基于單片機的病床無線呼叫系統

趙曉磊，齊秋菊，郭春超， 霍旭陽

1.吉林醫藥學院，吉林吉林 132013 2.吉林醫藥學院附屬醫院，吉林吉林 132013

基于單片機的病床無線呼叫系統

趙曉磊1，齊秋菊1，郭春超2， 霍旭陽1

1.吉林醫藥學院，吉林吉林 132013 2.吉林醫藥學院附屬醫院，吉林吉林 132013

為實現護士與病人的遠距離無線溝通，改善傳統的病人呼叫醫生護士的方式，本文設計一個無需布線的病床無線呼叫系統。以STC89C51單片機為控制核心，利用發射和接受模塊實現信號的發射和接受，使該病床無線呼叫系統能夠實現100m的遠距離的信號的發射與接收，并能夠繞過障礙物進行信號的傳輸。其性能穩定，元件少，安裝方便，適合臨床及日常生活類似需求的使用，可拓展性強。

STC89C51；無線傳輸；呼叫系統

目前大多醫院的病床呼叫系統多采用有線傳輸方式，有線傳輸方式具有占用空間較大，材料多，而且不易移動的缺陷，因此需要對病床呼叫系統進行升級，近年來在我國無線領域有了大的進展[1]，這為此提供了有力的技術支持。基于STC89C51單片機的病床無線呼叫系統，可以有效的解決現今醫院里的有線呼叫系統的種種缺點。病床無線呼叫系統的設計[2]，打破了以往傳統的有線傳輸方式，有效的減少了材料使用量，降低了醫療成本。

1 硬件電路設計

1.1 系統硬件結構

本病床無線呼叫系統在單片機為主控的系統下包括五個模塊，分別為發射模塊、接收模塊、聲音報警、液晶顯示及應答按鍵。系統的整體結構框圖如圖1所示。

圖1 系統整體結構框圖

利用單片機STC89C51控制整個系統運行流程。無線發射模塊得電后發出信號，主機上的無線接收模塊接收到呼叫信號，再將信號交給單片機處理。經單片機處理后，將呼叫信號輸送給液晶顯示模塊和聲音模塊從而發出警報聲音即顯示病床，應答按鍵模塊將信號通過單片機的處理給液晶顯示模塊，液晶顯示模塊收到信息顯示已知。

1.2 無線發射模塊電路圖

無線發射模塊由一個sc2262芯片、四個二極管、四個電阻、四個按鍵、一個發射器和外接電源組成，其電路圖如圖2所示。

圖2 無線發射模塊電路圖

其工作過程以K5鍵為例：按下K5鍵，12V電源正極輸出電流，到達D3，二極管D4起到反向截止的作用，電流到達2262的VCC即發射模塊的VCC，2262開始工作，經D3輸入數據后，由VT編碼輸出端輸出數據，通過發射器發出呼叫信號。其他按鍵與其原理一樣。

1.3 無線接收模塊電路

無線接收模塊又稱解碼接收模塊，包括接收頭和解碼芯片sc2272兩部分。sc2272與sc2262的引腳相同，接收頭將接收到的信號輸入sc2272的TE引腳[3]，芯片sc2272對接收到的信號進行解碼。無線接收模塊如圖3所示。

圖3 無線接收模塊

sc2262與sc2272芯片之間的無線發射及接收過程如下：當有按鍵按下時，芯片sc2262得電工作，其第17管腳及VT輸出數據信號，當VT管腳為低電平時，315MHz的高頻發射電路不振蕩，當17腳為高平時，315MHz的高頻發射電路振蕩并發出等頻率的信號。芯片sc2272接收到發射模塊所發出的信號后，其地址碼經過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電平，如果發送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續發射。所以高頻發射電路完全收控于芯片sc2262的VT腳。

1.4 報警模塊

該系統具有聲音報警功能，當有病人呼叫時，蜂鳴器就會大聲提示，直到護士應答回復，才會停止鳴叫，控制引腳接在P3.4引腳上，利用三極管當作開關電路可以保護單片機，還可以起到放大電流的作用，當三極管基極為高電平時，發射極截止，為低電平時，發射極導通。

2 系統軟件設計

2.1 程序結構設計

該系統由主程序、LCD液晶顯示程序、按鍵程序、應答程序、無線接收程序及蜂鳴器報警程序組成。主程序起到一個初始化及調用各個模塊程序的作用。無線接收程序單元接收到信號后，經單片機處理形成控制信號，使蜂鳴器發出警報，液晶顯示程序顯示位置信息，按鍵掃描程序掃描到有按鍵按下時，便結束報警并調用顯示程序顯示應答信息。

2.2 主程序流程圖

主程序完成對系統時鐘的設定，單片機各端口的工作狀態，sc2272芯片和LCD1602的工作模式選擇。主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

主程序的工作流程如下：開始后，首先對于液晶顯示器及其他模塊進行初始化。sc2262芯片得電后，VT引腳得高電平同時高頻振蕩器發出同頻率的信號，sc2272芯片收到信號后，將信號傳送給2272芯片的VT引腳，再將信號給單片機，經過單片機內部一系列處理后，調用液晶顯示程序在顯示屏上顯示床位號，同時調用蜂鳴器程序使蜂鳴器發出報警聲。護士收到警報后，按下應答按鍵，通過復位電路進行初始化，呼叫過程完成。

3 結論

本文基于STC89C51單片機，利用sc2262與sc2272芯片進行信號的發射與接收，實現了病人通過無線的方式與醫護人員之間的溝通。病床無線呼叫系統具有很強的拓展性，不但可以應用于臨床護理，還可以應用在日常的生活中。

[1]王意剛.病房呼叫系統[J].建筑電氣，2005（7）：36-41.

[2]朱艷華，田行軍，李夏青，等.基于PL3105的病床呼叫系統設計[J].北京石油化工學院學報，2009（6）：38-49.

[3]李朝青.單片機原理及接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

TP3

A

1674-6708（2015）150-0174-02

趙曉磊，助教，碩士研究生，研究方向：模式識別、中醫工程學

霍旭陽，博士，副教授，研究方向：生物電阻抗測量，生物醫學工程