醫(yī)院護(hù)理呼叫對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要:在分析國(guó)內(nèi)外醫(yī)院護(hù)理系統(tǒng)的現(xiàn)狀基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于DTMF的醫(yī)院護(hù)理呼叫對(duì)講系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要以單片機(jī)AT89C52為核心，采用DTMF信號(hào)發(fā)送、DTMF信號(hào)接收、LED發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管顯示等外圍電路以及相應(yīng)的控制程序，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)電話撥號(hào)進(jìn)行呼叫、顯示、呼叫提示、查詢、對(duì)講及護(hù)理級(jí)別的設(shè)置和刪除等功能。該樣機(jī)經(jīng)過(guò)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。

關(guān)鍵詞:AT89C52; DTMF; 呼叫; 醫(yī)院護(hù)理

中圖分類號(hào):TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)13-0143-03

Design of Hospital Nursing and Calling Talk System

ZHOU Li-hong， XU Chang-hua

(Department of Electronic Engineering， Huaian College of Information Technology， Huaian 223003， China)

Abstract: A nursing and calling talk system based on DTMF was designed through analyzing the status of hospital nursing system at home and abroad， which mainly consists of AT89C52 single chip， DTMF signal transmission， LED， LED digi-tal display and other peripheral circuits， as well as its corresponding control procedures， the functions of call， display， call prompting， inquiry and callback by dialup， the setting and deletion of nursing level are realized. It has practical value， good expansion and application prospect.

Keywords: AT89C52; DTMF; call; hospital care

0 引 言

醫(yī)院護(hù)理呼叫系統(tǒng)是現(xiàn)代化醫(yī)院實(shí)現(xiàn)信息化、現(xiàn)代化管理的重要組成部分，可以有效地提升醫(yī)院形象，強(qiáng)化機(jī)構(gòu)管理，保證服務(wù)質(zhì)量[1]。如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)為醫(yī)院服務(wù)，更大程度地提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量，是醫(yī)院信息化建設(shè)中的一個(gè)重要著眼點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的呼叫系統(tǒng)，大大降低了醫(yī)護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了醫(yī)院的工作效率和服務(wù)水平，增強(qiáng)了醫(yī)院的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，節(jié)約了管理成本，使機(jī)構(gòu)管理變得更加順暢[2]。

1 DTMF的呼叫對(duì)講系統(tǒng)工作原理

整個(gè)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。系統(tǒng)的主機(jī)與分機(jī)都采用單片機(jī)控制，主機(jī)通過(guò)單總線方式[3]與各病床相連，具有呼叫對(duì)講功能。分機(jī)呼叫主機(jī)時(shí)，接受器將分機(jī)發(fā)來(lái)的DTMF信號(hào)編碼成4位二進(jìn)制碼送入單片機(jī)內(nèi)部，主機(jī)通過(guò)解碼器接收分機(jī)并譯碼后，控制振鈴電路、LED顯示與發(fā)光二極管指示進(jìn)行聲光提示，話機(jī)摘機(jī)后便可通話;主機(jī)呼叫分機(jī)時(shí)，分機(jī)接收到主機(jī)撥打的號(hào)碼后，號(hào)碼與各自所固有的號(hào)碼相比較，如果號(hào)碼相同，則接通電話機(jī)通話。本系統(tǒng)的走廊顯示屏可以顯示呼叫床位號(hào)，當(dāng)前呼叫個(gè)數(shù)，呼叫護(hù)理級(jí)別，無(wú)呼叫時(shí)顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。

圖1 基于DTMF的醫(yī)院呼叫對(duì)講系統(tǒng)示意圖

2 DTMF信號(hào)的介紹

雙音多頻傳輸(Dual Tone Multi-Frequency，DTMF)是一種新型的撥號(hào)信息的傳輸方式[3]，它利用兩個(gè)音頻的組合來(lái)對(duì)一個(gè)撥號(hào)鍵進(jìn)行編碼，其中兩個(gè)音頻分別來(lái)自不同的頻率組:低頻組(697～941 Hz)和高頻組(1 209～1 633 Hz)，每組頻率包括4個(gè)不同的頻率，它們構(gòu)成16種組合，代表了0～9，*，#，A，B，C和D鍵，如表1所示。

