無(wú)線(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

成鳳敏

（唐山學(xué)院 信息工程系，河北 唐山063000）

0 引言

目前，我國(guó)大多數(shù)醫(yī)院的病房呼叫系統(tǒng)水平相對(duì)于國(guó)際水平還比較低，已不能滿(mǎn)足醫(yī)院智能化管理的要求。隨著醫(yī)院規(guī)模的不斷擴(kuò)大，許多緊急情況不能得到及時(shí)有效的解決，這樣不僅給病人帶來(lái)了生命安全的威脅，而且也給醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)效益及信譽(yù)帶來(lái)相當(dāng)大的損失。與此同時(shí)，采用有線(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其盤(pán)繞線(xiàn)路存在布線(xiàn)復(fù)雜、費(fèi)用高、易出故障、維修不便且明線(xiàn)不雅觀等缺陷，這些都在醫(yī)院的日常工作中埋下了安全隱患。

為了滿(mǎn)足現(xiàn)代化醫(yī)院在病人護(hù)理方面更加有效快捷的要求，采用單片機(jī)模塊、NRF24L01無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵掃描模塊設(shè)計(jì)了一種無(wú)線(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)，能隨時(shí)隨地接收病患發(fā)出的呼叫信息，并根據(jù)接收到的信息進(jìn)行及時(shí)的救治，使病患的生命安全得到有效保證。

1 方案設(shè)計(jì)

無(wú)線(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)包括從機(jī)、主機(jī)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)三部分。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

從機(jī)：在每個(gè)病床設(shè)置一個(gè)從機(jī)，病人通過(guò)從機(jī)發(fā)出呼叫請(qǐng)求，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將信息發(fā)送給主機(jī)，同時(shí)接收主機(jī)反饋回來(lái)的信號(hào)并發(fā)出提示信號(hào)。

主機(jī)：設(shè)在護(hù)士值班室，通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收從機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的呼叫信息，包括病房號(hào)、病床號(hào)和呼叫次數(shù)，并且將此信息傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)中，便于醫(yī)院的信息管理和制度管理，從而使醫(yī)院和病患雙方受益［1］。醫(yī)護(hù)人員可以針對(duì)病人的輕重緩急，對(duì)從機(jī)做出相應(yīng)的回應(yīng)。

監(jiān)控計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)與主機(jī)之間通過(guò)串口進(jìn)行通信，應(yīng)用Visual Basic編寫(xiě)程序設(shè)計(jì)界面實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，可實(shí)時(shí)觀察病患的呼叫信息，醫(yī)務(wù)人員可將呼叫信息存儲(chǔ)在文件中，并且進(jìn)行查詢(xún)和刪除，以便于信息管理。

2 硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)模塊：系統(tǒng)采用兩片STC89C52單片機(jī)，分別作為從機(jī)和主機(jī)的核心控制器，接收無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

無(wú)線(xiàn)傳輸模塊：是一個(gè)雙向的傳輸過(guò)程，單片機(jī)采集到病房呼叫信息數(shù)據(jù)，由分機(jī)發(fā)送端的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊經(jīng)初始化后進(jìn)行發(fā)送，主機(jī)接收模塊經(jīng)過(guò)單片機(jī)相應(yīng)的編程控制，對(duì)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)接收，并把數(shù)據(jù)送入主控單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

數(shù)碼顯示模塊：采用6位數(shù)碼管顯示主機(jī)接收的呼叫信息。前兩位顯示呼叫次數(shù)；第三、四位顯示病房號(hào)；最后兩位顯示病床號(hào)，以便于醫(yī)護(hù)人員判斷優(yōu)先處理對(duì)象。數(shù)碼管均采用共陰極七段數(shù)碼管，顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式，由單片機(jī)的I／O口直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。位選端采用NPN三極管9013進(jìn)行驅(qū)動(dòng)［2］。

