等技術(shù)實現(xiàn)病房呼叫已成為可能。為了克服無線式病房呼叫系統(tǒng)易受電磁干擾，而且容易對一些特殊儀器和特殊病人的影響， 故本文運用電力載波技術(shù)設計了一種病房呼叫系統(tǒng)。</p&g

2、t;<p>　　本設計旨在應用于AT89C52單片機按照筆者制定的的編碼方式通過電力載波發(fā)送數(shù)據(jù)，在其基礎(chǔ)上制作了基于電力載波的病房呼叫系統(tǒng)。當某一房間出現(xiàn)病情時，發(fā)送預先設定好的本地地址碼，由調(diào)制電路調(diào)制后，通過電力線向外發(fā)送；再經(jīng)接收譯碼電路調(diào)制解調(diào)，取出信號并譯碼出地址同時發(fā)出聲光警報。讓醫(yī)院能夠準確及時響應病人的呼叫。</p><p>　　該系統(tǒng)無需為數(shù)據(jù)傳輸專門布線，適合舊病房改造，具有一

3、定的可行性和應用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機；電力載波；編碼；數(shù)據(jù)通信</p><p>　　Wards calling system based on the power line carrier technology</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With th

4、e development of the power line carrier technology, we also can apply the low-voltage power line as a transmission medium, using the spread spectrum, digital encoding. the control technology of single-chip ,we can achi

5、eve Call Ward as possible.In order to overcome the wireless call system that electomagnetic vunlnerable interference, whlie it easy for effecting some special equipment and special patient, So in this paper,the design us

6、e the power line carrier technology to achieve wards </p><p>　　The author designs the encoding of data with the AT89C52 MCU intended for sent through the power line carrier,for its base we product the Wards

7、calling system based on the power line carrier technology.When a room disease appears, send pre-configured local address code, and modulation by the modulation circuit, it sends out through the power line; then through t

8、he decoding circuit receiving modem, recover the signal and decoding address at the same time whlie send sound and light warning. The ho</p><p>　　It is no need for special wiring arrangement for the data tra

9、nsmission，so it was suitable for the old ward reformation，and of some feasibility and some application value.</p><p>　　Key Words: MCU;power line carrier;coding;data communications</p><p><b&g

10、t;　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要Ⅰ</b></p><p><b>　　英文摘要Ⅱ</b></p><p><b>　　主要符號表Ⅲ</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p>

11、<p><b>　　1.1前言1</b></p><p>　　1.2課題研究背景與意義1</p><p>　　1.3病房呼叫系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.4本文主要研究內(nèi)容2</p><p>　　1.4.1本設計的主要內(nèi)容2</p><p>　　1.4.2設計的功

12、能和特點2</p><p>　　2病房呼叫系統(tǒng)的設計3</p><p>　　2.1設計方案的確定3</p><p>　　2.2設計方案的比較4</p><p><b>　　2.3電路設計4</b></p><p>　　2.4主要芯片功能介紹4</p><p>　

13、　2.4.1AT89C52簡介4</p><p>　　2.4.2 NE555簡介5</p><p>　　2.4.3收音機中周簡介6</p><p>　　2.4.4MAX232簡介7</p><p>　　2.4.5三端穩(wěn)壓器8</p><p>　　2.4.6七段LED顯示器8</p><p

14、>　　2.5單元電路設計10</p><p>　　2.5.1電源電路設計10</p><p>　　2.5.2電力載波編碼方案12</p><p>　　2.5.3電力載波發(fā)送部分電路設計12</p><p>　　2.5.4本振電路設計13</p><p>　　2.5.5編碼電路設計14</p>

15、;<p>　　2.5.6載波接收電路設計15</p><p>　　2.5.7檢波與整形放大電路設計16</p><p>　　2.5.8譯碼電路設計17</p><p>　　3硬件調(diào)試與仿真19</p><p>　　3.1電路原理圖的設計19</p><p>　　3.2印刷電路板設計規(guī)則20&l

16、t;/p><p>　　3.3調(diào)試過程21</p><p>　　4.軟件的程序設計25</p><p>　　4.1程序流程圖及源程序25</p><p>　　4.2程序調(diào)試與仿真27</p><p><b>　　5.結(jié)論29</b></p><p><b>　

17、　參考文獻30</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明33</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明34</p><p>　　附錄Ⅰ 系統(tǒng)電路圖35</p><p>　　附錄Ⅱ 源程序36</p

18、><p>　　附錄Ⅲ PCB圖40</p><p><b>　　主 要 符 號 表</b></p><p><b>　　R——電阻</b></p><p><b>　　C——電容</b></p><p><b>　　μ——電容容量</b&g

19、t;</p><p><b>　　Ω——兆歐</b></p><p><b>　　pF——皮法</b></p><p><b>　　kΩ——千歐</b></p><p><b>　　kHz——千赫</b></p><p><b

20、>　　MHz——兆赫</b></p><p>　　——模擬電路基本符號</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1前言</b></p><p>　　信息時代的醫(yī)院管理已經(jīng)從傳統(tǒng)的人管理模式。向智能化、電子化、信息化、 網(wǎng)絡化的高科技管理模式的方

21、向迅猛發(fā)展。病房呼叫系統(tǒng)可實現(xiàn)對醫(yī)院病房的智能化管理。可實現(xiàn)對講、呼叫、監(jiān)聽、廣播、群呼、響鈴、求救報警、信息貯存、優(yōu)先權(quán)設定、顯示排隊等功能。為醫(yī)院和患者都帶來方便?；陔娏d波技術(shù)的二線制數(shù)據(jù)、語音智能綜合呼叫系統(tǒng)，是根據(jù)醫(yī)院系統(tǒng)化整體護理的要求設計開發(fā)的。</p><p>　　1.2課題研究背景與意義</p><p>　　近年來，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們在電力線載波通信方面作了大量的