表1 DTMF編碼

數(shù)字鍵盤1 209 Hz1 336 Hz1 477 Hz1 633 Hz

697 Hz123A

770 Hz456B

852 Hz789C

941 Hz0*#D

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本呼叫對(duì)講系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)上可分為三個(gè)區(qū)，即醫(yī)護(hù)人員值班室、走廊和病房[4]。主機(jī)、電話機(jī)和顯示及指示屏都安裝在醫(yī)護(hù)人員值班室，走廊上安裝有LED數(shù)碼管，分機(jī)安裝在病房。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組成原理框圖

3.1 系統(tǒng)工作原理

主機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它一方面負(fù)責(zé)分機(jī)與電話機(jī)號(hào)碼的接收與發(fā)送，另一方面控制分機(jī)與電話機(jī)的接通與斷開，據(jù)病人的病情，設(shè)置特護(hù)、1級(jí)、2級(jí)三種護(hù)理級(jí)別，控制床位與時(shí)間顯示、級(jí)別與呼叫指示、摘掛機(jī)檢測(cè)電路及顯示屏的顯示等。

在系統(tǒng)中，分機(jī)呼叫主機(jī)時(shí)，接收器將分機(jī)發(fā)來(lái)的DTMF信號(hào)進(jìn)行編碼，譯成4位二進(jìn)制碼并進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部，發(fā)送器再將數(shù)據(jù)總線上的4位二進(jìn)制碼譯解成DTMF信號(hào)輸出;主機(jī)將發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ);CPU的數(shù)據(jù)鎖存后通過(guò)譯碼器譯出對(duì)應(yīng)的數(shù)碼與位碼，由數(shù)碼管顯示分機(jī)號(hào)碼與時(shí)間;電話機(jī)摘機(jī)應(yīng)答后，CPU檢測(cè)到摘機(jī)信號(hào)，振鈴信號(hào)清除，主機(jī)與分機(jī)通話，通話完畢主機(jī)掛機(jī)。主機(jī)呼叫分機(jī)時(shí)，電話機(jī)摘機(jī)后，CPU通過(guò)DTMF解碼后接收到所撥分機(jī)號(hào)后，將此分機(jī)號(hào)發(fā)給分機(jī);如果幾個(gè)分機(jī)同時(shí)撥打主機(jī)，主機(jī)接聽護(hù)理級(jí)別高的分機(jī)并與之通話，普通護(hù)理級(jí)別只做顯示指示處理[5]。

3.2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

3.2.1 DTMF信號(hào)發(fā)送電路

DTMF發(fā)送電路主要是由HT9200A/B承擔(dān)[6]，它將主機(jī)送來(lái)的8421碼編成DTMF信號(hào)經(jīng)放大處理后傳送給分機(jī)或電話機(jī)。發(fā)號(hào)電路如圖3所示。

圖3 發(fā)號(hào)電路原理圖

3.2.2 DTMF信號(hào)接收電路

收號(hào)電路是將電話機(jī)送來(lái)的DTMF信號(hào)譯解成4位二進(jìn)制碼，以便主機(jī)讀取。它實(shí)質(zhì)是一個(gè)解碼的過(guò)程，DTMF信號(hào)的解碼主要由MT8870承擔(dān)。MT8870與AT89C52[7]單片機(jī)接口電路如圖4所示。