語(yǔ)音模塊：采用YY01語(yǔ)音模塊，由穩(wěn)壓電源、基本語(yǔ)音電路、功放三部分組成。當(dāng)醫(yī)務(wù)人員按下查詢(xún)鍵時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)相應(yīng)的病房、病床號(hào)，以便于更加直觀地提示醫(yī)務(wù)人員及時(shí)對(duì)病人進(jìn)行救治。

聲光報(bào)警模塊：當(dāng)病患發(fā)出呼叫信息時(shí)，提醒醫(yī)務(wù)人員接收呼叫信號(hào)；并且當(dāng)醫(yī)務(wù)人員發(fā)出回復(fù)信息時(shí)提醒病患已收到呼叫，請(qǐng)安靜等候。

監(jiān)控計(jì)算機(jī)：主機(jī)將接收來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò) MAX232串口通信送入監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼叫信息的顯示、存儲(chǔ)、查詢(xún)、刪除等功能，便于醫(yī)務(wù)人員及時(shí)查閱呼叫信息，從而進(jìn)行相應(yīng)操作。

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 主機(jī)程序設(shè)計(jì)

主機(jī)程序由主程序流程和子程序流程組成，子程序流程分為：查詢(xún)子程序、響應(yīng)子程序、刪除子程序、聲光報(bào)警子程序、外部中斷子程序、串行子程序和上位機(jī)子程序。發(fā)送端與接收端主流程圖如圖2所示。

3.2 從機(jī)程序設(shè)計(jì)

從機(jī)程序設(shè)計(jì)由主程序流程和子程序流程組成。子程序主要為外部中斷子程序。從機(jī)主程序流程如圖3所示。

3.3 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊程序設(shè)計(jì)

無(wú)線(xiàn)射頻收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型Schock BurstTM模式的控制器、功率放大器、晶振、調(diào)制及解調(diào)器。輸出功率頻道的選用和協(xié)議的各種設(shè)置可以通過(guò)SPI接口進(jìn)行設(shè)置［3］。芯片具有極低的電流消耗，當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為－6dBm時(shí)電流消耗為9.0mA，而接收模式時(shí)為12.3mA。掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。

工作之前，首先應(yīng)進(jìn)行收發(fā)地址及寬度設(shè)定、頻道及通道設(shè)定和自動(dòng)應(yīng)答模式設(shè)定等初始化設(shè)置。在發(fā)射模式下，將要發(fā)射內(nèi)容進(jìn)行打包發(fā)送，直到接收到應(yīng)答信號(hào)后終止發(fā)送；在接收模式下，不斷檢測(cè)是否接收到數(shù)據(jù)，接收后自動(dòng)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)表示已接收［4］。工作流程如圖4和圖5所示。

圖2 主機(jī)主程序流程圖

圖3 從機(jī)主程序流程圖

4 結(jié)論

系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代射頻無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院及其他相關(guān)場(chǎng)合對(duì)病患的照顧及信息管理。解決了傳統(tǒng)有線(xiàn)病床呼叫器布線(xiàn)復(fù)雜、易出故障、維修困難等缺點(diǎn)。另外，考慮到病房和病床的數(shù)量日漸增多，系統(tǒng)呼叫、顯示功能都可進(jìn)行擴(kuò)展。結(jié)果表明系統(tǒng)配置靈活、價(jià)格低廉，具有良好的可操作性和可靠的穩(wěn)定性。

圖4 NRF24L01發(fā)射流程圖

圖5 NRF24L01接收流程圖

［1］ 張華林，林達(dá)明.無(wú)線(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.國(guó)外電子元器件，2006（8）：22－25.

［2］ 陳新崗，趙陽(yáng)陽(yáng)，李太鑫，等.基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)病房呼叫器［J］.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，22（10）：126－130.

［3］ 栗舟，王豪才，段銳，等.AT89C51與nRF401芯片在RFID系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電子與封裝，2005，5（3）：41－44.

［4］ 湯青波，朱文虎，周榮瑋.單工無(wú)線(xiàn)呼叫系統(tǒng)［J］.江西理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（1）：23－25.