22、研究工作。電力供電網(wǎng)絡四通八達，低壓電力線連接千家萬戶，構(gòu)成最普及的網(wǎng)絡，利用它進行數(shù)據(jù)通信，傳遞各種信息，不占用無線頻道資源，亦無需鋪設專用通訊線路，省工、省錢、維護簡單、有著廣闊的應用前景。</p><p>　　傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)普遍采用有線式，不僅布線安裝繁瑣、維護不便、利用率低，而且實時性差。雖然無線式呼叫系統(tǒng)沒有布線問題，但它的可靠性差，而且無線電波會干擾其它醫(yī)療儀器設備，目前大多數(shù)醫(yī)院不采用無線呼叫系

23、統(tǒng)。 　　 隨著電力載波技術(shù)的發(fā)展，應用低壓電力線作為傳輸媒質(zhì)，采用擴頻、數(shù)字編碼、單片機控制等技術(shù)實現(xiàn)病房呼叫已成為可能。</p><p>　　1.3病房呼叫系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　在早期，醫(yī)院的呼叫系統(tǒng)是采用數(shù)字電路設計而成，具有電路復雜、布線麻煩、以及呼叫信息不準確等缺點，因此現(xiàn)在已經(jīng)逐漸淘汰。</p><p>　　現(xiàn)在市場上的病房呼叫系統(tǒng)

24、普遍采用的是單片機控制和PLC控制，這2種控制方法相比之下，具有布線簡單、容易實現(xiàn),呼叫及時、顯示清楚等優(yōu)點。本設計就具體利用單片機實現(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)。</p><p>　　在當今社會電力系統(tǒng)遍及各個地區(qū)，利用電力來傳輸信息，是一個很可取的方法，尤其是很多發(fā)達國家電力載波的應用相當廣泛。電力載波利用市電線路直接傳輸信息，無需新增設備的布線，只要有電力線即可。本系統(tǒng)利用醫(yī)院病房現(xiàn)有的電力布線，通過制定適合單片機的電力

25、載波編碼方案，將電力載波技術(shù)應用</p><p>　　于醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)。</p><p>　　1.4本文主要研究內(nèi)容</p><p>　　1.4.1本設計的主要內(nèi)容</p><p>　　本設計旨在應用于AT89C52單片機按照筆者制定的的編碼方式通過電力載波發(fā)送數(shù)據(jù)，在其基礎(chǔ)上制作了基于電力載波的病房呼叫系統(tǒng)。當某一房間出現(xiàn)病情時，發(fā)送預先

26、設定好的本地地址碼，由調(diào)制電路調(diào)制后，通過電力線向外發(fā)送；再經(jīng)接收譯碼電路調(diào)制解調(diào)，取出信號并譯碼出地址同時發(fā)出聲光警報。讓醫(yī)院能夠準確及時響應病人的呼叫。使用電力線載波，可以減少為數(shù)據(jù)傳輸專門布線，同時也適用于舊病房改造，具有很高的可行性和應用價值。本設計造價低使用方便。</p><p>　　本方案采用AT89C52單片機進行編譯碼，利用中周TTF-2-2來構(gòu)成載波發(fā)送與接收部分，系統(tǒng)的本振信號是由NE555芯

27、片產(chǎn)生，整個系統(tǒng)通過MAX232串口與計算機連接進行數(shù)據(jù)的管理。</p><p><b>　　本設計主要部分：</b></p><p>　?。?）利用NE555定時器產(chǎn)生的本振信號電路。</p><p>　?。?）利用普通收音機中周TTF-2-2本振調(diào)諧回路工作在336kHz 的電力載波編碼方案。</p><p>　　（

28、3）由AT89C52構(gòu)成的編譯碼電路。</p><p>　?。?）檢波與整形放大電路的設計。</p><p>　　1.4.2設計的功能和特點</p><p>　?。?）利用市電線路直接傳輸信息，通信可能滿足一般數(shù)據(jù)傳輸要求。</p><p>　?。?）無需考慮房屋修建或裝修時考慮設備的布線，只要有電力線即可正常工作。同時由于本品采用了約為33

29、6kHz的中頻通過電力線傳輸從而避免了電磁輻射對一些醫(yī)療儀器及一些特殊病人的干擾。由于沒有采用無線電使得信號傳輸穩(wěn)定可靠，本設計適用于大、小型醫(yī)院。必要時可以增加串口與PC機通信，實現(xiàn)電腦病房管理。</p><p>　　（3）采用LED顯示每個病房的呼叫，高亮度，高清晰，能讓就診人員及時找到相應的病房進行治療，主機在接收到申請的同時能夠通過揚聲器進行報警。</p><p>　　2病房呼叫系

30、統(tǒng)的設計</p><p>　　2.1設計方案的確定</p><p>　　病房呼叫系統(tǒng)是病人請求值班醫(yī)生或護士進行診斷或護理的緊急呼叫工具， 可將病人的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護士，并在值班室的監(jiān)控中心電腦上留下準確完整的記錄。利用電力線載波通信技術(shù)、單片機多機通信和計算機監(jiān)控管理技術(shù)設計的具有呼叫、振鈴、顯示排隊、優(yōu)先權(quán)設定、存儲記錄等功能的病床呼叫系統(tǒng)。滿足了醫(yī)院的病房管理和護理要求。&

31、lt;/p><p>　　病房呼叫系統(tǒng)由若干個呼叫源( 一般每張病床為一個) 、調(diào)制解調(diào)載波模塊、編碼譯碼系統(tǒng)組成。當呼叫源有呼叫信號時，在監(jiān)控系統(tǒng)上有相應的聲、光呼叫信號指示，并能顯示出呼叫編號。若采用并行總線擴展方式，上百個呼叫源與主機之間的布線太復雜。故本系統(tǒng)利用單片機的串行通訊功能。使得主機到各個從機之間的信號通過電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊,經(jīng)過～220V 民用電力線傳輸。實現(xiàn)主機和從機之間的雙向數(shù)據(jù)傳送。當病床有

