单片机病房呼叫系统的设计.docx

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1、单片机病房呼叫系统的设计摘要1Abstract错误!未定义书签。1绪论11.1 课题研究的背景及意义11.2 国内外的研究状况21.3 无线通信技术31.3.1 IrDA红外无线技术31.3.2 蓝牙技术31.3.3 超宽频(UWB)技术41.3.4 Wi-Fi(IEEE802.11)技术41.3.5 Zigbee技术42系统的整体设计52.1 病房呼叫系统的设计要求52.2 方案论证52.3 方案选择62.4 整体设计思路73系统的硬件设计83.1 呼叫发射终端的硬件设计与实现83.2 接收显示终端的硬件设计与实现93.2.1 单片机的选择93.2.2 无线接收模块103.2.3 显示电路1

2、13.2.4 报警电路133.2.5 查看、清零电路134系统的软件设计134.1 主程序设计134.2 数据检测模块程序设计144.3 显示报警模块程序设计145系统调试及实验结果分析155.1 软件调试155.2 硬件调试155.3 实验结果分析16附录1系统总体电路图16附录2元器件清单16附录3实物图17附录4源程序17基于单片机的病房呼叫系统设计摘要医疗呼叫系统是提高医院医疗服务水平和质量的一个重要组成局部，医院医务人员与病人之间信息沟通是医疗呼叫系统的主要功能。无线医疗呼叫系统可在不改变病房现有布局的情况下实现医务人员与病人之间的交流。本文介绍了一种基于STC89C51单片机的病房

3、呼叫系统，整个系统以STC89C51单片机为核心辅以无线模块以及显示电路,能够实现病人和医护人员之间的信息传递。当有按键按下时.，无线发射模块编码并发射信号，再由无线接收模块接收到信号译码后汇总到单片机，最终由1CD1602示出呼叫者的病床号并伴有蜂鸣器的报警声，从而获得医疗救治。此系统能够为医院提供一个本钱低效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。关键词：单片机；无线模块；1CD1602；蜂鸣器；呼叫系统1绪论1.1 课题研究的背景及意义病房呼叫系统是一种能够为病房护士与病人提供远程对话的辅助工具，它可以有效地加强护士与病人之间的联系，提高医疗护理水平，缓和医患之间的紧张关系。假设何利用如

4、今先进的信息科学技术来服务于医疗领域，从而更大程度的提高医院的服务质量及利润，满足人们需求是现在医院信息化建设中的一个重要着眼点。医疗呼叫系统已经成为医院不可缺少的监护设备，是各医院现代化的标志,它对于病人和医护人员之间的信息沟通起到了至关重要的作用，能够有效地保证病人及时得到医护人员的看护和医治。病房呼叫系统是现代化医院实现信息化、智能化以及现代化管理的重要组成局部,可以有效地提升医院的形象，强化医院的管理。在当今的医疗系统中，各种电子检测仪器、治疗仪器被广泛应用，从而有效的提高了诊断的准确度以及治疗效果。医院的呼叫护理系统从传统上陪护家属们的口头呼叫到电子按铃呼叫，至今国内大多数医院仍停留

5、在电子按铃呼叫的阶段，只有少数医院实现了电子通话的功能，医院中呼叫系统是否得力直接关系到病人的人身安康，严重时甚至会对病人造成生命威胁。随着我国信息事业的持续、快速开展，通信根基设施日臻完善，当代世界通信技术开展的总趋势是数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化。病房呼叫系统是以医院为平台，综合利用无线通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将报警呼叫有关的设施集成，构建高效的病床呼叫管理系统，提升医护人员的工作效率、病人的安康安全指数以及便利程度，并且实现医务工作者及时处理病人的呼叫。1.2 国内外的研究状况工业革命开场于欧洲，很大程度上推动了欧洲各国经济的开展，欧洲各国在电子产品领域

