基于PIC單片機(jī)的新型醫(yī)用呼叫對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．2 主機(jī)發(fā)碼方式
主機(jī)發(fā)碼采用變長占空比發(fā)送碼元，其中1：1的占空比表示0碼元，而若占空比為3：1則表示碼元1，主機(jī)發(fā)碼示意圖如圖8所示。

3．3 通信協(xié)議
為保證通信過程的可靠性，特制定如下通信協(xié)議：主機(jī)發(fā)碼數(shù)據(jù)格式規(guī)定為：控制命令+分機(jī)地址，每次發(fā)送11位數(shù)據(jù)，其中bit11～bit9為是命令碼，低字節(jié)為指定分機(jī)的號(hào)碼。主機(jī)發(fā)碼時(shí)，先發(fā)起始信號(hào)，分機(jī)識(shí)別到起始信號(hào)后開始收碼。分機(jī)的號(hào)碼存儲(chǔ)在各自E2PROM里，初始值均設(shè)為0，主機(jī)可對(duì)其在線編碼，收到主機(jī)的改號(hào)命令，所有分機(jī)的LED指示燈點(diǎn)亮，提示用戶按鍵，修改成功后將返回主機(jī)一個(gè)確認(rèn)信號(hào)，否則將超時(shí)退出而不作處理。分機(jī)只有在主動(dòng)呼叫或識(shí)別到主機(jī)的起始信號(hào)后才被喚醒，平時(shí)處于睡眠狀態(tài)，因此極大地節(jié)省了功耗。
主機(jī)查詢時(shí)，每查詢一個(gè)分機(jī)后，都先檢測(cè)是否有摘機(jī)，若摘機(jī)將會(huì)執(zhí)行摘機(jī)流程。所有分機(jī)的忙標(biāo)志從剛開始查詢時(shí)就會(huì)被置位，此不允許分機(jī)呼叫時(shí)再發(fā)碼，此時(shí)分機(jī)呼叫主機(jī)仍能檢測(cè)到，只是總線上沒有方波傳輸，因此保證了通信的穩(wěn)定性。
主、分機(jī)進(jìn)行語音通信時(shí)，其他分機(jī)仍可以發(fā)出呼叫，由于請(qǐng)求信號(hào)的方波是100 kHz，而語音頻率范圍為0．3～3．4 kHz，主機(jī)在電話掛機(jī)的狀態(tài)下才查詢呼叫的分機(jī)，不會(huì)相互干擾，因此語音信號(hào)和數(shù)字信號(hào)可以同時(shí)在總線上傳輸。分機(jī)呼叫時(shí)發(fā)送100 kHz方波到總線，主機(jī)由收到電路檢測(cè)到低電平，觸發(fā)中斷進(jìn)行收碼，然后主機(jī)將先屏蔽此呼入中斷，再開始按病床護(hù)理等級(jí)的高低依次查詢，若查詢到該分機(jī)，就回復(fù)應(yīng)答信號(hào)，沒有呼叫的分機(jī)不做應(yīng)答。查詢完以后恢復(fù)呼入電平中斷，并發(fā)送命令通知分機(jī)復(fù)位的忙標(biāo)志位。

4 主分機(jī)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4．1 工作流程
系統(tǒng)主機(jī)、分機(jī)通信軟件主要包括發(fā)送和接收2部分，分發(fā)送模塊和主機(jī)收碼流程分別如圖9和圖10所示。每個(gè)分機(jī)需包含分機(jī)地址碼，廣播機(jī)標(biāo)志位，這些信息均存儲(chǔ)在E2PROM中，當(dāng)?shù)谝淮螁?dòng)分機(jī)后，寫入初始值，以后只從指定地址讀取分機(jī)信息。地址分配如表1所示。

為了保證發(fā)碼的準(zhǔn)確性，使波形更加精確，在發(fā)碼模塊采用了匯編語言提高，并通過參數(shù)控制發(fā)碼周期，發(fā)送100 kHz的方波，精確到微秒級(jí)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得頻率誤差小于5％。收碼均用定時(shí)器讀取。由于主機(jī)采用變長編碼，因此分機(jī)解碼過程需要根據(jù)協(xié)議進(jìn)行1或O門限判決；主機(jī)解碼主要由鎖相環(huán)集成芯片LM567完成，加上分機(jī)回復(fù)碼只分有無回復(fù)二種。
4．2 系統(tǒng)穩(wěn)定性
此系統(tǒng)很好解決了呼叫與請(qǐng)求總線的沖突，由于主機(jī)總是從1號(hào)分機(jī)查詢到最后一個(gè)，主機(jī)在查詢時(shí)分機(jī)都不能發(fā)100 kHz的方波，因此總線不會(huì)受到干擾，誤碼率大大降低，且不會(huì)遺漏分機(jī)請(qǐng)求，即使出現(xiàn)100個(gè)分機(jī)同時(shí)呼叫這種極端情況，主機(jī)也能一一響應(yīng)。主機(jī)采用變長編碼，分機(jī)用碼時(shí)采用定時(shí)器讀取，配以計(jì)數(shù)的狀態(tài)機(jī)，使CPU能準(zhǔn)確解碼，而且能夠消除毛刺帶來的影響，保證了收碼的準(zhǔn)確性。主機(jī)和分機(jī)在主循環(huán)中同樣采用狀態(tài)機(jī)，用全局變量在各狀態(tài)間切換并用變量及標(biāo)志位控制，合理地分配CPU資源，能夠及時(shí)處理最緊急事件。主機(jī)電話掛機(jī)還能復(fù)位輸入的變量，即使操作失誤，仍能通過掛機(jī)來取消。

5 結(jié)語
該系統(tǒng)采用載波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩線無極性連接，使安裝施工變得十分簡單。分機(jī)采用低功耗穩(wěn)壓電源和PIC單片機(jī)，使分機(jī)具有較低功耗，從而系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性。主機(jī)與分機(jī)通信距離大于等于1 000 m，分機(jī)數(shù)大于等于100，能滿足各種規(guī)模醫(yī)院的要求，并預(yù)留了接口與PC進(jìn)行通信。在通信穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，使用了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的芯片，具有安裝布線簡單，便于檢測(cè)維修，節(jié)約設(shè)計(jì)成本等優(yōu)點(diǎn)。本文研發(fā)的樣機(jī)已經(jīng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)運(yùn)行驗(yàn)證了其有效性和實(shí)用價(jià)值，并已投入小批量試生產(chǎn)，具有良好的推廣應(yīng)用前景。