32、呼叫請求時進行聲光報警，并在顯示器上顯示病床的位置。呼叫源( 從機) 放在病房內(nèi)，病人有呼叫請求時，按下請求按鈕，向值班室呼叫，并點亮呼叫指示燈。主機和從機之間通過電力線連接在一起。主機和從機通訊時，主機依次向各從機發(fā)送地址信息，各從機接收主機發(fā)來的地址信息，如果和自己的地址相同，則向主機發(fā)送自己的報警信息。</p><p>　　硬件框圖：如圖2.1所示</p><p><b>

33、　　圖2.1硬件框圖</b></p><p>　　2.2設計方案的比較</p><p>　　現(xiàn)在醫(yī)院里大多采用兩種病房呼叫系統(tǒng)：一種是無線的病房呼叫系統(tǒng)；另外一種是有線式的病房呼叫系統(tǒng)。而傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)普遍采用有線式，不僅布線安裝繁瑣、維護不便、利用率低、而且實時性差。</p><p>　　醫(yī)院的病房是不宜安裝無線系統(tǒng)的，原因有二：一是無線系統(tǒng)易受外

34、界的電磁干擾，發(fā)生誤傳導，多數(shù)情況是接收機接收到臨近頻率的信號而發(fā)出呼叫信息。二是由于醫(yī)院電器醫(yī)療設備較多，也容易和被呼叫系統(tǒng)發(fā)生電磁波干擾，發(fā)生醫(yī)療事故。</p><p>　　隨著電力載波技術(shù)的發(fā)展，應用低壓電力線作為傳輸媒質(zhì)，采用擴頻、數(shù)字編碼、單片機控制等技術(shù)實現(xiàn)病房呼叫已成為可能。</p><p>　　故本設計采用電力載波技術(shù)來實現(xiàn)整個系統(tǒng)，利用市電線路直接傳輸信息，通信可能滿足一

35、般數(shù)據(jù)傳輸要求，無需考慮房屋修建或裝修時考慮設備的布線。只要有電力線即可正常工作。</p><p><b>　　2.3電路設計</b></p><p>　　當某病房出現(xiàn)情況需要護士或醫(yī)生治療時，由病人按動按鈕讀出呼叫病房和床位，這時驅(qū)動蜂鳴器報警同時在LED上顯示的病房的請求，同時按下主機上的已響應解除報警，而且主機還能夠通過RS232接口將數(shù)據(jù)傳入PC機串口，方便計

36、算機程序?qū)Σ∪藬?shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫進行管理。</p><p>　　本系統(tǒng)應用單片機對發(fā)送信號進行編碼，通過發(fā)送電路將其發(fā)送到電力線上，再通過與之相對的接收譯碼電路取得發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過譯碼實現(xiàn)病房呼叫。</p><p><b>　　系統(tǒng)電路圖見附錄Ⅰ</b></p><p>　　2.4主要芯片功能介紹</p><p>　　本系統(tǒng)

37、用到的主要芯片有AT89C52、NE555、78系列的三端穩(wěn)壓器、MAX232串口、收音機中周TTF-2-2、七段LED顯示器。</p><p>　　2.4.1AT89C52簡介</p><p>　　AT89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。</p><p>　　AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes

38、的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　?。≧AM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。 AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I

39、/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。</p><p><b>　　主要功能特性：</b

40、></p><p>　　· 兼容MCS51指令系統(tǒng)——8k可反復擦寫(>1000次）Flash ROM</p><p>　　· 32個雙向I/O口——256x8bit內(nèi)部RAM </p><p>　　· 3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷——時鐘頻率0-24MHz </p><p>　　· 2

41、個串行中斷——可編程UART串行通道 </p><p>　　· 2個外部中斷源——共6個中斷源 </p><p>　　· 2個讀寫中斷口線——3級加密位 </p><p>　　· 低功耗空閑和掉電模式——軟件設置睡眠和喚醒功能 </p><p>　　2.4.2 NE555簡介</p><p&g

42、t;　　NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號。</p><p>　　b. NE555引腳位功能配置說明下：</p><p>　　NE555管腳圖如圖2.

43、2所示：</p><p>　　圖2.2NE555管腳圖</p><p>　　Pin 1 (接地) — 地線(或共同接地) ，通常被連接到電路的共同接地端。 Pin 2 (觸發(fā)點) — 這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出) — 當時間周期開始555的輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位

44、。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200 mA 。</p><p>　　Pin 4 (重置) — 一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器會使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 </p><p>　　Pin 5 (控制) — 這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 P

45、in 6 (重置鎖定) — Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時啟動這個動作。 Pin 7 (放電) — 這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。 Pin 8 (V +) — 這是555計時器IC的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。</p&

46、gt;<p>　　參數(shù)功能特性： ①供應電壓4.5-16V ②供應電流3-6 mA ③輸出電流225mA (max) ④上升/下降時間100 ns</p><p>　　2.4.3收音機中周簡介</p><p>　　被稱之為中頻變壓器（俗稱中周），是超外差式晶體管收音機中特有的一種具有固定諧振回路的變壓器，但諧振回路可在一定范圍內(nèi)微調(diào)，以使接入電路后能達到穩(wěn)定的諧振頻率

47、（465kHz）。微調(diào)借助于磁心的相對位置的變化來完成。 </p><p>　　收音機中的中頻變壓器大多是單調(diào)諧式，結(jié)構(gòu)較簡單，占用空間較小。由于晶體管的輸入、輸出阻抗低，為了使中頻變壓器能與晶體管的輸入、輸出阻抗匹配，初級有抽頭，且具有圈數(shù)很少的次級耦合線圈。雙調(diào)諧式的優(yōu)點是選擇性較好且通頻帶較寬，多用在高性能收音機中。 </p><p>　　晶體管收音機中通常采用兩級中頻放大器，所以需

48、用三只中周進行前后級信號的耦合與傳送。實際電路中的中周常用BZ1、BZ2、BZ3等符號表示。在使用中不能隨意調(diào)換它們在電路中的位置。</p><p>　　2.4.4MAX232簡介</p><p>　　MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的接口電路,使用+5v單電源供電。該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件

