基于單片機的病床無線呼叫系統(tǒng)

趙曉磊，齊秋菊，郭春超， 霍旭陽

1.吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林吉林 132013 2.吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院，吉林吉林 132013

基于單片機的病床無線呼叫系統(tǒng)

趙曉磊1，齊秋菊1，郭春超2， 霍旭陽1

1.吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林吉林 132013 2.吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院，吉林吉林 132013

為實現(xiàn)護士與病人的遠距離無線溝通，改善傳統(tǒng)的病人呼叫醫(yī)生護士的方式，本文設(shè)計一個無需布線的病床無線呼叫系統(tǒng)。以STC89C51單片機為控制核心，利用發(fā)射和接受模塊實現(xiàn)信號的發(fā)射和接受，使該病床無線呼叫系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)100m的遠距離的信號的發(fā)射與接收，并能夠繞過障礙物進行信號的傳輸。其性能穩(wěn)定，元件少，安裝方便，適合臨床及日常生活類似需求的使用，可拓展性強。

STC89C51；無線傳輸；呼叫系統(tǒng)

目前大多醫(yī)院的病床呼叫系統(tǒng)多采用有線傳輸方式，有線傳輸方式具有占用空間較大，材料多，而且不易移動的缺陷，因此需要對病床呼叫系統(tǒng)進行升級，近年來在我國無線領(lǐng)域有了大的進展[1]，這為此提供了有力的技術(shù)支持?；赟TC89C51單片機的病床無線呼叫系統(tǒng)，可以有效的解決現(xiàn)今醫(yī)院里的有線呼叫系統(tǒng)的種種缺點。病床無線呼叫系統(tǒng)的設(shè)計[2]，打破了以往傳統(tǒng)的有線傳輸方式，有效的減少了材料使用量，降低了醫(yī)療成本。

1 硬件電路設(shè)計

1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

本病床無線呼叫系統(tǒng)在單片機為主控的系統(tǒng)下包括五個模塊，分別為發(fā)射模塊、接收模塊、聲音報警、液晶顯示及應(yīng)答按鍵。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

利用單片機STC89C51控制整個系統(tǒng)運行流程。無線發(fā)射模塊得電后發(fā)出信號，主機上的無線接收模塊接收到呼叫信號，再將信號交給單片機處理。經(jīng)單片機處理后，將呼叫信號輸送給液晶顯示模塊和聲音模塊從而發(fā)出警報聲音即顯示病床，應(yīng)答按鍵模塊將信號通過單片機的處理給液晶顯示模塊，液晶顯示模塊收到信息顯示已知。

1.2 無線發(fā)射模塊電路圖

無線發(fā)射模塊由一個sc2262芯片、四個二極管、四個電阻、四個按鍵、一個發(fā)射器和外接電源組成，其電路圖如圖2所示。

圖2 無線發(fā)射模塊電路圖

其工作過程以K5鍵為例：按下K5鍵，12V電源正極輸出電流，到達D3，二極管D4起到反向截止的作用，電流到達2262的VCC即發(fā)射模塊的VCC，2262開始工作，經(jīng)D3輸入數(shù)據(jù)后，由VT編碼輸出端輸出數(shù)據(jù)，通過發(fā)射器發(fā)出呼叫信號。其他按鍵與其原理一樣。

1.3 無線接收模塊電路

無線接收模塊又稱解碼接收模塊，包括接收頭和解碼芯片sc2272兩部分。sc2272與sc2262的引腳相同，接收頭將接收到的信號輸入sc2272的TE引腳[3]，芯片sc2272對接收到的信號進行解碼。無線接收模塊如圖3所示。

圖3 無線接收模塊

sc2262與sc2272芯片之間的無線發(fā)射及接收過程如下：當(dāng)有按鍵按下時，芯片sc2262得電工作，其第17管腳及VT輸出數(shù)據(jù)信號，當(dāng)VT管腳為低電平時，315MHz的高頻發(fā)射電路不振蕩，當(dāng)17腳為高平時，315MHz的高頻發(fā)射電路振蕩并發(fā)出等頻率的信號。芯片sc2272接收到發(fā)射模塊所發(fā)出的信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。所以高頻發(fā)射電路完全收控于芯片sc2262的VT腳。

1.4 報警模塊

該系統(tǒng)具有聲音報警功能，當(dāng)有病人呼叫時，蜂鳴器就會大聲提示，直到護士應(yīng)答回復(fù)，才會停止鳴叫，控制引腳接在P3.4引腳上，利用三極管當(dāng)作開關(guān)電路可以保護單片機，還可以起到放大電流的作用，當(dāng)三極管基極為高電平時，發(fā)射極截止，為低電平時，發(fā)射極導(dǎo)通。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)由主程序、LCD液晶顯示程序、按鍵程序、應(yīng)答程序、無線接收程序及蜂鳴器報警程序組成。主程序起到一個初始化及調(diào)用各個模塊程序的作用。無線接收程序單元接收到信號后，經(jīng)單片機處理形成控制信號，使蜂鳴器發(fā)出警報，液晶顯示程序顯示位置信息，按鍵掃描程序掃描到有按鍵按下時，便結(jié)束報警并調(diào)用顯示程序顯示應(yīng)答信息。

2.2 主程序流程圖

主程序完成對系統(tǒng)時鐘的設(shè)定，單片機各端口的工作狀態(tài)，sc2272芯片和LCD1602的工作模式選擇。主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

主程序的工作流程如下：開始后，首先對于液晶顯示器及其他模塊進行初始化。sc2262芯片得電后，VT引腳得高電平同時高頻振蕩器發(fā)出同頻率的信號，sc2272芯片收到信號后，將信號傳送給2272芯片的VT引腳，再將信號給單片機，經(jīng)過單片機內(nèi)部一系列處理后，調(diào)用液晶顯示程序在顯示屏上顯示床位號，同時調(diào)用蜂鳴器程序使蜂鳴器發(fā)出報警聲。護士收到警報后，按下應(yīng)答按鍵，通過復(fù)位電路進行初始化，呼叫過程完成。

3 結(jié)論

本文基于STC89C51單片機，利用sc2262與sc2272芯片進行信號的發(fā)射與接收，實現(xiàn)了病人通過無線的方式與醫(yī)護人員之間的溝通。病床無線呼叫系統(tǒng)具有很強的拓展性，不但可以應(yīng)用于臨床護理，還可以應(yīng)用在日常的生活中。

[1]王意剛.病房呼叫系統(tǒng)[J].建筑電氣，2005（7）：36-41.

[2]朱艷華，田行軍，李夏青，等.基于PL3105的病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)報，2009（6）：38-49.

[3]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

TP3

A

1674-6708（2015）150-0174-02

趙曉磊，助教，碩士研究生，研究方向：模式識別、中醫(yī)工程學(xué)

霍旭陽，博士，副教授，研究方向：生物電阻抗測量，生物醫(yī)學(xué)工程