病房無(wú)線(xiàn)呼叫系統的設計

引言

病床呼叫系統是病人請求值班醫生或護士進(jìn)行診斷或護理的緊急呼叫工具?？蓪⒉∪说恼埱罂焖賯魉徒o值班醫生或護士，是提高醫院和病室護理水平的必備設備之一。

系統原理框圖

系統分為呼叫分機和接收主機，分機用來(lái)進(jìn)行呼叫，編碼使用單片機完成，分機的核心電路即是單片機與射頻芯片的連接電路。主機負責接收分機發(fā)來(lái)的信號，并進(jìn)行解碼、顯示和報警，主機上還設有鍵盤(pán)用于翻查和刪除，所以主機上應接有鍵盤(pán)、顯示和報警電路。系統的主要原理框圖如圖1和圖2所示。

圖1 呼叫分機原理框圖

圖2 接收主機原理框圖

系統軟件設計

系統的設計分主程序和顯示報警鍵盤(pán)等子程序設計，主程序設計中包括通信協(xié)議和收發(fā)程序的設計。

分機系統流程圖設計

分機在開(kāi)機后首先初始化，然后就進(jìn)入休眠狀態(tài)以節省電能。單片機查詢(xún)掃描發(fā)射鍵，如果沒(méi)有按下則繼續等待，如果掃描到發(fā)射鍵按下，系統便掃描撥碼開(kāi)關(guān)的狀態(tài)以確定地址碼，然后將射頻芯片置于發(fā)射狀態(tài)并且開(kāi)始地址碼傳送，地址碼傳送完畢后再將射頻芯片回到接收狀態(tài)等待確認信息，確認信息收到后點(diǎn)亮確認燈一秒，然后休眠狀態(tài)等待，如此循環(huán)工作。其總流程如圖3所示。

圖3 分機流程圖

主機系統流程圖設計

主機開(kāi)機便進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入數據接收狀態(tài)等待，當接收到呼叫信號后，便進(jìn)行存儲，調用顯示子程序進(jìn)行循環(huán)顯示，然后給呼叫器發(fā)送出回應信號，發(fā)送完畢后，射頻芯片再次置于接收狀態(tài)等待信息，其總流程圖如圖4。

圖4 主機流程圖

系統硬件設計

分機電路設計

分機使用便攜式設計，采用電池供電，在選用元件時(shí)候需要考慮到功耗和體積，還需要考慮芯片工作的最低電壓的問(wèn)題。所以單片機選用AT89C2051，它只有20個(gè)引腳，結構精簡(jiǎn)、體積小、功耗低，而且在3V的電壓下就能穩定工作。它具有AT89C51的內核，指令系統也一樣。分機上所需要的I/O口很少，使用AT89C2051完全能滿(mǎn)足要求。此設計包括分機號碼設定電路的設計、分機nRF401與AT89C2051主連接電路的設計、分機天線(xiàn)設計、分機電源電路設計。

綜合以上各部分電路，得到分機總電路圖如圖5，PCB板如圖6。

圖5 分機總電路圖

主機電路設計

從系統的原理框圖可知，主機系統分電源、顯示、報警、鍵盤(pán)等部分。

主機電源電路的設計

由于主機不需要移動(dòng)，因而可以采用市電交流220V供電，交流經(jīng)變壓器后輸出6V交流經(jīng)整流濾波后使用三端穩壓芯片7805穩壓，輸出5V直流供主機使用。

三端穩壓器采用CW7805，CW7805特性參數為：U0為+4.75V~+5.25V，最小輸入電壓為+7V，最大輸出電流為1A。

圖6 分機電路PCB板

變壓器副邊輸出電壓：

變壓器副邊輸出電流，取I2=1A，變壓器副邊輸出功率。

由上分析，副邊輸出電壓可取12V，輸出電流為1A，為留有余地，一般選功率為10W的變壓器。

整流二極管選1N4001，其極限參數為，而，因為，而，所以濾波電容C的耐壓應大于。

此外，系統還包括主機nRF401與AT89C51主連接電路設計、顯示電路的設計、鍵盤(pán)電路設計、報警電路的設計。綜合以上各部分電路，主機總電路圖如圖7，PCB板如圖8。

圖7 主機總電路圖

圖8 主機電路PCB圖

結論

該系統能實(shí)現醫院呼叫所需的一般功能，為了簡(jiǎn)化系統的硬件和軟件結構，在設計時(shí)沒(méi)有考慮通話(huà)的功能。由于每次呼叫的時(shí)間在數十毫秒級別，很難遇到兩個(gè)呼叫器在這么短的時(shí)間內同時(shí)發(fā)出呼叫信息，所以呼叫器在呼叫之前沒(méi)有考慮主機忙的情況，也就不能完全排除遇到主機忙而導致呼叫失敗的情況。但由于分機上有一個(gè)確認燈，遇到呼叫失敗的情況，呼叫后確認燈不會(huì )閃亮，則需要用戶(hù)再次呼叫一次。由于時(shí)間和能力所限，系統的功能不能十分完善，也難免有可能出現漏洞，需要加以改進(jìn)。