49、符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMO S電平轉(zhuǎn)換TIA/EIA-232-F電平。MAX232管腳圖如圖2.3所示：</p><p>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：</p><p>　　第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源

50、，提供給RS-232串口電平的需要。</p><p>　　第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。</p><p>　　TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、

51、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。</p><p>　　第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。</p><p>　　圖2.3MAX232管腳圖</p><p>　　2.4.5三端穩(wěn)壓器</p&

52、gt;<p>　　三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列（下電源）和79系列（負電源），輸出電壓由具體型號中的后面兩個數(shù)字代表，有5V，6V，8V，9V，1

53、2V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78（或79）后面加字母來區(qū)分L表示0.1；AM表示0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。</p><p>　　使用注意事項　　在使用時必須注意：(VI)和(Vo)之間的關(guān)系，以7805為例，該三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓是5V，而輸入電壓至少大于7V，這樣輸入/輸出之間有2－3V及以上的壓差。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時，又會增加集

54、成塊的功耗，所以，兩者應兼顧，即既保證在最大負載電流時調(diào)整管不進入飽和，又不致于功耗偏大。</p><p>　　7805和7809 系列為 3 端正穩(wěn)壓電路,TO-220 封裝，能提供多 種固定的輸出電壓，應用范圍廣。內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時，輸出電流可達 1A。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。</p><p><b>　　7805主要

55、特點：</b></p><p>　　①輸出電流可達 1A </p><p><b>　?、谳敵鲭妷河校?V</b></p><p><b>　?、圻^熱保護 </b></p><p><b>　?、芏搪繁Ｗo </b></p><p>　?、葺敵?/p>

56、晶體管 SOA 保護</p><p>　　7809主要特點：①輸出電流可達1A②輸出電壓有： 9V③過熱保護④短路保護⑤輸出晶體管SOA保護</p><p>　　2.4.6七段LED顯示器</p><p>　　通過發(fā)光二極管芯片的適當連接構(gòu)成8字形，在使用時使某些筆段上發(fā)光二極管發(fā)光即可顯示0～9數(shù)字。 </p><p>　　LED

57、七段碼顯示器，又稱LED數(shù)碼管，它有共陰和共陽兩種連接方式如圖2.4所示： </p><p>　　共陰：以陰極為公共極，接低電平，當陽極筆上加上高電平時該筆段發(fā)光； </p><p>　　共陽：以陽極為公共極，接高電平，當陰極筆上加上底電平時該筆段發(fā)光； </p><p>　　共陰LED數(shù)碼管的驅(qū)動電路應是高電平輸出，共陽LED數(shù)碼管的驅(qū)動電路應</p>

58、<p>　　是低電平輸出。數(shù)碼管使用共陽連接，要顯示的位送入高電平，其要求顯示的段為低電平，即可實現(xiàn)。</p><p><b>　　數(shù)碼管的顯示方式</b></p><p>　　數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。①動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接

59、口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼

60、管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。②靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動</p><p&g

61、t;　　圖 2.4共陰和共陽兩種連接方式</p><p><b>　　2.5單元電路設計</b></p><p>　　2.5.1電源電路設計</p><p>　　在電子電路及設備中，一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電。一般用的直流電源為單向小功率電源，它將頻率為50Hz、有效值為220V的單向交流電壓轉(zhuǎn)換成幅值穩(wěn)定的、輸出電流為幾十安以下的直流電壓。

62、</p><p>　　單向交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。如圖2.5所示：</p><p>　　圖2.5直流穩(wěn)壓電源方框圖</p><p>　　直流電源的輸入為220V的電網(wǎng)電壓（即市電），一般情況下，所需的直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過電源變壓器降壓后，再對交流電壓進行處理。變壓器的副邊電壓有效值決定

63、于后面電路的需要。目前，也有部分電路不用變壓器，利用其他方法升壓或降壓。</p><p>　　變壓器副邊電壓通過整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動電壓，半波整流電路和全波整流電路的輸出波形如圖2.5所畫的?？梢钥闯?，它們均含有較大的交流分量，會影響負載電路的正常工作；</p><p>　　為了減少電壓的脈動，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況

64、下，應將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。然而，由于濾波電路為無源電路，所以接入負載后勢必影響其濾波效果。對于穩(wěn)定性要求不高的電子電路，整流、濾波后的直流電壓可以作為供電電源。</p><p>　　整流電路輸出的電壓雖然是單一方向，但是含有較大的交流分量，不能適應于大多數(shù)電子電路及設備的需要。因此，一般在整流后，還要需要利用濾波電路將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?lt;/p>&l

65、t;p>　　交流電壓通過整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至亢苄〉闹绷麟妷?，但是當電網(wǎng)電壓波動或者負載變化時。其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的作用就是使輸出的直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。</p><p>　　本電路通過變壓器降壓后獲得12V/50Hz直流電壓，再經(jīng)過濾波電路進行全</p><p>　　波整流，電容C10起到濾波的作用，因為濾波電容

66、容量較大，因而一般均采用電解電容，電容濾波電路利用電容的充放電的作用，使輸出的電壓趨于平滑。最后再經(jīng)過有三端穩(wěn)壓器7805構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，最后輸出9V和5V的直流電壓。</p><p>　　發(fā)送部分電源電路如圖2.6所示：</p><p><b>　　圖2.6電源電路</b></p><p>　　接收部分電源電路如圖2.7所示：</p&g

67、t;<p><b>　　圖2.7電源電路</b></p><p>　　2.5.2電力載波編碼方案</p><p>　　由于本系統(tǒng)的載波發(fā)送采用中周TTF-2-2，并且高頻本振回路工作在336KHZ下，所以制定編碼方案如下：規(guī)定數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位發(fā)送，即每串振蕩流為一字節(jié)，其中每幀分起始區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。起始區(qū)格式固定為50個本振脈沖，即150μs (50

