無線病房呼叫系統設計與實現

成鳳敏

（唐山學院 信息工程系，河北 唐山063000）

0 引言

目前，我國大多數醫院的病房呼叫系統水平相對于國際水平還比較低，已不能滿足醫院智能化管理的要求。隨著醫院規模的不斷擴大，許多緊急情況不能得到及時有效的解決，這樣不僅給病人帶來了生命安全的威脅，而且也給醫院的經濟效益及信譽帶來相當大的損失。與此同時，采用有線的系統設計，其盤繞線路存在布線復雜、費用高、易出故障、維修不便且明線不雅觀等缺陷，這些都在醫院的日常工作中埋下了安全隱患。

為了滿足現代化醫院在病人護理方面更加有效快捷的要求，采用單片機模塊、NRF24L01無線收發模塊、數碼管顯示模塊、按鍵掃描模塊設計了一種無線病房呼叫系統，能隨時隨地接收病患發出的呼叫信息，并根據接收到的信息進行及時的救治，使病患的生命安全得到有效保證。

1 方案設計

無線病房呼叫系統包括從機、主機和監控計算機三部分。整體結構如圖1所示。

圖1 系統整體結構框圖

從機：在每個病床設置一個從機，病人通過從機發出呼叫請求，并通過無線收發模塊將信息發送給主機，同時接收主機反饋回來的信號并發出提示信號。

主機：設在護士值班室，通過無線收發模塊接收從機發送過來的呼叫信息，包括病房號、病床號和呼叫次數，并且將此信息傳輸到監控計算機中，便于醫院的信息管理和制度管理，從而使醫院和病患雙方受益［1］。醫護人員可以針對病人的輕重緩急，對從機做出相應的回應。

監控計算機：計算機與主機之間通過串口進行通信，應用Visual Basic編寫程序設計界面實現監控，可實時觀察病患的呼叫信息，醫務人員可將呼叫信息存儲在文件中，并且進行查詢和刪除，以便于信息管理。

2 硬件設計

單片機模塊：系統采用兩片STC89C52單片機，分別作為從機和主機的核心控制器，接收無線收發模塊的數據并進行處理。

無線傳輸模塊：是一個雙向的傳輸過程，單片機采集到病房呼叫信息數據，由分機發送端的無線收發模塊經初始化后進行發送，主機接收模塊經過單片機相應的編程控制，對無線收發模塊進行實時接收，并把數據送入主控單片機進行數據處理。

數碼顯示模塊：采用6位數碼管顯示主機接收的呼叫信息。前兩位顯示呼叫次數；第三、四位顯示病房號；最后兩位顯示病床號，以便于醫護人員判斷優先處理對象。數碼管均采用共陰極七段數碼管，顯示采用動態掃描方式，由單片機的I／O口直接進行驅動。位選端采用NPN三極管9013進行驅動［2］。

語音模塊：采用YY01語音模塊，由穩壓電源、基本語音電路、功放三部分組成。當醫務人員按下查詢鍵時，語音播報相應的病房、病床號，以便于更加直觀地提示醫務人員及時對病人進行救治。

聲光報警模塊：當病患發出呼叫信息時，提醒醫務人員接收呼叫信號；并且當醫務人員發出回復信息時提醒病患已收到呼叫，請安靜等候。

監控計算機：主機將接收來的數據通過 MAX232串口通信送入監控計算機，實現對呼叫信息的顯示、存儲、查詢、刪除等功能，便于醫務人員及時查閱呼叫信息，從而進行相應操作。

3 程序設計

3.1 主機程序設計

主機程序由主程序流程和子程序流程組成，子程序流程分為：查詢子程序、響應子程序、刪除子程序、聲光報警子程序、外部中斷子程序、串行子程序和上位機子程序。發送端與接收端主流程圖如圖2所示。

3.2 從機程序設計

從機程序設計由主程序流程和子程序流程組成。子程序主要為外部中斷子程序。從機主程序流程如圖3所示。

3.3 無線收發模塊程序設計

無線射頻收發器包括：頻率發生器、增強型Schock BurstTM模式的控制器、功率放大器、晶振、調制及解調器。輸出功率頻道的選用和協議的各種設置可以通過SPI接口進行設置［3］。芯片具有極低的電流消耗，當工作在發射模式下發射功率為－6dBm時電流消耗為9.0mA，而接收模式時為12.3mA。掉電模式和待機模式下電流消耗更低。

工作之前，首先應進行收發地址及寬度設定、頻道及通道設定和自動應答模式設定等初始化設置。在發射模式下，將要發射內容進行打包發送，直到接收到應答信號后終止發送；在接收模式下，不斷檢測是否接收到數據，接收后自動發送應答信號表示已接收［4］。工作流程如圖4和圖5所示。

圖2 主機主程序流程圖

圖3 從機主程序流程圖

4 結論

系統利用計算機技術，結合現代射頻無線傳輸技術，實現了醫院及其他相關場合對病患的照顧及信息管理。解決了傳統有線病床呼叫器布線復雜、易出故障、維修困難等缺點。另外，考慮到病房和病床的數量日漸增多，系統呼叫、顯示功能都可進行擴展。結果表明系統配置靈活、價格低廉，具有良好的可操作性和可靠的穩定性。

圖4 NRF24L01發射流程圖

圖5 NRF24L01接收流程圖

［1］ 張華林，林達明.無線病房呼叫系統的設計［J］.國外電子元器件，2006（8）：22－25.

［2］ 陳新崗，趙陽陽，李太鑫，等.基于單片機的無線病房呼叫器［J］.重慶工學院學報，2008，22（10）：126－130.

［3］ 栗舟，王豪才，段銳，等.AT89C51與nRF401芯片在RFID系統中的應用［J］.電子與封裝，2005，5（3）：41－44.

［4］ 湯青波，朱文虎，周榮瑋.單工無線呼叫系統［J］.江西理工大學學報，2007（1）：23－25.