醫院病房無線呼叫系統

羅烽

摘 要：病房呼叫系統在一定程度上能夠實現相關醫護人員與患者以及相關家屬進行切實有效的溝通，在相關病房以及養老院等方面具有廣泛的應用前景，能夠確保護理的及時性以及高效性。

本文基于STC89C52單片機完成了相關呼叫功能的系統性設計，在此過程當中還對相關硬件電路以及軟件程序進行了有效分析。信號的傳送是依靠nRF24L01模塊進行無線傳輸的。

關鍵詞：nRF24L01;STC89C52單片機;無線病床呼叫

1 引言

1.1病床呼叫發展狀況

據不完全統計，在我國目前存在大大小小的醫院足有30，000余個，其中具備自己相對獨立的信息管理系統的相關醫院僅占3成左右;當前市面上呼叫系統的形式類型繁多，而且各種功能參差不齊，但是根據信號的傳輸形式可將其分為兩類，即有線與無線的形式。傳統類型的有線式呼叫系統一般結構相對復雜，多數采用分級傳輸的形式，不僅成本相對較高體積龐大，在實時性方面效果也不佳，除此之外，安裝調試較為困難而且故障率很難保證。無線形式的可靠性又很堪憂，與此同時，相應的無線電波在某種程度上還會對其他儀器產生干擾效果，當前的應用還局限于有線式。

1.2研究的主要內容

本文在進行具體設計的過程當中應用了Nordic旗下的nRF24L01射頻芯片，其相應的工作頻段為2.4GHz，主控芯片采用STC89C52單板機對相關數據傳輸進行有效控制。相對而言該設計理念不僅能夠滿足于低成本、低能耗，在一定程度上還能實現切實有效的高速傳輸，除此之外，軟件編程相對容易，最重要的就是通訊方面能夠確保穩定可靠。

2? 總體方案設計

根據病床呼叫所需實現的預期目標，可以將構成該系統的各個模塊進一步確定，即：主控芯片、發送、無線收發、按鍵、電源與光聲警報以及LCD1602屏幕顯示電路等方面。

3? 關于芯片的相關簡介

3.1無線收發模塊

nRF24L01在一定程度上能夠實現相關射頻的收發，其工作頻段也很人性化，采取國際通用形式的ISM，大約在2.4～2.5GHz，電壓可以根據實際情況在1.9～3.6V這個范圍選取。在數據錄入方面可以采取SPI高速形式，具體可以實現10Mbit/s的寫入，在數據傳輸方面也可實現最高2Mbit/s，在此基礎上還能夠兼容自動從發與相關應答功效，在一定程度上簡化了集成量。

3.2 STC89C52單片機簡介

該芯片成本方面價格低廉、可操控性能良好、穩定性也是很不錯的，而且片內資源相當豐富，他的里面有很大字節的只讀存儲器，以及256字節的RAM，各部分器件采用的存儲技術也是非易失的，而且片內含有8位中央處理器和Flash的存儲單元。 STC89C52的封裝形式一共有三種，在一定程度上可以適用在一些具有不同需求的各種產品之上。

4? 硬件系統的搭建

4.1硬件系統搭建的整體方案

本文所設計出的病床無線呼叫系統本質就是患者可以有效利用按鍵去尋求相關醫生或者是護士的援助，整體系統可以歸結為主從二機，從機通過按鍵觸發援助請求，主芯片響應觸發并向nRF24L01無線模塊向主機發出援助信號，同樣主機通過nRF24L01無線模塊獲取到請求信號后，將信號透傳給主機的主控芯片，并作出后續的動作，如分機地址顯示到液晶屏上，蜂鳴器發出報警聲等。

4.2單片機最小系統

STC89C52的最小系統由電源、復位、晶振三部分電路所構成。這之中，晶振電路當中包含了兩個電容，大小均是30pF，和晶振，大小是12M。在這里，使用電容使得晶振的起振變得更加容易。一般情況下能夠將晶振取為24M，其所取的值的大小與單片機內部的相應執行速度在一定程度上呈現成正比關系。因此在進行具體電路的設計過程當中，可以將晶振與主控芯片之間的間距最大限度的減小，便可有效改善執行速率。

4.3按鍵模塊電路

在本文當中使用延時重復掃描法獲取按鍵的內容，之所以采用延時法主要是因為“毛刺”脈沖通常情況下會持續幾ms的時間，可以說是非常短的，相比之下我們在進行按鍵的時候所花費的時間要比其大的多得多，因此在按鍵動作被單片機檢測到以后，會稍微等待一小段時間再去進行電平的檢測，如果此時檢測到的電平與原來的相同，則說明鍵盤的動作為有效按鍵。在本文所設計的病床無線呼叫系統當中只需要用到五個鍵。對于端口的占用也不是很多，因此使用獨立鍵盤進行相應信號的輸入。

5 軟件系統的設計與系統功能實現

5.1軟件語言及開發環境

Keil C51是一款基于C語言的多功能軟件開發系統，其能夠對51系列的所有單片機進行很好的兼容。不管是在功能上，還是結構和可讀性上，C語言都比匯編有著很明顯的優勢，并且沒有匯編難懂難學。Keil通過一個集成開發環境將C編譯器、宏匯編還有連接器和調試器，等等這些部分組合在一起。所以如果你使用C語言，那么Keil將是很好的一個選擇，因為它有一個很強大的集成環境，還有仿真調試工具，在他們的幫助下，就算是通過Keil來匯編編程，也能夠使得編程速度大大提升。

5.2主程序流程圖設計

5.2.1 發送部分

此過程當中首先要對nRF24L01以及主控芯片進行相應的初始化，完后再進去切實有效的病床數據采集，并將結果反饋給主機。

5.2.2接收部分

同樣首先也要對nRF24L01以及主控芯片進行相應的初始化，并將接收結果顯示在LCD1602上。

5.3子程序設計

5.3.1無線發射模塊軟件設計

根據具體需求對接收信號的相關物理地址TX_ADDR以及相關數據TX_PLD依次基于時序錄入到nRF24L01內部相應的緩存區，并經一定的延時后發射。

5.3.2 無線接收模塊軟件設計

第一步要做的就是對nRF24L01進行相應的配置使其工作在接收模式下，需要等待的相關延時，即可進入待收狀態。一旦能夠有效檢測到RCR以及相應的有效地址，便會把相應的數據進行有效保存到RXFIFO內部，相應的中斷標志位RX_DR也會被置為高電平以及將IRQ拉低，即可實現有效中斷，便會對MCU下達相應接收通知。

5.4調試步驟

首先，進行相關原理圖的繪制

其次，完成貼片工作

再次，顯示程序燒入主控芯片，觀察LCD1602

再次，對相關按鍵進行測試

再次，針對于nRF24L01進行收發測試

最后，對聲光報警進行相應測試

5.5實驗結果

在實驗平臺搭建的基礎上進行了相關動態指標進行了測定，其結果如表所示：

在滿足精度的情況下，本文所提出的呼叫系統還滿足低能耗的指標。

6 總結評價

本文基于STC89C52單片機完成了相關呼叫功能的系統性設計，在滿足各方面需求以及確保性能穩定的前提下，還應具備耗材量低、結構緊湊、距離范圍廣、傳遞效率高等方面的特點，針對于無線技術的應用具有一定的創新性。

參考文獻

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