68、5;3μs = 150μs)的振蕩信號，與50個本振周期即150μs(50×3μs=150μs)的停振信號，以此來確定有數(shù)據(jù)將發(fā)送避免干擾串人，造成誤接。數(shù)據(jù)區(qū)為每位為40個本振周期即120μs( 40×3μss=120μs)。bit為1則有振蕩，若為0，則沒有振蕩信號。因此每字節(jié)包括起始區(qū)300μs(150μs+150μs=300μs)和8個位即(8×120μs = 960μs)共有(300μs+ 960

69、μs =1260μs)約為1. 3ms的字節(jié)周期，所以每秒最高傳送約790字節(jié)(先傳送高位再傳送低位)，</p><p>　　本振周期為:T = 1/f = 1/336kHz≈3μs</p><p>　　2.5.3電力載波發(fā)送部分電路設計</p><p>　　電力載波通訊即PLC，是英文Power line Communication的簡稱。</p>

70、<p>　　電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點是不需要重新架設網(wǎng)絡，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞。</p><p>　　本系統(tǒng)中通過電力線發(fā)送信號同時對市電的隔離關(guān)鍵就是通過該電路部分來完成的，因此該部分是設計的關(guān)鍵，直接導致了設計的成敗。具體電路如圖所示.電路中由T1與C1、C2 、VT 1、VD 1共同構(gòu)成。C1

71、的作用是對市電進行隔離同時又是提供中頻信號的交流通路。(由于直接與市電連接為避免市電尖峰脈沖將其擊穿應取耐壓高于360V的電容) 中周T1與C2構(gòu)成選頻回路，其參數(shù)的變化將導致選通頻率的變化，C2為300pF的定值云母電容耐壓為100V，通過中周可對選通頻率進行調(diào)節(jié)，當調(diào)節(jié)其諧振頻率與本振相同時，發(fā)送端輸出幅值最高的頻率信號，這也是在后期調(diào)試中的關(guān)鍵。VT1主要是為了進行功率推動，而VD1則是防止電網(wǎng)串人的尖峰脈沖瞬間擊穿三極管VT1。

72、本電路中還串人了0. 5 A的保險絲，避免后級短路而引發(fā)事故。</p><p>　　C2與中周TTF-2-2組成了選頻電路，VT1起到了信號放大，功率推進的作用。VT1采用最基本的共射放大電路。</p><p>　　LC諧振回路利用幅頻特性和相頻特性，不僅可以進行選頻，即從輸入信號中選擇出有用的頻率分量而抑制無用分量或噪聲，而且還可以進行信號的頻幅轉(zhuǎn)換和頻相轉(zhuǎn)換。</p>&

73、lt;p>　　電力載波發(fā)送部分電路圖如圖2.8所示：</p><p>　　圖2.8電力載波發(fā)送部分電路</p><p>　　2.5.4本振電路設計</p><p>　　本系統(tǒng)中本振信號產(chǎn)生部分由應用很廣的555時基電路構(gòu)成，因設計所需頻率為336kHz，故根據(jù)公式f = 1. 443/((R1 +2R2)×C)可算出振蕩電路的電阻和電容的大小。其中電

74、容選用300pf的云母電容，R1為510Ω，R2為500Ω的可調(diào)電阻，以便可調(diào)。值得說明的是在本設計中應用NE555的④腳為信號調(diào)制引腳。</p><p>　　本設計所用的本振電路是目前最常用的間接反饋型振蕩電路。此多諧振蕩器是把反饋電阻接在放電端和電源上，如圖2.9所示，這樣做使振蕩電路和輸出電路分開，可以使負載能力加大，頻率更穩(wěn)定。此電路具有很廣泛的用途：脈沖輸出、音頻告警、家電控制、電子玩具、檢測儀器、電源

75、變換、定時器等。 </p><p>　　555產(chǎn)生的多諧振蕩器如圖2.9所示： </p><p><b>　　圖2.9多諧振蕩器</b></p><p>　　由圖2.9的波形求得電容C的充電時間T1和放電時間T2各為：</p><p><b>　　振蕩頻率為： </b&g

76、t;</p><p>　　通過改變R和C的參數(shù)即可改變振蕩頻率。 </p><p>　　輸出脈沖的占空比為： </p><p>　　本振電路原理圖如圖2.10所示：</p><p><b>　　圖2.10本振電路</b></p><p>　　2.5.5編碼電路設計</p><p

77、>　　編碼產(chǎn)生電路主要由單片機AT89C52構(gòu)成，通過對其進行編程，實現(xiàn)當有按鈕按下時產(chǎn)生對應按鈕編碼號的碼值并按前面所訴的編碼方案產(chǎn)生對應的編碼序列，通過P0. 0口送入NE555的4引腳進行調(diào)制以便發(fā)送。其具體的過程為：單片機查得P1口有無按鈕按下，若無則繼續(xù)查尋，若有則就讀取端口號并查尋對應端口號的編碼，將編碼送入序列產(chǎn)生函數(shù)。該函數(shù)主要功能為當被調(diào)用時按</p><p>　　照前面制定的編碼原理，對

78、傳入的編碼進行處理并產(chǎn)生對應的編碼序列輸出到單片機的p0. 0口。</p><p>　　編碼電路如圖2.11所示：</p><p><b>　　圖2.11編碼電路</b></p><p>　　本電路采用AT89C52單片機作為編碼芯片，XTAL1,XTAL2引腳接石英振蕩器。所需的機器周期=石英晶體/12；復位電路采用開機于按鍵復位電路，當按鍵

79、按下時RESET為高電平，單片機開始復位。</p><p>　　2.5.6載波接收電路設計</p><p>　　載波接收電路的作用和載波發(fā)送電路的作用相對應，主要是將發(fā)送電路傳入電網(wǎng)的中頻信號接收到，同時將市電隔離.因此對載波接收電路要求是具有較好的選頻特性同時又應該有一定的頻帶寬度。在設計中應用C11將市電隔離并且為中頻信號提供交流通路。T11和C12構(gòu)成選頻回路，C12參數(shù)與發(fā)送端的C

