【導讀】臨床呼叫是值班醫(yī)生惡化護士進行臨時診斷和護理的呼叫信息工具。呼叫器能夠將病人的請求迅速的傳達給值班的醫(yī)生,在監(jiān)控中心電腦上備份記錄數(shù)據(jù)。病房呼叫器有效地提高了醫(yī)療護理水平。
臨床求助呼叫是傳送臨床信息的重要手段,病房呼叫器是病人請求值班醫(yī)生或護士進行診斷或護理的緊急呼叫工具,可將病人的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護士,并在值班室的監(jiān)控中心電腦上留下準確完整的記錄,是提高醫(yī)院和病室護理水平的必備設備之一。呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關系到病員的安危,歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。
它要求及時、準確可靠、簡便可行、利于推廣。我國傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)采用的多是有線傳輸,存在著安裝布線復雜,檢查維修困難,抗干擾能力差,病房擴建不易及費用高,不雅觀的缺陷。為克服以上的不足,本研究介紹一種無線的病房呼叫器,其使用專用的射頻模塊,并使用單片機控制。
這樣不但解決了復雜布線等問題,更能提高醫(yī)療服務水平,適應現(xiàn)代社會需求。
1 硬件電路設計
本設計方案由呼叫器和主機構成,使用射頻收發(fā)芯片,使系統(tǒng)工作在頻段433 MHz附近。系統(tǒng)使用單片機編碼/解碼,每個呼叫器有一個唯一的識別碼,并且識別碼可以隨時修改。當用戶按發(fā)射鍵后,識別碼被發(fā)射出去,等待接收器的響應,主機接收到服務申請后,根據(jù)識別碼鑒別出是由哪一臺呼叫器發(fā)出的申請,并給出聲音提示和顯示呼叫器的識別號。如果有幾個呼叫器在短時間里同時呼叫,主機則按照先后順序存儲起來,再按順序輪換顯示。
呼叫分機和接收主機的連接組成框圖如圖1和圖2所示。分機由撥碼開關來控制地址位的設置,當掃描到呼叫按鈕按下時,其地址被讀入單片機,經(jīng)過處理后再送至發(fā)射芯片發(fā)射。分機用來進行呼叫,使用單片機完成編碼,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)來的信號,并進行解碼、顯示和報警。
主機上還設有鍵盤用于翻查、刪除記錄,所以主機上應接有鍵盤、顯示和報警電路。
圖1 呼叫分機原理框圖
圖2 接收主機原理框圖
1.1 分機電路設計分機是由一個8位的撥碼開關、單片機、無線收發(fā)芯片及相應外圍電路構成。分機使用便攜式設計,采用電池供電,在選用元件時除需要考慮到功耗和體積外,還需要考慮芯片工作的最低電壓的問題,所以單片機選用Arr89c2051,它在3V的電壓下就能穩(wěn)定工作,而且其具有AT89C51的內(nèi)核,指令系統(tǒng)也一樣,分機上所需要的I/O接口也很少,因此使用AT89C2051完全能滿足要求。
1.1.1 分機號碼設定電路的設計
分機采用8位撥碼開關手動定位來確定分機的地址,如圖3所示。
若需要將分機移至別的病床,則只需要改變撥盤開關的狀態(tài),即可改變分機的號碼。
圖3 分機號碼設定電路
1.1.2 分機nRF401與AT89C2051主連接電路的設計
nRF401有休眠(Standby)、接收(RX)和發(fā)射(1x)3種工作狀態(tài)。由nRF401的引腳功能可知,這3種狀態(tài)問的切換由PWR-UP、TXEN的狀態(tài)可以確定。DIN、Dout是串行通信El,分別與單片機的串行通信口相連。CS腳則選擇工作頻率。nRF401與單片機的連接電路如圖4所示。在分機上有1個信息確認燈,在信息發(fā)送成功后確認燈閃亮1s,可以由單片機的I/O口直接點亮。限流電阻選用100Ω,工作電流即可以滿足要求。
圖4收發(fā)模塊與單片機連接電路
1.2 主機電路設計從系統(tǒng)的原理框圖可知,主機硬件電路分為電源電路、顯示電路、報警電路、鍵盤電路等部分。
1.2.1 nRF401與AT89C2051連接電路的設計
主機工作時也要進行狀態(tài)切換、頻率選擇和串行通信,實現(xiàn)的方法與分機的一樣,所以連接電路和分機的也一樣,這里給出nRF401的連接圖,如圖5所示。
圖5 nRF401的連接
1.2.2 顯示電路的設計P1.5,P1.6和P1.7端口分別控制數(shù)碼管的個位、十位和百位的供電,當相應的端口變成低電平時,相應的三極管會導通,+5V的電源通過驅動三極管給數(shù)碼管相應的位供電,這時只要鎖存器口送出數(shù)字的顯示代碼,數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。因為要顯示幾位不同的數(shù)字,所以必須用動態(tài)掃描的方法來實現(xiàn)。該系統(tǒng)的顯示部分采用LED共陽極接法,采用動態(tài)顯示。首先將顯示的個十百位分別存放,然后逐個取出進行顯示。為了防止閃爍,每位LED顯示160 us.為了防止重影,當一位顯示完畢后立刻將其關閉,然后進行下一位的顯示。LED顯示電路如圖6所示。
圖6 LED顯示電路
1.2.3 鍵盤電路設計
主機上的鍵盤總共需要2個,即翻查鍵和刪2軟件設計除鍵,連接圖見圖7。
圖7 主機鍵盤電路
1.2.4 報警電路的設計主機在接受到呼叫信號后,首先進行報警告知值班人員。報警電路可以用單片機P2.0輸出1 kHz和500 Hz的音頻信號經(jīng)放大后驅動揚聲器,發(fā)出報警信號,報警發(fā)聲電路見圖8。
圖8:主機報警發(fā)聲電路
2 軟件設計
整個軟件的設計分為主程序和顯示、報警與鍵盤操作等子程序設計。主程序設計中包括通信協(xié)議和收發(fā)程序的設計。為獲得主機和呼叫器之間較大的通信速率,當單片機的系統(tǒng)時鐘頻率為12 MHz時,我們將串口的波特率選定在19.2 kb/s。
2.1 主機軟件流程
主機開機便進行初始化,然后進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)等待。當接收到呼叫信號后,便進行存儲,然后調(diào)用顯示子程序進行循環(huán)顯示,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受狀態(tài)等待信息,其總流程如圖9所示。
圖9 主機流程
2.2 分機軟件流程分機在開機后首先初始化,然后就進入休眠狀態(tài)以節(jié)省電能。系統(tǒng)查詢掃描發(fā)射鍵,如果沒有按下則繼續(xù)等待。如果掃描到發(fā)射鍵被按下,系統(tǒng)便掃描撥碼開關的狀態(tài)以確定地址碼,然后將射頻芯片置于發(fā)射狀態(tài),并且開始傳送地址碼。地址碼傳送完畢后再將射頻芯片回復到接收狀態(tài)等待確認信息,確認信息收到后點亮確認燈1 s,然后休眠狀態(tài)等待,如此循環(huán)工作,總流程如圖10所示。
圖10 分機流程