基于大型醫(yī)院的多功能病員呼叫系統(tǒng)

文/羅榕思

1　研究背景及意義

病房呼叫系統(tǒng)是各級(jí)醫(yī)院病房的必備系統(tǒng)，其作為病員與護(hù)士之間信息交互的重要途徑，重要性不言而喻。但是大部分醫(yī)院中呼叫系統(tǒng)存在功能單一，缺乏自動(dòng)化與智能化，病人與護(hù)士之間經(jīng)常因?yàn)楹艚械貌坏郊皶r(shí)的響應(yīng)而引起糾紛。因此，本文將要介紹一套能實(shí)現(xiàn)病員與護(hù)士之間的交互、實(shí)時(shí)檢測(cè)，自動(dòng)呼叫的功能，并且在呼叫方式上集視聽(tīng)說(shuō)為一體的多功能呼叫系統(tǒng)。

2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1　工作原理

本系統(tǒng)以AT89S52為控制核心，采用RS485半雙工串行通信以實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)距離的傳輸以及控制。護(hù)士終端主要實(shí)現(xiàn)對(duì)呼叫病員位置、對(duì)講機(jī)座機(jī)號(hào)的顯示，播放語(yǔ)音提示音，與病員進(jìn)行對(duì)講，以及清除掉將處理信息。病房終端包括多個(gè)功能模塊：吃藥提示模塊、體溫報(bào)警模塊、點(diǎn)滴液面檢測(cè)模塊、按鍵呼叫對(duì)講機(jī)通話(huà)、煙霧報(bào)警模塊和夜間自動(dòng)照明模塊。系統(tǒng)方案圖如圖1所示。

2.2　硬件電路

2.2.1護(hù)士終端電路

圖1　系統(tǒng)方案圖

圖2：護(hù)士終端硬件電路

圖3：病房終端硬件電路

圖4：護(hù)士站終端程序流程

圖5：病房終端程序流程

護(hù)士終端的控制芯片采用AT89S52，顯示采用型號(hào)為KXM12864J的LCD，語(yǔ)音部分使用ISD1730芯片。圖2為護(hù)士終端的硬件電路，該圖截自仿真電路，因語(yǔ)音無(wú)法仿真，故語(yǔ)音部分在此圖中省略。顯示屏能同時(shí)顯示三個(gè)病員的呼叫信息，分為三行，每行顯示的內(nèi)容為房間號(hào)、床號(hào)、情況及座機(jī)號(hào)，該電路中的三個(gè)獨(dú)立按鍵用于清除將處理的信息，一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)清除一行，且在按下清除鍵的同時(shí)可告知病員，呼叫信息已收到，實(shí)現(xiàn)呼叫響應(yīng)（醫(yī)患間）的交互目的。

2.2.2病房終端電路

病房終端的控制芯片也是采用AT89S52，顯示用LCD1602，聲音部分使用喇叭，主要用于播放由單片機(jī)產(chǎn)生的音樂(lè)提示音。而該系統(tǒng)的多功能體現(xiàn)在病房中有多個(gè)智能模塊為病員提供服務(wù)，下面對(duì)此進(jìn)行一一介紹。硬件電路如圖3所示。

病房中有多個(gè)功能模塊。當(dāng)沒(méi)有突發(fā)狀況發(fā)生時(shí)，顯示屏上顯示時(shí)鐘，顯示內(nèi)容為年、月、日、時(shí)、分、秒、星期。此處時(shí)鐘萬(wàn)年歷采用DS1302實(shí)現(xiàn)。該模塊同時(shí)具有鬧鐘功能。

吃藥提示模塊實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可調(diào)的倒計(jì)時(shí)器，通過(guò)切換按鍵，切換成顯示倒計(jì)時(shí)器，顯示內(nèi)容為時(shí)分秒，通過(guò)設(shè)置按鍵對(duì)計(jì)時(shí)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，由于吃藥時(shí)間大多以小時(shí)來(lái)計(jì)算，為方便操作者，故計(jì)時(shí)時(shí)間只有時(shí)部分可調(diào)，也可置零重設(shè)。吃藥時(shí)間到時(shí)聲光提示，并向護(hù)士端發(fā)起呼叫。

體溫報(bào)警模塊采用DS18B20對(duì)病員體溫進(jìn)行測(cè)量，打開(kāi)測(cè)量開(kāi)關(guān)，顯示屏上顯示測(cè)得的溫度值，當(dāng)體溫發(fā)生異常時(shí)，聲光報(bào)警并發(fā)起呼叫，當(dāng)?shù)弥o(hù)士獲得呼叫信息時(shí)，可將測(cè)量開(kāi)關(guān)關(guān)掉，待護(hù)士來(lái)處理情況。