80、2相同，調(diào)試時主要通過調(diào)節(jié)T11來完成，當調(diào)節(jié)T11使選頻回路諧振頻率與發(fā)送電器輸出頻率相同時接收部分輸出最高的高頻信號，本設計實測諧振時輸出最高的中頻電壓峰值為4V，可提供給后級檢波電路進行檢波。電路中加入了0. 5 A的保險絲BF11以避免后級短路而造成事故。載波接收電路圖如圖2.12所示：</p><p>　　圖2.12載波接收電路</p><p>　　2.5.7檢波與整形放大電路設

81、計</p><p>　　檢波電路的主要作用是將調(diào)制在高頻信號上的編碼信號解調(diào)出來。由于是調(diào)制的數(shù)字量這使得解調(diào)工作相對模擬信號來簡單一些，所以對檢波電路并不要求較高的線性。我在設計中應用了兩級，第一級工作在放大狀態(tài)使檢波輸出的編碼信號的電壓幅值有一定的提升，第二級工作在開關(guān)狀態(tài)使得輸出編碼信號的電平統(tǒng)一。有了這兩級既避免直接應用檢波電路輸出的信號誤區(qū)，使三極管不能正常工作在開關(guān)狀態(tài)，又避免了只應用放大的方法使有的

82、輸出信號的輸出電平不統(tǒng)一。電路中VD5為檢波二極管，VD1、VD2 、VD3 、VD4是為了避免電網(wǎng)的尖峰脈沖瞬間將VD5和VT1擊穿。C13的作用是濾除中頻載波信號。VT1與VT2起到整形放大作用，VT1的作用是放大編碼信號，VT2作用是整形并且工作于開關(guān)狀態(tài)。經(jīng)過整形放大后的信號則是發(fā)送端需要發(fā)送的編碼信號了，由于我在程序中是應用中斷的方法譯碼，因此還需要經(jīng)過VT3反相，這樣就可以直接送入單片機進行譯碼了。</p>&

83、lt;p>　　檢波：是將音頻信號或視頻信號從高頻信號(無線電波)中分離出來叫解調(diào)。</p><p>　　放大：電路的放大的本質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換；是在輸入信號作用下，通過放大電路將直流電源的能量轉(zhuǎn)換成負載所控制獲得的能量，使負載從電源獲得的能量大于從信號源獲所提供的能量。因此，電子電路放大的基本特征就是功率放大。</p><p>　　檢波與整形放大電路如圖2.13所示：</p&

84、gt;<p>　　圖2.13檢波與整形放大電路</p><p>　　2.5.8譯碼電路設計</p><p>　　譯碼部分主要由單片機構(gòu)成，將整形、放大、反相輸出的編碼信號送到單片機的外部中斷0，將外部中斷0初始化為邊沿觸發(fā)高優(yōu)先級，同時打開外部中斷0。故中斷服務程序即是電力載波的編碼接收程序也包括了譯碼部分的功能。程序主要功能是當外部中斷有效時，馬上進入中斷服務程序同時按照前

85、面制定的編碼方案進行譯碼，再將數(shù)據(jù)送人指定的緩存區(qū)。由于接收程序是由中斷服務程序來完成的，所以應用時只需要在主程序中通過判斷標志位來確定是否接收有數(shù)據(jù)。通過控制三個數(shù)碼管的位選通端來顯示發(fā)送端發(fā)送的房間號。具體的譯碼部分的程序見附錄Ⅱ</p><p>　　譯碼電路如圖2.14所示：</p><p><b>　　圖2.14譯碼電路</b></p><

86、p><b>　　3硬件調(diào)試與仿真</b></p><p>　　本次設計中，采用EDA工具中的 Protel99SE軟件來完成系統(tǒng)電路原理圖的設計和PCB板的制作。繪制印刷電路板時，采用先畫原理圖，再由原理圖生成網(wǎng)絡表，最后通過調(diào)用網(wǎng)絡表的方法生成PCB板。</p><p>　　3.1電路原理圖的設計</p><p>　　在熟悉了整個系統(tǒng)工

87、作原理后，進行電路原理圖的設計。本設計中繪制原理圖的過程為：</p><p>　?。?）繪圖之前，確定元器件型號，明確各器件的管腳定義。</p><p>　?。?）進入原理圖編輯界面后設置圖紙，使用菜單命令Design/Options，選擇圖紙大小，這里選擇A3。 </p><p>　?。?）放置元件。對于常用元件如電阻、電容等，利用元件庫瀏覽器放置元件，對于元件庫

88、內(nèi)沒有的元件需自己創(chuàng)建。本次設計中，AT89C51、NE555、LED是自己創(chuàng)建的。</p><p>　　（4）原理圖布線。本次設計中，連線少的元器件間是用具導線直接相連的，布線多的器件管腳間是通過標注網(wǎng)絡標號的方法實現(xiàn)布線的。網(wǎng)絡標號表示一個電氣連接點，具有相同網(wǎng)絡標號的電氣接線表明是連接在一起的。在原理圖中通過命名相同的網(wǎng)絡標號使它們在電氣上屬于同一網(wǎng)絡，這樣可以使原理圖簡潔明了，不易出錯。</p>

89、;<p><b>　?。?） 編輯和調(diào)整</b></p><p>　　a. 連線完成后，讓Protel99se自動標注，即選Tools/Annotate。當電路較復雜或是元器件的數(shù)目較多時，用手動編號的方法不僅慢，而且容易出現(xiàn)重號或跳號。重號的錯誤會在PCB編輯器中載入網(wǎng)絡表時表現(xiàn)出來，跳號也會導致管理不便。</p><p>　　b. 原理圖畫好后，為了

