基于A(yíng)T89C51的無(wú)線(xiàn)病房呼叫系統設計

呼叫系統作為一種基本醫療陪護設備已逐步得到普及并不斷得到改進(jìn)。傳統的病房呼叫系統采用PC機聯(lián)網(wǎng)監控和有線(xiàn)控制，雖然具備很強的專(zhuān)業(yè)服務(wù)功能和監護能力，但是其實(shí)現方法復雜，前期投資和后期維護的費用都很高。

　　本文采用單片機實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸通信和實(shí)時(shí)報警功能，設計一套低成本通用型的病房呼叫系統。整個(gè)系統采用無(wú)線(xiàn)通信的方式，降低了復雜的布線(xiàn)、安裝檢修和拆卸的難度，并可監控多個(gè)病房且便于擴充升級。

　　1 系統方案設計

　　本設計采用從機和主機相分離的模式。從機安裝于各個(gè)病房，主機安裝于醫務(wù)室或值班室。多個(gè)從機處于等待外部呼叫信號的狀態(tài)，主機則時(shí)刻處于等待接收從機呼叫信息的狀態(tài)，并且從機與主機之間采用無(wú)線(xiàn)數據傳輸通信。當病人按動(dòng)安裝在床頭的從機按鍵時(shí)，安裝在護士站的主機收到信號后發(fā)出提示音，同時(shí)發(fā)光二極管亮，數碼管顯示呼叫病人的床位號和呼叫次數，醫生或護士根據顯示床位號進(jìn)行治療與服務(wù)。

　　該病房呼叫系統的硬件設計主要包括主機硬件設計和從機硬件設計兩部分。主機硬件設計包含了射頻芯片外圍電路、顯示部分、警報部分及AT89C51芯片的簡(jiǎn)單外圍電路的設計。從機硬件設計則包含射頻芯片外圍電路、外部輸入電路及AT89C51芯片的簡(jiǎn)單外圍電路的設計。

　　1.1 主機硬件電路設計

　　本系統以AT89C51為控制器，采用射頻芯片nRF401設計接收/發(fā)射電路，實(shí)現與從機的數據傳輸［1］。當nRF401芯片接收并處理完接收數據后或控制器向nRF401芯片傳輸發(fā)送信息時(shí)，nRF401芯片與控制器之間的通信采用的是異步串行通信的方式。在這種通信方式下，單片機的RXD端和TXD端分別與nRF401芯片的DOUT端和DIN端連接，用作兩者之間的數據串行傳輸通道。而P1.1口與nRF401芯片的TXEN口連接，用來(lái)選擇nRF401芯片的工作狀態(tài)（發(fā)射狀態(tài)或接收狀態(tài)）。P1.2口與nRF401芯片的PWR-UP口連接，用來(lái)控制nRF401芯片的節電狀態(tài)。P1.3口與nRF401芯片的CS口連接，用來(lái)選擇nRF401芯片的發(fā)射頻率（該芯片有兩種發(fā)射頻率）。此外，nRF401芯片的ANT1和ANT2兩個(gè)端口與發(fā)射天線(xiàn)連接。nRF401外圍電路如圖1所示，為了便于使用較低成本的PCB天線(xiàn)，本設計中的天線(xiàn)接口設計為差分天線(xiàn)［2］。本系統主機硬件電路設計如圖2所示。

　　本系統主機硬件電路設計圖

　　1.2 從機硬件電路設計

　　本設計中的一套病房呼叫系統擁有一個(gè)主機和多個(gè)從機，以此實(shí)現多個(gè)病房對安裝在醫務(wù)人員值班室中的主機的實(shí)時(shí)呼叫。從機控制器的外圍電路設計、射頻芯片nRF401與控制器的連接方式及其外圍電路的設計都與主機一致，不同是少了顯示和警報硬件電路而多了一個(gè)外部請求信息的接收電路。從機中的外部請求信息接收電路設計只是依靠一個(gè)P0.0端口等待接收外部的高電平，一旦SB2按下，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，P0.0口接收到外部高電平，就迅速地進(jìn)行信息的發(fā)送，并且直到接收到主機反饋回來(lái)的發(fā)送成功信息后才自動(dòng)結束本次呼叫，繼續進(jìn)入等待外部請求信號的狀態(tài)。

2 系統軟件設計

　　在軟件設計的過(guò)程中必須考慮到系統通信的抗干擾性能和正常通信識別的具體實(shí)現方法，以及解決信息碰撞的具體軟件實(shí)現方法。

　　2.1 主機程序設計