圖4 主機(jī)收分機(jī)電路

其工作原理如下:MT8870如接收到一有效的DTMF信號(hào)，EST端首先變?yōu)楦唠娖剑?jīng)積分電路使控制輸入端ST升高。若ST端電平低于門限電平時(shí)，MT8870內(nèi)部的4位二進(jìn)制代碼保持不變，STD端保持低電平;若ST端高于門限電平，MT8870內(nèi)部的4位二進(jìn)制代碼被更新，STD輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑駻T89C52發(fā)出中斷申請(qǐng)，通知單片機(jī)主控臺(tái)現(xiàn)在已有控制信息發(fā)出，AT89C52接到中斷申請(qǐng)后，送到MT8870的STD，STD端做出相應(yīng)的反映，并通過(guò)P0.0～P0.3讀取MT8870的譯碼數(shù)據(jù)，根據(jù)譯碼數(shù)據(jù)內(nèi)容相應(yīng)控制顯示器、發(fā)光二極管等的顯示及指示。而無(wú)效的DTMF信號(hào)(電話線雜音、人們的語(yǔ)音信號(hào)等)或DTMF信號(hào)連續(xù)失真是不會(huì)引起MT8870的STD端變化的[8]。

3.2.3 摘、掛機(jī)檢測(cè)電路

電話機(jī)在待機(jī)狀態(tài)下，40 V直流電源是供電話機(jī)線路板使用的工作電壓。實(shí)際上摘機(jī)后電話機(jī)兩端電壓只需6～12 V左右，剩余電壓都落在電話機(jī)遠(yuǎn)程通信線路上了。本裝置由于線路很近，其阻值很小，因此設(shè)置有恒流源電路來(lái)代替電話機(jī)的遠(yuǎn)程通信電路的高電阻值[9]。這就是如圖5所示的摘、掛機(jī)電路。

由R1，R2，Q1，D1組成恒流源電路，其電流為(VD1-VBE1)/R2，該電流經(jīng)D2，D3，D4正向穩(wěn)壓產(chǎn)生2.1 V的電壓給GD1光電耦合器提供發(fā)光能源，待機(jī)狀態(tài)(掛機(jī))下電話機(jī)的HUAJI1和HUAJI2節(jié)點(diǎn)開路，恒流源電路和光耦電路均不工作，光耦截止，經(jīng)U1A，U1B輸出高電平;工作狀態(tài)(摘機(jī))下電話機(jī)的HUAJI1和HUAJI2節(jié)點(diǎn)形成通路，恒流源電路和光耦電路開始工作，光耦左側(cè)電流為(VD2+VD3+VD4-VGD1)/R3=(0.7+0.7+0.7-1.8)/120=2.5 mA，滿足光耦工作條件(1～50 mA)，其內(nèi)部發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通，經(jīng)U1A，U1B輸出低電平。可見(jiàn)，摘機(jī)和掛機(jī)能分別使U1B輸出不同的電平，以便使單片機(jī)區(qū)別出電話機(jī)的摘掛機(jī)狀態(tài)。恒流源電路使得電話機(jī)在摘機(jī)狀態(tài)下的工作電流始終保持在(VD1-VQBE1)/R2=(12-0.7)/1.5=7.5 mA，滿足電話機(jī)正常工作條件。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)INT1的高低電平來(lái)判斷摘掛機(jī)[10]。

圖5 摘、掛機(jī)檢測(cè)電路

3.2.4 語(yǔ)音通話電路

圖6是主機(jī)向分機(jī)發(fā)送通話信號(hào)的放大電路，采用LM386低電壓音頻功率放大器。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文的研究主要側(cè)重于設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用、低成本的病房護(hù)理呼叫對(duì)講系統(tǒng)，應(yīng)該說(shuō)通過(guò)一系列的努力已經(jīng) 達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。但是對(duì)醫(yī)院護(hù)理呼叫系統(tǒng)的研究是一個(gè)不斷向前發(fā)展的課題，因此需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，力求使系統(tǒng)更加完善，增加如廣播功能、語(yǔ)音報(bào)號(hào)功能、輸液完畢警告等功能。

圖6 通話電路

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