90、生成有效的網(wǎng)絡表，執(zhí)行Edit/Export to spread命令，檢查元件屬性和封裝形式。若有錯，可在表格內(nèi)直接進行屬性的修改，然后用File/Update更新電路原理圖文件。</p><p>　　c. 對電路進行電氣法則測試，即選Tools/ERC。它可以檢測出設計過程中的疏漏之處和電氣連接錯誤，如未連接的電源實體、懸空的輸入引腳、輸出引腳連接在電源上等，執(zhí)行測試后可以得到各種可能存在的錯誤報告，并且在電路

91、原理圖中有錯誤之處打上記號以便修改。 </p><p>　?。?） 保存文檔并打印輸出印刷電路板的設計：</p><p>　　在完成原理圖的設計之后，接下來的工作就是繪制印刷電路板。</p><p>　　3.2印刷電路板設計規(guī)則</p><p>　?。?）元件的布局要遵循模塊化的設計思想，相關(guān)性較多的元器件要集中擺放。比如此次設計中的單片機模

92、塊，其中用于產(chǎn)生時鐘和復位的晶振Y1、電容C5、C6、C7靠近單片機放置，開關(guān)K1、K2、K3、K4靠近AT89C52放置。在保證電路板正常工作的前提下，盡量做到布局的美觀。電阻、二極管的放置方式分為平放和豎放。在電路板尺寸較大，而且電路器件數(shù)量不多時，采用平放較好；反之，采用豎放。這里，本次設計圖中器件較多，多采用的是豎放。</p><p>　?。?）布線方向，從焊接面看，器件的排列方位要盡可能與原理圖保持一致

93、，走線方向最好與電路圖走線方向相一致。因生產(chǎn)過程中常需要在焊接面進行各種參數(shù)的檢測，這樣操作就可以便于檢查、調(diào)試。布線的具體要求有：</p><p>　　a.進出接線端布置。相關(guān)聯(lián)的兩引線端不要距離太大，一般為2～3/10英寸左右；進出線端盡可能集中在1至2個側(cè)面，不要太離散。</p><p>　　b.在保證電路性能要求的前提下，設計時應走線合理，少用外接跨線，走線盡量少拐彎,并按一定順序

94、要求走線，力求直觀，便于安裝與檢修。</p><p>　?。?）布線完成后，先用Protel99SE的DRC（設計規(guī)則校驗）查錯。若有錯，返回改正直到通過為止。</p><p>　　本次印刷電路板設計中，操作過程如下：</p><p><b>　?。?）規(guī)劃電路板：</b></p><p>　　這里使用“創(chuàng)建向?qū)А?創(chuàng)建

95、PCB文件的方法來規(guī)劃電路板。即通過執(zhí)行命令File/New，在彈出的New Document對話框中單擊Wizards標簽，雙擊對話框中的向?qū)D標Print Circuit Board Wizard進入文件創(chuàng)建向?qū)?，?guī)劃電路板的尺寸、輪廓、工作層面、標題欄信息、過孔和布線參數(shù)等。</p><p><b>　?。?）調(diào)用網(wǎng)絡表：</b></p><p>　　本次設計中

96、采用調(diào)用網(wǎng)絡表的方法在PCB板中載入元件。</p><p><b>　　實現(xiàn)過程如下：</b></p><p><b>　　a.網(wǎng)絡表的生成</b></p><p>　　網(wǎng)絡表是電路自動布線的靈魂，也是原理圖設計與印刷電路板設計之間的紐帶。網(wǎng)絡表的作用主要有以下兩點：一是網(wǎng)絡表文件可支持印刷電路板的自動布線及電路模擬程序；

97、其次可以與最后從印刷電路板圖中獲取的網(wǎng)絡表文件比較，進行核對查錯。</p><p>　　b.生成網(wǎng)絡表的實現(xiàn)步驟為：</p><p>　?、?執(zhí)行Design/Create Netlist命令。</p><p>　?、?執(zhí)行上條命令后，出現(xiàn)Netlist Creation對話框，進行對話框設置。</p><p>　　③.對話框設置完后，生成P

98、rotel99SE的記事本程序，保存.net文件，即生成網(wǎng)絡表。</p><p>　　載入網(wǎng)絡表文件時出現(xiàn)的錯誤及改正措施： </p><p>　　a.找不到元件封裝：</p><p>　　一般產(chǎn)生的原因可能有：印刷板（PCB）編輯器中沒有添加所需封裝元件的元件庫；或是在電路原理圖中元件沒有指定封裝形式；或是在已有的PCB元件庫中，找不到所需的封裝。我在實際設計中出

99、現(xiàn)的錯誤大多由最后一種原因引起，有些元件的封裝是自己畫的，沒有添加到當前元件庫中，最后執(zhí)行Design/Add/Remove Library添加后問題解決了。</p><p><b>　　b.引腳遺漏：</b></p><p>　　本次設計中，在調(diào)用網(wǎng)絡表時，出現(xiàn)提示找不到二極管引腳連接的錯誤，可原理圖中二極管與別的器件看起來各引腳都連接良好。反復檢查后才知道，在原理

100、圖庫中二極管元件的引腳編號為A和K，而其在PCB庫中選擇的封裝元件的引腳編號為1和2。由于兩者不統(tǒng)一而導致錯誤，我把二極管元件引腳重新編輯后錯誤消失了。</p><p><b>　?。?）元件布局</b></p><p>　　元件布局的方法有自動布局與手工布局兩種，這里采用手工布局的方法把各器件拖進設置好的板框內(nèi)。結(jié)合原理圖，根據(jù)各元器件間的連線把它們就近放置，以減少

101、多條交叉線的出現(xiàn)。</p><p><b>　　（4）布線</b></p><p>　　電路板的布線通常采用自動布線和手工調(diào)整相結(jié)合的方法。本次設計中采用的是自動布線，布線完成率為百分之百。一般，對于交流供電導線，直流電源線和地線等需要事先布置一些走線，可預先進行手工布置。布好后，執(zhí)行Auto Route/Setup,選中設置項Lock All Pre-route,

