危重病人幫助系統(tǒng)設(shè)計

盧進軍

（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院，漢中 723001）

危重病人幫助系統(tǒng)設(shè)計

盧進軍

（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院，漢中 723001）

介紹了一種以無線遙控手柄發(fā)送模塊、無線接收電路模塊、單片機模塊、LCD顯示模塊、聲光報警模塊及程序下載接口等部分組成的醫(yī)院危重病人幫助系統(tǒng).利用單片機控制并處理數(shù)據(jù)，功能強大，并且易于擴展.護理人員可以通過此系統(tǒng)對危重病人進行監(jiān)護，滿足病人在語言不方便交流的情況下生活方面的需求，一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報警信號在遠距離的監(jiān)護人員終端上顯示病人的迫切需求，使于迅速采取應(yīng)急措施.

STC89C52；無線；PT2272；LCD

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對服務(wù)性行業(yè)的要求也越來越高，行業(yè)間的競爭也越來越激烈.當(dāng)今國內(nèi)各種大大小小的醫(yī)院絕大多數(shù)還是在使用有線的呼叫系統(tǒng)，而有線的呼叫系統(tǒng)由于布線復(fù)雜、價格昂貴、不可移動、有礙美觀、難修復(fù)等弊端而逐漸跟不上服務(wù)質(zhì)量，已經(jīng)落后時代.醫(yī)院急需一款便捷，高性能的呼叫系統(tǒng).

針對需要本文設(shè)計了一種危重病人幫助系統(tǒng)，在病人需要幫助的時候，只需要觸摸鍵盤上的按鈕，其所需幫助的信息就會經(jīng)過無線發(fā)送模塊發(fā)送出去，無線接收模塊接收到信息后，發(fā)出報警信號，同時在顯示器上顯示病人的需求信息，護理人員看到病人的信息后會及時給予病人幫助.

1 方案論證與比較

1.1 主機選擇

方案1：采用單片機控制，成本較低，處理速度較快，增加多路也易于實現(xiàn)［1］.在設(shè)計時，可以通過串口在顯示器隨機產(chǎn)生十以內(nèi)加減法題目［2］.采用語音報警，可使醫(yī)生或護士聽到報警信息，并在顯示屏上顯示相關(guān)信息，可通過主機直接解警.方案2：采用PC機對該系統(tǒng)進行控制，其優(yōu)點在顯示界面和方法多，編程格式靈活，如采用JAVA、VB或用LabVIEW等，比較美觀.通信接口需采用機內(nèi)的RS－232，實現(xiàn)與下位機的實時數(shù)據(jù)傳輸.方案1比較有利于從機設(shè)計，成本低，易于實現(xiàn)，故而選擇前者.

1.2 無線收發(fā)模塊選擇

對于無線收發(fā)模塊，對比美國ACM公司單片發(fā)射芯片ACMTX16、無線調(diào)幅發(fā)射模塊YCF500－1和臺灣普城公司的PT2262／PT2272，從便于測量的角度出發(fā)，選擇了普城公司的PT2262／PT2272芯片來完成無線收發(fā)功能.

1.3 顯示模塊的選擇

本系統(tǒng)顯示模塊采用具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點的LCD1602.液晶顯示模塊LCD1602在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它可以顯示兩行，每行16個字符，采用單＋5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比.

1.4 點滴呼叫模塊的選擇

采用光電傳感器檢測點儲液瓶液面信號.發(fā)光二極管發(fā)射的平行光束穿過茂菲氏滴管投射到光敏三極管的感光面上，在沒有液體時，光敏三極管接收到的光照度最大，產(chǎn)生的光電流也最大，相反使光敏三極管產(chǎn)生的光電流減小.在低液面的情況下，進氣所形成上升氣泡在液面的聚集與運動，使平行光束的發(fā)散效應(yīng)明顯增強［3］.

2 硬件設(shè)計

系統(tǒng)主要由無線遙控手柄發(fā)送模塊、無線接收電路模塊、單片機模塊、LCD顯示模塊、聲光報警模塊及程序下載接口等部分組成［4］.根據(jù)前面所述的各單元電路的設(shè)計情況，綜合考慮后系統(tǒng)總體設(shè)計圖如圖1所示.

圖1 整體設(shè)計框圖

2.1 單片機模塊

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器.具有以下標準功能：8K字節(jié)Flash、512字節(jié)RAM、內(nèi)置4KB EEPROM全雙工串行口等.STC89C52在空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器／計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作.掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止.最高運作頻率35 MHz，6T／12T可選［5］.

2.2 無線收發(fā)模塊

無線接收有兩種，一種是超再生接收，一種是超外差接收.本設(shè)計選用超外差接收.收發(fā)系統(tǒng)用到的收發(fā)模塊是由兩個單工的500m無外殼315MHz發(fā)射板9805－2K和315MHz無線超外差插針式鎖存型接收板9903B組成一個無線收發(fā)系統(tǒng).

2.3 編解碼芯片

PT2262／2272是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262／2272最多可有12位（A0－A11）三態(tài)地址端管腳（懸空、接高電平、接低電平），任意組合可提供531441地址碼、PT2262最多可有6位（D0－D5）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路.

2.4 LCD液晶顯示模塊

LCD1602是一種用5X7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示模塊，和單片機AT89C51直接接口［6］，電路如圖2所示.

