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(多图) 无线病房呼叫系统的设计

来源:国外电子元器件/作者:张华林 林达明?? 2008年02月25日 ?? 收藏0

  1 引言

  目前医院使用的病房呼叫系统多为有线呼叫系统,存在布线复杂、布线费用较高、易出故障、维修不便、明线不雅观等缺陷。本文介绍的无线呼叫系统没有上述缺点,安装方便,成本低,使用简单。

  2 系统硬件设计

  本系统利用MCS-51系列单片机的串行传输功能,将串行输出信号传送到发射电路,当信号为高电平时高频发射电路工作,并发射433 MHz等幅高频信号,当信号为低平时高频发射电路停止工作,所以高频发射电路完全受控于单片机串行输出的数字信号,对高频电路完成幅度键控(ASK调制)。采用超载波接收板接收高频信号,信号解码、声光报警、动态显示等功能由单片机完成。

  2.1 系统主机的设计

  本系统的主机以AT89C51为核心,电路如图1所示,电源电路与从机电路电源部分(见图2)相同。

本系统的主机以AT89C51为核心

电源电路与从机电路电源部分

  主机电路包括高频发射模块、超载波接收模块、数码显示驱动模块、键盘扫描、声光报警、复位电路等。待机情况下,数码管显示全零,声光报警电路均不工作。当病人按动安装在床头的从机按键时,安装在护士站的主机收到信号后发出3声“嘀”的提示音,同时发光二极管亮,数码管显示呼叫病人的床位号和

呼叫次数,医生或护士根据显示床位号进行治疗与服务。主机具有记忆最近呼叫的9组床位号及其呼叫次数的功能。

  AT89C51中有一个全双工异步串行通信接口,可用作UATR(通用异步接收和发送器),也可用作同步移位寄存器。在本系统设计中,UATR为串行工作方式1。单片机以串行通信方式工作时,串行口检测到1个由“l”到“0”的跳变时开始启动串行接收,且单片机在非串行通信时段内的输出为“1”,所以在发射电路之前和接收模块之后均需再加1个非门,防止发射电路在非通信时一直处于发射状态,同时满足单片机串行通信要求,保证单片机能够正常收发数据。需要发射的数据信号从AT89C51的11引脚输出经反相后送到433MHz高频发射电路发射。该高频发射电路采用声表面波(SAW)谐振器稳频,性能稳定,无需任何调试即可正常工作。因为高频接收电路易受干扰,不易调试,而市售成品接收模块性能稳定,价格低,故本系统中采用成品接收模块,该接收模块收到的信号经反相后送入AT89C51的10引脚进行解码。

  2.2 系统从机的设计

  从机采用AT89C2051作为核心,主要完成串行通信、按键扫描、声光警报等功能。单片机的Pl口设定为用户可任意修改的数据脚,用户通过拨码器根据需要任意设定Pl口为高电平或低电平,共256种设置表示256个床位号,如图2所示。

  电路中设有1个呼叫按键,当病人要呼叫护理总台时,只要按下按键,此时指示灯闪亮。主机收到呼叫后发出声光报警提醒值班医生或护士,如果值班医生或护士按主机回复键,则从机收到信号后发出声光警报,指示灯闪4次,蜂鸣器发出3声“嘀”,以提示病人医生或护士已经收到呼叫。从机的串行信号发射和接收电路与主机相同,不再详述。

  3 软件设计

  3.1 发射数据格式

  单片机和接收模块工作时,通常用户可以自定义传输协议,不论用何种调制方式,所要传递的信息码格式都很重要,它将直接影响数据收发的可靠性。常用信息码格式为:前导码+同步码+数据帧。

  前导码发射时间应大于10 ms,以避开背景噪声,因为接收模块接收到的第一位数据极易被干扰(即零电平干扰)而引起接收数据错误。所以在发射同步码前加一些前导码以抑制零电平干扰。同步码主要用于区别前导码及数据,有一定的特征,使软件通过一定的算法鉴别出同步码,同时做好接收数据准备。数据帧即是要传送的信号。

  本系统是运用单片机的串行通信,数据每次发送4帧,第一帧为8位全0码,第二帧为8位全1码,这2帧数据是前导码,实践证明能良好抑制零电平干扰;第三帧为8位同步码,以不同的同步码构成256组不同的呼叫系统;第四帧8位表示256个不同的床位号。经过软件比较后,发现接收到的前2帧为全0码和全l码后才开始接收同步帧和数据帧。软件判断同步帧数据为本呼叫系统的同步码后解码数据帧,显示床位号和呼叫次数,并以声光报警。

  3.2 主机软件设计

  主机主程序主要完成系统参数的初始化、串口中断配置、按键扫描、键值处理、声光报警和扫描显示等,其流程如图3所示。串行发射和接收中断子程序的流程图如图4和图5所示。

主机程序流程


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无线发射? 串行通讯? 呼叫系统? 单片机?

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