基于AT89C51的無(wú)線病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

呼叫系統(tǒng)作為一種基本醫(yī)療陪護(hù)設(shè)備已逐步得到普及并不斷得到改進(jìn)。傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)采用PC機(jī)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和有線控制，雖然具備很強(qiáng)的專業(yè)服務(wù)功能和監(jiān)護(hù)能力，但是其實(shí)現(xiàn)方法復(fù)雜，前期投資和后期維護(hù)的費(fèi)用都很高。

　　本文采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信和實(shí)時(shí)報(bào)警功能，設(shè)計(jì)一套低成本通用型的病房呼叫系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用無(wú)線通信的方式，降低了復(fù)雜的布線、安裝檢修和拆卸的難度，并可監(jiān)控多個(gè)病房且便于擴(kuò)充升級(jí)。

　　1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用從機(jī)和主機(jī)相分離的模式。從機(jī)安裝于各個(gè)病房，主機(jī)安裝于醫(yī)務(wù)室或值班室。多個(gè)從機(jī)處于等待外部呼叫信號(hào)的狀態(tài)，主機(jī)則時(shí)刻處于等待接收從機(jī)呼叫信息的狀態(tài)，并且從機(jī)與主機(jī)之間采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信。當(dāng)病人按動(dòng)安裝在床頭的從機(jī)按鍵時(shí)，安裝在護(hù)士站的主機(jī)收到信號(hào)后發(fā)出提示音，同時(shí)發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管顯示呼叫病人的床位號(hào)和呼叫次數(shù)，醫(yī)生或護(hù)士根據(jù)顯示床位號(hào)進(jìn)行治療與服務(wù)。

　　該病房呼叫系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括主機(jī)硬件設(shè)計(jì)和從機(jī)硬件設(shè)計(jì)兩部分。主機(jī)硬件設(shè)計(jì)包含了射頻芯片外圍電路、顯示部分、警報(bào)部分及AT89C51芯片的簡(jiǎn)單外圍電路的設(shè)計(jì)。從機(jī)硬件設(shè)計(jì)則包含射頻芯片外圍電路、外部輸入電路及AT89C51芯片的簡(jiǎn)單外圍電路的設(shè)計(jì)。

　　1.1 主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)以AT89C51為控制器，采用射頻芯片nRF401設(shè)計(jì)接收/發(fā)射電路，實(shí)現(xiàn)與從機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸［1］。當(dāng)nRF401芯片接收并處理完接收數(shù)據(jù)后或控制器向nRF401芯片傳輸發(fā)送信息時(shí)，nRF401芯片與控制器之間的通信采用的是異步串行通信的方式。在這種通信方式下，單片機(jī)的RXD端和TXD端分別與nRF401芯片的DOUT端和DIN端連接，用作兩者之間的數(shù)據(jù)串行傳輸通道。而P1.1口與nRF401芯片的TXEN口連接，用來(lái)選擇nRF401芯片的工作狀態(tài)（發(fā)射狀態(tài)或接收狀態(tài)）。P1.2口與nRF401芯片的PWR-UP口連接，用來(lái)控制nRF401芯片的節(jié)電狀態(tài)。P1.3口與nRF401芯片的CS口連接，用來(lái)選擇nRF401芯片的發(fā)射頻率（該芯片有兩種發(fā)射頻率）。此外，nRF401芯片的ANT1和ANT2兩個(gè)端口與發(fā)射天線連接。nRF401外圍電路如圖1所示，為了便于使用較低成本的PCB天線，本設(shè)計(jì)中的天線接口設(shè)計(jì)為差分天線［2］。本系統(tǒng)主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

　　本系統(tǒng)主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)圖

　　1.2 從機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)中的一套病房呼叫系統(tǒng)擁有一個(gè)主機(jī)和多個(gè)從機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)多個(gè)病房對(duì)安裝在醫(yī)務(wù)人員值班室中的主機(jī)的實(shí)時(shí)呼叫。從機(jī)控制器的外圍電路設(shè)計(jì)、射頻芯片nRF401與控制器的連接方式及其外圍電路的設(shè)計(jì)都與主機(jī)一致，不同是少了顯示和警報(bào)硬件電路而多了一個(gè)外部請(qǐng)求信息的接收電路。從機(jī)中的外部請(qǐng)求信息接收電路設(shè)計(jì)只是依靠一個(gè)P0.0端口等待接收外部的高電平，一旦SB2按下，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，P0.0口接收到外部高電平，就迅速地進(jìn)行信息的發(fā)送，并且直到接收到主機(jī)反饋回來(lái)的發(fā)送成功信息后才自動(dòng)結(jié)束本次呼叫，繼續(xù)進(jìn)入等待外部請(qǐng)求信號(hào)的狀態(tài)。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　在軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須考慮到系統(tǒng)通信的抗干擾性能和正常通信識(shí)別的具體實(shí)現(xiàn)方法，以及解決信息碰撞的具體軟件實(shí)現(xiàn)方法。

　　2.1 主機(jī)程序設(shè)計(jì)