圖2 LCD顯示模塊圖

2.5 點滴呼叫模塊

當(dāng)儲液瓶液面過低，需要更換或其他幫助時，會發(fā)出報警信號，該功能由儲液瓶液面檢測電路實現(xiàn).液位檢測是指輸液時，當(dāng)液面低于給定的輸液位置時，認為輸液過程己經(jīng)結(jié)束，應(yīng)發(fā)出報警信號，停止輸液操作［7］.

3 電路仿真及實物調(diào)試

3.1 電路仿真

本電路仿真部分使用Proteus進行仿真.當(dāng)按下單片機上的P1.0時，聲光報警模塊的LED燈閃爍，蜂鳴器發(fā)出報警音樂，聲音較清晰響亮，同時在LCD顯示屏上顯示“Food A”.將單片機復(fù)位，按下其上的P1.1時，蜂鳴器和LED燈與上述情況相同，LCD顯示屏上顯示“Bath B”.按下 P1.2和 P1.3時，蜂鳴器與LED燈均顯示正常，LCD顯示器分別顯示“Drags C”和“Water D”.因此電路仿真方面還是比較成功的，效果圖如圖3所示.

3.2 實物調(diào)試

制作好硬件之后，就進行軟件編程，把兩者結(jié)合起來對每一個模塊進行調(diào)試.各個模塊包括LCD1602液晶顯示、聲光報警模塊、無線收發(fā)模塊的接收和發(fā)射三個大模塊.

LCD1602調(diào)試：只要熟悉了它的那些指令，線路連接正確，便可以顯示出字符.通過對它的地址碼編程，讓它顯示出所需要的字符，并且字跡清晰就算是成功了.實踐表明只要主機一收到信號，液晶顯示器則自動顯示字符.

聲光報警電路調(diào)試：只要將蜂鳴器所在電路焊接正確，線路連接得當(dāng)，便可以正常報警.主機電源接通電源，燒入正確的報警電路測試程序后，發(fā)現(xiàn)電路并未正常工作.斷開電源后，仔細檢查，發(fā)現(xiàn)將單片機27、28腳連接顛倒，更改后再次測試，蜂鳴器正常報警，同時顯示燈閃爍.

無線通信模塊調(diào)試：無線通信模塊是系統(tǒng)中心，同時也是重點.開始以一塊只有接收功能，一塊只有發(fā)射功能的兩塊小板作為調(diào)試對象，進行模塊的單獨調(diào)試，通過LED的指示來判定是否發(fā)送和收到數(shù)據(jù)，未獲成功.在VT腳到INT0腳之間加了一個非門.

收發(fā)距離調(diào)試：系統(tǒng)收發(fā)距離不能達到需要，而模塊上只留出了加天線的位置，采用漆包線來繞制未能解決問題，由于51系列單片機工作時，會產(chǎn)生比較強的電磁輻射，主要頻率在9～900MHz，會影響無線接收模塊的靈敏度.最終采用一個比較細的網(wǎng)線去皮拉直焊在模塊上獲得很好的效果.

圖3 仿真效果圖

4 結(jié) 語

本設(shè)計的創(chuàng)新點在于設(shè)備便攜、功耗低、長距離無線接收，報警音樂是首悅耳動聽的歌曲.為病人監(jiān)護人員帶來了比較大的活動空間，有利于人們生活質(zhì)量的提高.

［1］薛鈞義.MCS－51／96系列單片微型機計算及應(yīng)用［M］.西安交通大學(xué)出版社，1998：128－135.

［2］朱定華，劉 玉.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)［M］.電子工業(yè)出版社，2001：22－46.

［3］鄭司強.試論STC89C52單片機［J］.網(wǎng)友世界，2012（4）：53－54.

［4］沙占友，王彥明.單片機外圍電路設(shè)計［M］.電子工業(yè)出版社，2003（3）：42－56.

［5］盧 超.單片機系統(tǒng)中的抗干擾及可靠性設(shè)計［J］.儀表技術(shù)，2010（2）：43－45.

［6］王兆月，等.微型計算機接口技術(shù)［M］.機械工業(yè)出版社，2006：55－89.

［7］于匯泉，呂麗雪.普通輸液報警及控制系統(tǒng)的設(shè)計和研制［J］.醫(yī)療設(shè)備信息，2004（9）：10－11.

The Design of Help System for Serious Patients

LU Jin－jun
（School of Physics and Telecommunication Engineering，Shanxi University of Technology，Hanzhong 723001，China）

This paper introduces a hospital help system for serious patients.It is composed of wireless remote control handle sending module，a wireless receiving circuit module，single－chip module，display module，LCD module，Sound－light alarm module and program download interface components.Single－chip controt is used to process dato tasks，which is power fut and easy to expand.The nursing staff can use this system to monitor the serious patients and meet the patient＇s basic needs.In case of emergencies，the patient′s urgent need can be displayed at terminal by giving sound and light alarm signals so that emergent measures can be taken.

STC89C52；wireless；PT2272；LCD

TP79

A

1671－119X（2013）02－0034－03

2012－11－27

陜西省教育廳專項科研資助項目（11JK1075）

盧進軍（1975－），男，碩士，講師，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù).