羅烽
摘 要：病房呼叫系統(tǒng)在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)醫(yī)護(hù)人員與患者以及相關(guān)家屬進(jìn)行切實有效的溝通，在相關(guān)病房以及養(yǎng)老院等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠確保護(hù)理的及時性以及高效性。
本文基于單片機(jī)完成了相關(guān)呼叫功能的系統(tǒng)性設(shè)計，在此過程當(dāng)中還對相關(guān)硬件電路以及軟件程序進(jìn)行了有效分析。信號的傳送是依靠模塊進(jìn)行無線傳輸?shù)摹?/p>
關(guān)鍵詞：;單片機(jī);無線病床呼叫
1 引言
1.1病床呼叫發(fā)展?fàn)顩r
據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國目前存在大大小小的醫(yī)院足有30，000余個，其中具備自己相對獨立的信息管理系統(tǒng)的相關(guān)醫(yī)院僅占3成左右;當(dāng)前市面上呼叫系統(tǒng)的形式類型繁多，而且各種功能參差不齊，但是根據(jù)信號的傳輸形式可將其分為兩類，即有線與無線的形式。傳統(tǒng)類型的有線式呼叫系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，多數(shù)采用分級傳輸?shù)男问剑粌H成本相對較高體積龐大，在實時性方面效果也不佳，除此之外，安裝調(diào)試較為困難而且故障率很難保證。無線形式的可靠性又很堪憂，與此同時，相應(yīng)的無線電波在某種程度上還會對其他儀器產(chǎn)生干擾效果，當(dāng)前的應(yīng)用還局限于有線式。
1.2研究的主要內(nèi)容
本文在進(jìn)行具體設(shè)計的過程當(dāng)中應(yīng)用了旗下的射頻芯片，其相應(yīng)的工作頻段為2.4GHz，主控芯片采用單板機(jī)對相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行有效控制。相對而言該設(shè)計理念不僅能夠滿足于低成本、低能耗，在一定程度上還能實現(xiàn)切實有效的高速傳輸，除此之外，軟件編程相對容易，最重要的就是通訊方面能夠確保穩(wěn)定可靠。
2 總體方案設(shè)計
根據(jù)病床呼叫所需實現(xiàn)的預(yù)期目標(biāo)，可以將構(gòu)成該系統(tǒng)的各個模塊進(jìn)一步確定，即：主控芯片、發(fā)送、無線收發(fā)、按鍵、電源與光聲警報以及屏幕顯示電路等方面。
3 關(guān)于芯片的相關(guān)簡介
3.1無線收發(fā)模塊
在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)射頻的收發(fā)，其工作頻段也很人性化，采取國際通用形式的ISM，大約在2.4～2.5GHz，電壓可以根據(jù)實際情況在1.9～3.6V這個范圍選取。在數(shù)據(jù)錄入方面可以采取SPI高速形式，具體可以實現(xiàn)/s的寫入，在數(shù)據(jù)傳輸方面也可實現(xiàn)最高2Mbit/s，在此基礎(chǔ)上還能夠兼容自動從發(fā)與相關(guān)應(yīng)答功效，在一定程度上簡化了集成量。
3.2 單片機(jī)簡介
該芯片成本方面價格低廉、可操控性能良好、穩(wěn)定性也是很不錯的，而且片內(nèi)資源相當(dāng)豐富，他的里面有很大字節(jié)的只讀存儲器，以及256字節(jié)的RAM，各部分器件采用的存儲技術(shù)也是非易失的，而且片內(nèi)含有8位中央處理器和Flash的存儲單元。 的封裝形式一共有三種，在一定程度上可以適用在一些具有不同需求的各種產(chǎn)品之上。
4 硬件系統(tǒng)的搭建
4.1硬件系統(tǒng)搭建的整體方案
本文所設(shè)計出的病床無線呼叫系統(tǒng)本質(zhì)就是患者可以有效利用按鍵去尋求相關(guān)醫(yī)生或者是護(hù)士的援助，整體系統(tǒng)可以歸結(jié)為主從二機(jī)，從機(jī)通過按鍵觸發(fā)援助請求，主芯片響應(yīng)觸發(fā)并向無線模塊向主機(jī)發(fā)出援助信號，同樣主機(jī)通過無線模塊獲取到請求信號后，將信號透傳給主機(jī)的主控芯片51單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖下載，并作出后續(xù)的動作，如分機(jī)地址顯示到液晶屏上，蜂鳴器發(fā)出報警聲等。
4.2單片機(jī)最小系統(tǒng)
的最小系統(tǒng)由電源、復(fù)位、晶振三部分電路所構(gòu)成。這之中，晶振電路當(dāng)中包含了兩個電容，大小均是30pF，和晶振，大小是12M。在這里，使用電容使得晶振的起振變得更加容易。一般情況下能夠?qū)⒕д袢?4M，其所取的值的大小與單片機(jī)內(nèi)部的相應(yīng)執(zhí)行速度在一定程度上呈現(xiàn)成正比關(guān)系。因此在進(jìn)行具體電路的設(shè)計過程當(dāng)中，可以將晶振與主控芯片之間的間距最大限度的減小，便可有效改善執(zhí)行速率。
