聲控病人翻身床的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

【摘 要】本文設(shè)計(jì)的病人翻身床主要是以凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A為核心，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音識(shí)別功能，可以根據(jù)語(yǔ)音指令完成病人翻身床前后、左右傾斜翻轉(zhuǎn)功能。不但能識(shí)別人的語(yǔ)音指令，而且還能依據(jù)指令做出相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。聲控病人翻身床的整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)明合理，實(shí)驗(yàn)過(guò)程一切正常。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) SPCE061A 翻身床 語(yǔ)音識(shí)別

前言：隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、微電子快速發(fā)展，智能化技術(shù)的研究發(fā)展速度也越來(lái)越快，智能度越來(lái)越高，應(yīng)用范圍也得到了極大的擴(kuò)展。電子技術(shù)在醫(yī)療器具的應(yīng)用也很廣泛，智能化的設(shè)計(jì)使得醫(yī)療器具更加省時(shí)、方面。聲控病人翻身床就是智能化技術(shù)中的一個(gè)很典型的例子。在護(hù)理重病或者癱瘓病人時(shí)，需要給病人經(jīng)常的翻身，使身體受壓部分得到血液循環(huán)，從而避免病人因?yàn)殚L(zhǎng)期臥床發(fā)生機(jī)體組織壞死，患上褥瘡。這對(duì)于護(hù)理人員來(lái)說(shuō)并不是很容易?，F(xiàn)有的病人護(hù)理翻身床大多是通過(guò)搖桿，或者按鍵來(lái)控制，這同樣也很費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而本文設(shè)計(jì)的病人翻身床通過(guò)識(shí)別用戶的的語(yǔ)音指令，依據(jù)指令做出相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)明合理，具有廣闊的發(fā)展前景。

一、總體電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的聲控系統(tǒng)是基于凌陽(yáng)SPEC016A包括語(yǔ)音的輸人、語(yǔ)音的識(shí)別、語(yǔ)音的輸出及翻身床體控制部分，主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)語(yǔ)音交流及控制。

當(dāng)使用者說(shuō)“傾斜翻轉(zhuǎn)”床體發(fā)出“滴”聲，指示燈發(fā)亮，床體的左上支撐板和右上支撐板緩慢翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)角度合適時(shí)，當(dāng)使用者說(shuō)“?！保D(zhuǎn)停止。

當(dāng)使用者說(shuō)“右側(cè)翻轉(zhuǎn)”床體發(fā)出“滴”聲，指示燈發(fā)亮，床體的右上支撐板和右下支撐板緩慢翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)角度合適時(shí)，當(dāng)使用者說(shuō)“?！?，翻轉(zhuǎn)停止。

當(dāng)使用者說(shuō)“左側(cè)翻轉(zhuǎn)”床體發(fā)出“滴”聲，指示燈發(fā)亮，床體的左上支撐板和左下支撐板緩慢翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)角度合適時(shí)，當(dāng)使用者說(shuō)“停”，翻轉(zhuǎn)停止。

當(dāng)使用者說(shuō)“傾斜放平”床體發(fā)出“滴”聲，指示燈發(fā)亮，床體的左上支撐板和右上支撐板緩慢向下翻轉(zhuǎn)，直到床體平整。

當(dāng)使用者說(shuō)“右側(cè)放平”床體發(fā)出“滴”聲，指示燈發(fā)亮，床體的右上支撐板和右下支撐板緩慢向下翻轉(zhuǎn)，直到床體平整。

當(dāng)使用者說(shuō)“左側(cè)放平”床體發(fā)出“滴”聲，指示燈發(fā)亮，床體的左上支撐板和左下支撐板緩慢向下翻轉(zhuǎn)，直到床體平整。

總體設(shè)計(jì)原理如圖1所示：用戶語(yǔ)音輸人，即通過(guò)控制話筒將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸人SPCE016A內(nèi)。SPCE016A將其放大，調(diào)用SPCE016A相關(guān)語(yǔ)音處理函數(shù)，SPCE016A會(huì)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；語(yǔ)音識(shí)別，然后再調(diào)用SPCE016A相關(guān)語(yǔ)音識(shí)別函數(shù)，處理語(yǔ)音信號(hào)，進(jìn)行識(shí)別；語(yǔ)音輸出，將處理后的語(yǔ)音進(jìn)行功率放大，然后播放出來(lái)；翻轉(zhuǎn)床體控制，依據(jù)SPCE016A的控車指令，驅(qū)動(dòng)翻身床進(jìn)行翻轉(zhuǎn)控制。