102、對預布線結(jié)果進行鎖定保護，這樣后續(xù)自動布線會跳開已預布好的這些線。而自動布線成功與否的關(guān)鍵所在是自動布線參數(shù)設置的正確與否，這些參數(shù)主要包括安全問題、導線拐角模式、布線工作層面、布線寬度、拓撲結(jié)構(gòu)和優(yōu)先級別等。最后對自動后的結(jié)果還需再次進行手工調(diào)整。</p><p><b>　　3.3調(diào)試過程</b></p><p>　　硬件調(diào)試的任務就是排除應用系統(tǒng)的硬件電路故障，

103、包括設計性錯誤和工藝性故障。在繪制完成原理圖后做ERC電器規(guī)則檢查時出現(xiàn)了些許錯誤：如元器件沒有命名、元器件的命名和符號重復、導線與原器件之間無顧多出節(jié)點等。但經(jīng)過一一的改正，最后做ERC檢查無誤。如圖3.1和3.2所示。在繪制PCB時也遇到了很多麻煩，導入網(wǎng)絡表后后出現(xiàn)了很多錯誤：如元器件沒有封裝、元器件的封裝形式在Protel99se自帶的封裝庫中檢索不到、元器件的管腳順序與PCB封裝庫的形式不一致、比如在原理圖庫中二極管元件的引腳

104、編號為A和K，而其在PCB庫中選擇的封裝元件的引腳編號為1和2。由于兩者不統(tǒng)一而導致錯誤，把二極管元件引腳重新編輯后錯誤消失了。自己制作元器件的封裝形式時應該在PCB的絲印層進行繪制。在導入網(wǎng)絡表時應該在禁止布線層繪制電路板的物理尺寸，否則會出在導入網(wǎng)絡表后無法布線。在布線完成后又進行了DRC設計規(guī)則檢查，出現(xiàn)了導線寬度違反了設計規(guī)則設定的最大值。改正后在進行DRC檢查一切正常。如圖3.3和3.4所示：</p><p

105、>　　ERC電器規(guī)則檢查：</p><p>　　圖3.1 ERC檢查</p><p>　　圖3.2 ERC檢查</p><p>　　DRC設計規(guī)則檢查：</p><p>　　圖3.3 DRC檢查</p><p>　　圖3.4 DRC檢查</p><p>　　本系統(tǒng)的本振信號有555產(chǎn)生，5

106、55構(gòu)成多諧振蕩電路。振蕩頻率為： </p><p>　　通過改變R1的參數(shù)即可改變振蕩頻率。R1我們選用500Ω的可變電阻，進行調(diào)節(jié)，經(jīng)過計算和后期調(diào)試，當R1的阻值約為460Ω時，產(chǎn)生約為336KHz的振蕩頻率。并且通過中周可對選通頻率進行調(diào)節(jié)，當調(diào)節(jié)其諧波頻率與本振頻率相同時，發(fā)送端輸出最高的頻率信號。</p><p>　　后期進行調(diào)試中，當調(diào)節(jié)起諧波頻率與本振相同時，發(fā)送端輸出最高

107、的頻率信號。若傳數(shù)據(jù)：0xAA </p><p>　　調(diào)制后的信號如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5電力載波方案</p><p><b>　　4.軟件的程序設計</b></p><p>　　前面主要敘述了編譯碼原理以及數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的解決方案，下面介紹其如何通過軟件實現(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)。病

108、房呼叫系統(tǒng)是應用在如醫(yī)院等領(lǐng)域。當某病房出現(xiàn)情況需要護士或醫(yī)生治療時，由病人按動按鈕，發(fā)出請求，通過電力載波發(fā)射器向電網(wǎng)發(fā)送，當服務臺接收到信號后，立即通過LED或電腦等裝置顯示出來，并由蜂鳴報警提示。工作人員得到提示后即可響應請求，通過這種方式可提高人員的工作效率以最快的速度得到響應，避免擔誤病情。</p><p>　　根據(jù)上面所述的思想，當發(fā)送端即任意一個病房有請求時，按下按鈕如圖一中的K1至K4任何一個按鈕

109、，則發(fā)送端將發(fā)送相應的編碼信號到電力線路上，通過電力線路傳送到位于服務臺的主機上去，通過解碼電路，單片機譯碼后讀出呼叫病房和床位，這時驅(qū)動蜂鳴器報警同時在LED上顯示出呼叫的病房和床位。當護士聽到報警后則按LED上的顯示的病房，即可響應病人的請求，同時按下主機上的已響應按鈕撤除報警，而且主機還能夠通過RS232接口將數(shù)據(jù)傳人PC機串口，方便計算機程序?qū)Σ∪藬?shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫進行管理。</p><p>　　4.1程序流

110、程圖及源程序</p><p>　　程序流程圖如圖所示：</p><p>　　圖4.1編碼 圖4.2譯碼</p><p><b>　　源程序見附錄Ⅱ</b></p><p>　　4.2程序調(diào)試與仿真</p><p>　　本論文采用KeilC51

111、作為單片機的程序編譯環(huán)境，它的環(huán)境界面如圖4.1所示。與其它編譯環(huán)境相仿，具有打開文件、加載文件、編譯文件的功能，同時，Keil51還具有對程序的仿真功能，可以指定P0口、P1口、P2口、P3口的地址以及功能端口，可以對程序指定中斷地址以及T0、T1定時中斷等。</p><p>　　系統(tǒng)軟件的編譯環(huán)境如圖4.3</p><p>　　圖4.3 編譯程序環(huán)境</p><p&

112、gt;　　Keil51的基本操作： </p><p>　?。?）打開新建文件（File），直接編寫新的匯編程序并保存。保存文件以（.ASM）為后綴；</p><p>　?。?）點擊工程（Project）菜單欄中的新建工程文件（New Project）， 在對話框中寫入剛才保存的文件名，最后點“保存”，這樣就新建了一個工程文件；</p><p>　?。?）選擇所需公司