4.3按鍵模塊電路
在本文當(dāng)中使用延時重復(fù)掃描法獲取按鍵的內(nèi)容，之所以采用延時法主要是因為“毛刺”脈沖通常情況下會持續(xù)幾ms的時間，可以說是非常短的，相比之下我們在進(jìn)行按鍵的時候所花費的時間要比其大的多得多，因此在按鍵動作被單片機(jī)檢測到以后，會稍微等待一小段時間再去進(jìn)行電平的檢測，如果此時檢測到的電平與原來的相同，則說明鍵盤的動作為有效按鍵。在本文所設(shè)計的病床無線呼叫系統(tǒng)當(dāng)中只需要用到五個鍵。對于端口的占用也不是很多，因此使用獨立鍵盤進(jìn)行相應(yīng)信號的輸入。
5 軟件系統(tǒng)的設(shè)計與系統(tǒng)功能實現(xiàn)
5.1軟件語言及開發(fā)環(huán)境
Keil C51是一款基于C語言的多功能軟件開發(fā)系統(tǒng)，其能夠?qū)?1系列的所有單片機(jī)進(jìn)行很好的兼容。不管是在功能上，還是結(jié)構(gòu)和可讀性上，C語言都比匯編有著很明顯的優(yōu)勢，并且沒有匯編難懂難學(xué)。Keil通過一個集成開發(fā)環(huán)境將C編譯器、宏匯編還有連接器和調(diào)試器，等等這些部分組合在一起。所以如果你使用C語言，那么Keil將是很好的一個選擇，因為它有一個很強大的集成環(huán)境，還有仿真調(diào)試工具，在他們的幫助下，就算是通過Keil來匯編編程，也能夠使得編程速度大大提升。
5.2主程序流程圖設(shè)計
5.2.1 發(fā)送部分
此過程當(dāng)中首先要對以及主控芯片進(jìn)行相應(yīng)的初始化，完后再進(jìn)去切實有效的病床數(shù)據(jù)采集，并將結(jié)果反饋給主機(jī)。
5.2.2接收部分
同樣首先也要對以及主控芯片進(jìn)行相應(yīng)的初始化，并將接收結(jié)果顯示在上。
5.3子程序設(shè)計
5.3.1無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計
根據(jù)具體需求對接收信號的相關(guān)物理地址以及相關(guān)數(shù)據(jù)依次基于時序錄入到內(nèi)部相應(yīng)的緩存區(qū)，并經(jīng)一定的延時后發(fā)射。
5.3.2 無線接收模塊軟件設(shè)計
第一步要做的就是對進(jìn)行相應(yīng)的配置使其工作在接收模式下，需要等待的相關(guān)延時，即可進(jìn)入待收狀態(tài)。一旦能夠有效檢測到RCR以及相應(yīng)的有效地址，便會把相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保存到內(nèi)部，相應(yīng)的中斷標(biāo)志位RX_DR也會被置為高電平以及將IRQ拉低，即可實現(xiàn)有效中斷，便會對MCU下達(dá)相應(yīng)接收通知。
5.4調(diào)試步驟
首先，進(jìn)行相關(guān)原理圖的繪制
其次，完成貼片工作
再次，顯示程序燒入主控芯片，觀察
再次，對相關(guān)按鍵進(jìn)行測試
再次，針對于進(jìn)行收發(fā)測試
最后51單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖下載，對聲光報警進(jìn)行相應(yīng)測試
5.5實驗結(jié)果
在實驗平臺搭建的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)動態(tài)指標(biāo)進(jìn)行了測定，其結(jié)果如表所示：
在滿足精度的情況下，本文所提出的呼叫系統(tǒng)還滿足低能耗的指標(biāo)。
6 總結(jié)評價
本文基于單片機(jī)完成了相關(guān)呼叫功能的系統(tǒng)性設(shè)計，在滿足各方面需求以及確保性能穩(wěn)定的前提下，還應(yīng)具備耗材量低、結(jié)構(gòu)緊湊、距離范圍廣、傳遞效率高等方面的特點，針對于無線技術(shù)的應(yīng)用具有一定的創(chuàng)新性。
參考文獻(xiàn)
[1] 北京教育科學(xué)研究院.無線電技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：人民郵電出版社，2005.
[2] 李文忠，段朝玉.短距離無線數(shù)據(jù)通信[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.
[3] 李艷紅，李海華.傳感器原理及其應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.
[4] 傅揚烈.單片機(jī)原理與應(yīng)用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.
[5] Tian. and of [M].北京：高等教育出版社， 2004.
大眾科學(xué)·中旬2020年3期
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