圖1

二、硬件電路設(shè)計(jì)

病人翻身床硬件驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示：

單片機(jī)SPCE016A控制語(yǔ)言信號(hào)從管腳IOAO-12輸出到驅(qū)動(dòng)芯片E298中，E298把語(yǔ)言控制信號(hào)進(jìn)行放大，向負(fù)載直流電機(jī)B1-4提供適當(dāng)?shù)墓β剩┙o病人翻身床進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。其中穩(wěn)壓芯片AMS1117保證了E298的邏輯電平為+5 ；穩(wěn)壓管D1-D8、D13-D20保證輸出線路上的電壓供電機(jī)使用。床體的一端對(duì)稱設(shè)置有能夠側(cè)翻和傾斜旋轉(zhuǎn)的左上支撐板和右上支撐板，床體的另一端對(duì)稱設(shè)置有夠側(cè)翻和傾斜旋轉(zhuǎn)的左下支撐板和右下支撐板，左上支撐板和右上支撐板連接B1、B2轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，左下支撐板和右下支撐板連接B3、B4轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，側(cè)翻角度為0°～50°前后傾斜翻轉(zhuǎn)角度為0°～25°四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)均連接芯片L298。

床體傾斜翻轉(zhuǎn)時(shí)，指示燈D11和D12亮，后左電機(jī)B1與后右電機(jī)B2正轉(zhuǎn)，床體的左上支撐板和右上支撐板向上傾斜，病人的上身得到支撐起來(lái)；床體傾斜放平時(shí)，后左電機(jī)B1與后右電機(jī)B2反轉(zhuǎn)，指示燈D9、D10發(fā)亮，床體的左上支撐板和右上支撐板緩慢向下翻轉(zhuǎn)，直到床體平整；

床體左側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)，后左電機(jī)B1與前左電機(jī)B4正轉(zhuǎn)，指示燈D11和D24發(fā)亮，床體的左上支撐板和左下支撐板緩慢向上翻轉(zhuǎn)，病人的左側(cè)身體得到支撐翻轉(zhuǎn)；床體左側(cè)放平時(shí)，B1與B4反轉(zhuǎn)，指示燈D9和D22發(fā)亮，床體的左上支撐板和左下支撐板緩慢向下翻轉(zhuǎn)，直到床體平整；

床體右側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)，后右電機(jī)B2與前右電機(jī)B3正轉(zhuǎn)，指示燈D12和D23發(fā)亮，床體的右上支撐板和右下支撐板緩慢向上翻轉(zhuǎn)，病人的右側(cè)身體得到支撐翻轉(zhuǎn)；床體右側(cè)放平時(shí)，指示燈D10和D21發(fā)亮，床體的右上支撐板和右下支撐板緩慢向下翻轉(zhuǎn)，直到床體平整。

圖2

三、結(jié)論

語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展而不斷得到廣泛的應(yīng)用，本文提出的智能聲控病人翻身床，無(wú)論在硬件設(shè)計(jì)還是在軟件開(kāi)發(fā)上都比較占優(yōu)勢(shì)，翻轉(zhuǎn)角度可任意調(diào)整，工作運(yùn)行比較穩(wěn)定，能耗小，輸出的音質(zhì)清晰，充分展現(xiàn)了智能化和人性化相結(jié)合的特征，在醫(yī)療器具方面有很大的實(shí)用價(jià)值。隨著語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療、教育、工業(yè)、辦公等技術(shù)領(lǐng)域?qū)φZ(yǔ)音操控終端的需求也會(huì)不斷上升，而本文設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，成本低且易于實(shí)現(xiàn)，具有很強(qiáng)的操作性，具有很遠(yuǎn)大、廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝寧生，陸 英；一種基于PIC16C73單片機(jī)的電機(jī)測(cè)控系統(tǒng)[J]；微計(jì)算機(jī)信息；2002年08期

[2]張粉絨，常翠英，郭愛(ài)英；我國(guó)人口老齡化與老年保健的研究進(jìn)展[J]；現(xiàn)代護(hù)理；2002年03期

作者簡(jiǎn)介：

蔡剛（1990.3-），貴州省織金縣，碩士研究生，專業(yè)：信息與通信工程。

路盼 （1988.4-），河南省鄧州市，碩士研究生，專業(yè)：信息與通信工程。