基于單片機(jī)的病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了病房呼叫系統(tǒng)，分析了硬件電路與軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用電源載波技術(shù)，利用系統(tǒng)的兩芯電源線，實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)和呼叫信號(hào)的交換。系統(tǒng)主機(jī)由MCS8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，呼叫分機(jī)選用PIC12C508單片機(jī)，顯示主控芯片選擇51類的AT89C2051單片機(jī)，通信方式采用串行異步半雙工通信方式。系統(tǒng)具有可靠性高、成本低、功能強(qiáng)大、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：病房呼叫系統(tǒng)；單片機(jī)；語音信號(hào)；數(shù)據(jù)通信

0 引言
病房呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方，用來聯(lián)系溝通醫(yī)護(hù)人員和病員的專用呼叫系統(tǒng)，是提高醫(yī)院護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。病房呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危，歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。
目前市場(chǎng)上存在著許多種型號(hào)不一功能各異的醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)，主要為兩大類：有線式和無線式。傳統(tǒng)的有線式病房呼叫系統(tǒng)往往采用集中式結(jié)構(gòu)，電源線、數(shù)據(jù)通信線、語音通信線分開傳輸，具有鋪設(shè)線路較多、成本高、安裝調(diào)試?yán)щy、實(shí)時(shí)性差、故障率較高等缺點(diǎn)。無線式病房呼叫系統(tǒng)不存在鋪設(shè)線路的問題，但是可靠性差，而且無線電波會(huì)干擾其它醫(yī)療儀器設(shè)備，目前大多數(shù)醫(yī)院不采用此類無線呼叫系統(tǒng)。
本文設(shè)計(jì)的是以單片機(jī)為核心的病房呼叫系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)只需一條兩芯屏蔽線，主機(jī)通過向各分機(jī)提供的電源線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和語音通信，最多可容納100臺(tái)分機(jī)，采用多種軟、硬件抗干擾措施，使得系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、可靠性高、成本低。

1 設(shè)計(jì)方案
該設(shè)計(jì)方案是由主機(jī)、分機(jī)和顯示三部分構(gòu)成。系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。主機(jī)主要是控制與各分機(jī)之間的通信與通話，使整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，具體包括將請(qǐng)求通話分機(jī)的分機(jī)號(hào)送到顯示控制板的主控芯片中進(jìn)行顯示；無通話請(qǐng)求時(shí)控制顯示屏顯示時(shí)鐘；控制主機(jī)的通話、系統(tǒng)的復(fù)位以及系統(tǒng)自檢。分機(jī)主要是將自己的分機(jī)編碼號(hào)發(fā)送給主機(jī)，向主機(jī)發(fā)出通話請(qǐng)求，控制通話線路及復(fù)位本機(jī)。顯示分為兩部分，一是顯示控制板顯示呼叫過的分機(jī)號(hào)，由對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管顯示；對(duì)復(fù)位矩陣掃描并對(duì)該矩陣進(jìn)行譯碼；通過復(fù)位按鈕將顯示復(fù)位。二是顯示屏顯示呼叫的分機(jī)號(hào)碼。通信方式采用串行異步半雙工通信方式。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 控制芯片的選取
主機(jī)控制芯片是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它控制著系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、語音通信、信號(hào)顯示、時(shí)鐘顯示、故障自檢等功能。MCS-51系列單片機(jī)總線技術(shù)開放，開發(fā)、仿真設(shè)備多，價(jià)格低廉，同時(shí)該系列單片機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間早，匯編語言指令書寫形式與Intel公司8位通用微處理器接近，很容易被接觸過Intel通用微處理器匯編語言的用戶所接受。因此，本設(shè)計(jì)采用的是MCS8051單片機(jī)。
分機(jī)控制芯片主要是控制分機(jī)的數(shù)據(jù)通信和給音頻鎖相環(huán)供電，控制任務(wù)比較簡(jiǎn)單，因此在能保證完成設(shè)計(jì)功能的前提下考慮設(shè)計(jì)的成本；同時(shí)，分機(jī)是安裝在每個(gè)病床邊，要求體積不能太大。基于以上因素，本系統(tǒng)分機(jī)選用PIC12C508單片機(jī)作為控制器。

顯示主控芯片的選擇有多種方案，因?yàn)?1類單片機(jī)有許多種，但由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求是在滿足功能的前提下本著簡(jiǎn)單實(shí)用與高性價(jià)比的原則，同時(shí)希望所選元器件體積小、編程方便。通過比較，顯示主控芯片選擇51類的AT89C2051，它能很好地滿足系統(tǒng)的功能需求。