點(diǎn)滴液面檢測(cè)模塊的功能是為了避免由于點(diǎn)滴沒(méi)有及時(shí)更換而造成靜脈回血的危險(xiǎn)，將紅外對(duì)管安置在點(diǎn)滴即將輸完的液面水平位置（即警戒值），當(dāng)點(diǎn)滴液面低于該警戒值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電平信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理后，傳遞至護(hù)士站的系統(tǒng)終端。

當(dāng)按下呼叫按鍵時(shí)，發(fā)起會(huì)話(huà)，（前面還有些過(guò)程……）護(hù)士可撥通座機(jī)號(hào)，通過(guò)對(duì)講機(jī)與病員進(jìn)行通話(huà)，通話(huà)結(jié)束時(shí)，病員可撥動(dòng)掛機(jī)開(kāi)關(guān)，結(jié)束通話(huà)。對(duì)講機(jī)電路的主要器件TDA2822對(duì)采集到的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)放大后的音頻信號(hào)由①腳輸出，送入由③腳輸出推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，從而實(shí)現(xiàn)雙工對(duì)講的功能，CD4028和CD4043組成的電子鎖以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的對(duì)講機(jī)功能。

為了提醒探視人員或病員不要抽煙，在病房中安置有煙霧報(bào)警裝置，改模塊采用煙霧傳感器MQ-2對(duì)煙霧進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到煙霧時(shí)引發(fā)聲光報(bào)警，并通知護(hù)士人員來(lái)處理。

夜間自動(dòng)照明模塊選用外購(gòu)的熱釋紅外模塊，該模塊具有全自動(dòng)感應(yīng)功能，人一旦進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平，配合光敏電阻使用，在外界環(huán)境光線(xiàn)強(qiáng)的時(shí)候不工作，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)為夜間活動(dòng)的病員提供自動(dòng)照明。

3　系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序包括護(hù)士站終端和病房終端兩個(gè)部分，主要是數(shù)據(jù)的發(fā)送接收和對(duì)數(shù)據(jù)的處理。

護(hù)士站終端的系統(tǒng)流程圖如圖4所示。根據(jù)串口接收到的數(shù)據(jù)判斷語(yǔ)音播放和文字顯示的內(nèi)容。顯示程序主要包括LCD初始化、寫(xiě)控制指令和寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)。語(yǔ)音部分先利用錄音程序?qū)⑻崾疽翡浽贗SD1730芯片中的指定地址，需要播放語(yǔ)音時(shí)，發(fā)送播放地址指令，再發(fā)送播放指令。

病房終端的系統(tǒng)運(yùn)行流程圖如圖5所示。護(hù)士終端的程序主要包括對(duì)各個(gè)模塊產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行處理，然后向護(hù)士終端發(fā)送，以及病房中顯示和提示音樂(lè)的處理。另外，對(duì)于DS1302和DS18B20器件需要相關(guān)的讀寫(xiě)操作。

串行中斷的發(fā)送代碼：

4　仿真與調(diào)試

本系統(tǒng)采用proteus軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，仿真主要用于調(diào)試軟件部分，硬件調(diào)試必須與實(shí)際電路相結(jié)合，因?yàn)橛行┠K在仿真中使用PC自身的硬件來(lái)驅(qū)動(dòng)，故忽略了很多的細(xì)節(jié)，在實(shí)際電路中還需要增設(shè)外加驅(qū)動(dòng)電路。另外，語(yǔ)音模塊ISD1730無(wú)法在仿真中實(shí)現(xiàn)，所以此模塊的軟硬件的調(diào)試都要在實(shí)際電路上實(shí)現(xiàn)。

在調(diào)試過(guò)程中也遇到過(guò)許多問(wèn)題，例如DS1302芯片的三根數(shù)據(jù)線(xiàn)一定要加上拉電阻，否則阻抗太高就很容易造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定，受到外界干擾，造成顯示數(shù)據(jù)亂跳的現(xiàn)象。在語(yǔ)音模塊的調(diào)試過(guò)程中，為使語(yǔ)音提示音的播放音量達(dá)到最大，利用軟件設(shè)置ISD1730的模擬通道配置寄存器（APC）選擇外接功放的電壓輸出，然后在加上功放電路。最后，在調(diào)試過(guò)程中要勇于嘗試，并且要有耐心，在實(shí)踐過(guò)程中積累大量的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，才能成功的將系統(tǒng)功能調(diào)試出來(lái)。

5　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試與改進(jìn)，該系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，護(hù)士終端實(shí)現(xiàn)了顯示、語(yǔ)音以及對(duì)講功能，病房終端實(shí)現(xiàn)了吃藥提示功能、體溫報(bào)警功能、點(diǎn)滴液面檢測(cè)功能、按鍵呼叫對(duì)講機(jī)通話(huà)功能、煙霧報(bào)警功能和夜間自動(dòng)照明功能，護(hù)士終端與病房終端之間能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸以及控制，并且具有交互的功能。該系統(tǒng)還能通過(guò)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器以及IO口，添加更多的功能，為病員實(shí)現(xiàn)更加方便及時(shí)和智能的醫(yī)療服務(wù)。