6、上自然也是领先于我国的。在欧洲较为兴旺的国家，其医院的病床呼叫系统非至善至美。目前最为先进的病房呼叫系统是美国研制的可视系统即按下呼叫按键后，进展呼叫的病人能够在医护人员收到呼叫报警后和医护人员进展视频对话。但我国的病房呼叫系统起步较晚，在上个世纪八十年代还在采用人工报警或者摇铃报警，之后才出现了按铃呼叫，但技术含量对比低。随着电子技术的开展，呼叫系统逐步由继电器控制实现，由于继电器机械触点式构造，存在触点多，可靠性差等缺点，使得其在病房紧急呼叫系统中的应用受到很大限制4刃。改革开放以来随着新产品的引进，电子技术的开展，门铃式呼叫系统渐渐的在国内各医疗机构普及，但由于技术含量低，稳定性差等缺乏

7、,在应用方面还存在许多隐患。当前，少数成型的无线病房呼叫系统根本上采用基于RF无线射频技术进展传输，在连接方面省去了专用线路，大大减少了施工量，而且美化了外观。但这种系统的最大缺陷是容易产生同频信号干扰，在同一频段内的其他无线设备工作时，信号将会抵消。此外，当多个节点同时发送呼叫信号至护士站时相互间抢占信道，护士站主时机丢掉其中的局部呼叫请求，可靠性相对较低。目前国内许多医院的病房呼叫系统也只是简单地按键触发，引起医护值班室中显示出呼叫病床号并有报警铃响起，没有实现呼叫病人和医护工作人员之间的语音对话功能，好让医护工作人员清楚呼叫者的需求（病人出现不适或者患者需更换吊瓶等需求），提高医护人员的

8、工作效率降低病患者的安康风险。时至今日，病房呼叫系统也在日益完善并且正朝着小型化，智能化以及人性化的方向开展，相信在不久的将来，我国的无线病房呼叫产品也会站在世界同行的前列。1.3 无线通信技术1.3.11 rDA红外无线技术IrDA是红外数据协会的缩写，全称为TheInfraredDataAssociation,是20世纪90年代初期成立的一个国际性非营利组织,负责制定和推广可以共同实用的低本钱红外数据互联的国际标准。IrDA的宗旨是制定以合理的代价，来实现标准和协议，从而促使红外通信技术的开展。IrDA标准的无线设备传输速率已经从原先的115.2kbps逐步开展到了4Mkbps、16Mkb

9、PS同。红外无线通信技术是一种利用红外线进展点对点通信的技术。红外通信技术由于其价格低廉、使用方便，解决了有线连接的许多不便，因而受到了家电设备厂商、电脑外围设备商、以及通信设备厂商的高度重视。目前，支持它的软硬件技术都很成熟，在小型移动设备上被广泛使用。它具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用、本钱低廉、不需申请频段及技术对比成熟的特点，但IrDA用于工业网络上的最大问题在于只能在2台设备之间连接，并且存在有视距角度等问题。1.3.12 牙技术蓝牙(Iuetooth)技术一开场就瞄准了无线局域网的市场，在10米到100米的空间内，支持该技术的移动或非移动设备可方便地建设网络、进

10、展音频通信。蓝牙技术的最终目标是建设一个全球统一的无线连接标准，使不同厂家生产的移动计算机和便携式设备能在近距离通过无线的方式连接起来，实现穿插操作以及交互信息数据共享，各种信息化的移动便携设备通过无线的连接方式实现资源共享兀蓝牙列入了IEEE802.15.1标准，其规定子包括PHY层、MAC层、网络层和应用层的集成协议栈。蓝牙的工作频率为2.4GHz,有效范围半径约10m。在其范围内，设备相互间可自动使用无线的方式连成一个微网，进展联络与确认。另外，蓝牙对每个微网只能配置7个节点，制约了其在大型传感器网络中的应133超宽频UWB技术超宽频（UWB）全称为U1TRAWIDEBAND,该技术开展

11、于20世纪60年代，当时主要研究微波网络在面对时域脉冲时产生的瞬间行为。80年代后期，UWB技术开场被称为无载波或脉冲无线电,美国国防部在1989年首次使用“超宽频这个词。UWB技术带宽相对较大，分辨率高，抗干扰强、保密性好、定位准确、系统容量大且传输速率高。根据最新的美国联邦通信委员会（FCC）的定义，超宽频系统的中心频率高于2.5GHz,并具有至少500MHZ的IOdB频宽。UWB种类众多，因此潜在的应用也相当广泛，包括无线局域网（W1AN）、个人局域网络PAN）、短距离雷达（如汽车传感器、防撞系统、智能型高速公路感测系统及液态物体书评侦测系统）、穿地雷达，以及应用在医疗监视与运发动训练等

12、领域的人体局域网络。1.3.13 i-Fi（IEEE802.i1）技术Wi-Fi（Wire1essFide1ity）是一种无线通信协议。IEEE802.11的最初标准是在1997年提出，主要目的是提供W1AN接入，是目前W1AN的主要技术标准。IEEE802.11流行的几个版本包括：“a（波段为5.8GHz,带宽为54Mbps）,“b（波段为2.4GHz,带宽为UMbPS）和“g（波段为2.4GHz,带宽为22Mbps）oWi-Fi技术的工作频率为2.4GHz,最高传输率能到达UMbPSoWi-Fi规定了协议的物理层和媒体接入控制层，并依赖TCP/IP作为网络层。Wi-Fi技术能让无线用户得到

13、以太网的网络性能及速率，且可无缝地将多种1AN技术集成起来，形成一种能最大限度地满足用户需求的网络，具有部署方便、通信可靠、抗干扰能力强、本钱低、灵活性好、吞吐量大等特点。由于其优异的带宽是以大的功耗为代价的，因此大多数便携Wi-Fi装置都需要常规充电，这些特点限制了它在工业场合的推广和应用。1.3.14 igbee技术2004年12月，由英国InVenSyS公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司和荷兰飞利浦半导体公司共同发起，参加联盟来研发名为、“ZigBce的下一代无线通信标准。目前，这个联盟已经吸引了上百家芯片公司、无线设备开发商和制造商的参加W1ZigBee联盟正式发布了ZigBee

14、技术的标准【。ZigBee（IEEE802.15.4）技术是一种短距离的无线通信技术，使用2.4GHZ波段，采用跳频及扩频技术。ZigBee网络具有低功耗、低本钱、低速率、近距离、短时延、高容量、省电、安全及免执照频段的特点，主要应用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间，典型的传输数据类型有周期性数据、间歇性数据和低反响时间数据。ZigBee技术的应用目标主要是：工业控制（如自动控制设备、无线传感器网络）、医护如无线传感器网络）、家庭智能控制（如照明、水电气计量及报警等）、消费类电子设备的遥控装置、Pe外设的无线连接等领域。因ZigBee产品的互操作性与厂商无关，免去每次为制定方案

15、的重新设计，增强了产品的革新，应用工业标准和通用平台更具经济效益网。2系统的整体设计2.1 病房呼叫系统的设计要求通过走访多家医院，发现在不同规模的医院中，根本上都是除了重症监护室外，普通病房中的病床一般为2到4张，因此将病房呼叫系统设计为一个病房中有4个病床是符合实际要求的。为防止病房中出现多个病床同时呼叫导致的医疗救治不及时影响病人的生命安康，需要将床位号进展优先级设置，以到达对病人进展及时救治的目的。系统包括4路呼叫信号，按病人的病情设置呼叫优先级，有多个病人同时呼叫时，显示优先级最高的病床号，对低优先级的呼叫进展存储，处理完高优先级的呼叫，按下查看按键，则显示出被迫进入呼叫等待的优先级

16、较低者的床位号。系统要易于安装便于操作维护，本钱低廉。2.2 方案论证系统整体划分为两大局部，即固定在病房中的呼叫发射终端，固定在医护值班室中的接收显示终端。对于设计病房呼叫系统的可行方案中，针对是否采用无线通信技术以及采用无线通信技术的程度，制定出了以下三种方案。方案一：整个呼叫系统是基于传统的有线方式完成的，每个元器件都是使用导线连接起来的，实现各元器件之间的信息传递。呼叫发射终端中四个呼叫按键与主机以有线方式进展连接，通过按下呼叫按键，对主机产生一个外部中断，控制调用显示报警子程序，然后由接收显示终端进展报警。其中，医护值班室的报警系统和主机之间也是采用有线的方式进展连接的，使用电线的长度取决于病床与医护值班室距离的实地测量值，方案一的系统框图如图2.1所