基于WiFi傳輸的共享醫療設備實訓室管理系統設計與實現

2020-10-26 08:14:42鐘偉雄

無線互聯科技 2020年14期

鐘偉雄

(福建衛生職業技術學院，福建福州 350011)

0 引言

隨著各種智能傳感器設備與無線網絡技術不斷走進人們的日常生活，將傳統傳感器硬件與互聯網進行融合是一個基于需求的問題，智能傳感器硬件與網絡技術的結合，將大大提高人們的工作效率?；ヂ摼W與生活的結合將成為很好的選擇，利用PC機或手機進行醫療設備實訓室借用申請和審批，可以有效提高實訓室的管理效率和利用率，同時，其友好界面可以使賬戶更加直觀、方便，代替傳統實訓室使用時煩瑣的申請步驟和各種人工的管理方式，達到提高實訓室資源利用和共享的目的?，F就該共享醫療設備實訓室管理系統的設計進行分析[1]。

1 共享醫療設備實訓室管理系統的總體設計

本系統采用STM32F103C8T6芯片、LCD5110液晶模塊、ESP8266WiFi模塊、DS18B20溫度傳感器模塊、HR202濕敏電阻，BH1750FVI數字光強度傳感器、蜂鳴器模塊、RFID-RC522射頻模塊、繼電器模塊等電子模塊，如圖1所示。具有檢測環境溫度、光照度、濕度等功能，可以根據學生借用實訓室審批情況，進行智能化控制門禁系統和實訓室內部電源系統的實現。

圖1 共享醫療設備實訓室管理系統總體設計框架

2 共享醫療設備實訓室管理系統主要硬件設計

由于復位電路和蜂鳴器電路與溫度傳感器電路屬于常見電路，本文不做描述，僅對共享醫療設備實訓室管理系統的主要部分及關鍵硬件進行簡要分析。

2.1 主控芯片模塊

本文控制芯片采用嵌入式單片機STM32，擁有20 KB靜態隨機存儲SRAM和64 KB中等容量的閃存RAM。該芯片內嵌電源監視器，自帶時鐘的看門狗定時器，內置一個可以驅動整個系統的晶振，出廠前內嵌調校的8 MHz RC振蕩器，用以產生CPU的PLL；并設置3個備用的16位定時器、一個高級定時器、兩個12位的ADC模數數據轉換器和9個通信接口。STM32F103C8T6單片機為低電平復位，因此，I/O端口初始化時，為高電平輸出，其單片機封裝為48引腳的LQFP。STM32嵌入式單片機最小系統原理如圖2所示。

圖2 STM32嵌入式單片機最小系統原理

2.2 LCD5110液晶簡介

本系統采用LCD5110液晶顯示屏，具有體積小、功耗低、顯示內容豐富、功耗低、價格便宜、調試簡單等優勢，基本能夠滿足大多數的開發需求。LCD5110液晶顯示屏顯示數據為RAM 48×84。邏輯電壓范圍VDD到VSS：2.7～3.3 V，采用低電壓供電，適用于電池供電，正常顯示時的工作電流小于200 μA ，有掉電模式。使用溫度為-25～70 ℃，適合實訓室室內使用[3]。LCD5110液晶接口電路如圖3所示。

圖3 LCD5110液晶接口電路

2.3 濕度傳感器電路設計

系統濕度傳感器采用HR202濕敏電阻，HR202額定電壓為1.5 V，額定功率為2 mW，可直接與單片機此類低電壓低功耗的器件連接使用。工作頻率為500 Hz～2 kHz，使用溫度為0～60 ℃，使用濕度小于2% RH，適合室內使用的，是實訓室檢測濕度的一款較好的濕度傳感器。濕度傳感器電路如圖4所示。

圖4 濕度傳感器電路

2.4 RFID讀卡器電路設計

系統采用RFID-RC522射頻模塊。RFID-RC522是一款高度集成的非接觸讀卡芯片，支持IOS 14443A/MIFARE，支持SPI接口、串行UART以及I2C接口，多種不同的主機接口功能可以滿足不同的賬戶需求。RFID-RC522射頻模塊的晶振輸入是外部產生的時鐘輸入，一般由振蕩器的反相放大器輸入，該器件還擁有不復位和掉電功能，當輸入低電平時，切斷掉其內部電流吸收，同時，關閉掉振蕩器，斷開輸入管腳與外部的連接，管腳的上升沿啟動內部復位階段[2]。RFID-RC522射頻模塊電路如圖5所示。

圖5 RFID-RC522射頻模塊電路

2.5 WiFi電路設計

WiFi集成接口的1腳接到STM32單片機GPIO口PA3，2腳接地，3腳、4腳、6腳、7腳接3.3 V電源電壓，8腳接STM32單片機GPIO口PA2。無線WiFi模塊與STM32單片機之間采用變換型串口通信，實現電腦數據和單片機數據的通信。WiFi模塊接口電路如圖6所示。

圖6 WiFi模塊接口電路

2.6 光強度電路設計

本系統采用BH1750FVI數字光強度傳感器模塊，具有I2C總線接口，支持f/s模式，光譜的范圍與人眼相近，內嵌光照度數字轉換器，光照范圍寬、分解度高，有低電流關機功能。BH1750FVI數字光強度傳感器模塊對光源的依賴性不高，支持白熾燈、熒光燈、鹵素燈和白LED燈等，且能屏蔽50/60 Hz市電頻率所帶來的光照變化干擾，無須外部任何零件。BH1750FVI數字光強度傳感器模塊引腳鏈接如圖7所示。

圖7 BH1750FVI數字光強度傳感器模塊引腳鏈接

3 共享醫療設備實訓室管理系統的軟件程序設計

為方便理解，本文對共享醫療設備實訓室管理系統各部分關鍵軟件程序進行分析。

3.1 共享醫療設備實訓室管理系統網頁端程序流程設計

賬戶主要分為教師角色和學生角色，教師角色的權限大于學生角色。學生使用自己的賬戶登錄Web端后，可以進行借用醫療設備實訓室借用申請操作，查看申請實訓室信息審批結果，修改賬號密碼[4]。教師賬戶登錄網頁后，可以處理學生申請信息，查看實訓室申請信息，實訓室環境情況、實訓室門禁管理、實訓室門禁查看、注冊信息、信息批量導入與修改密碼。系統軟件設計流程如圖8所示。

圖8 系統軟件設計流程

3.2 單片機硬件程序流程設計

本系統通過無線WiFi接收服務器數據庫資料，經過單片機處理，在液晶屏上顯示實訓室名稱以及實訓室溫度、濕度、光照強度和是否有人員正在借用實訓室，并達到實訓室最高負荷人數。當醫療設備實訓室有空余人數或者沒有人使用時，學生可以借用。學生申請時需要填報具體的借用時間，經過醫療設備實訓室管理教師審批后，方可解除門禁進入實訓室。單片機硬件程序流程如圖9所示。

3.3 主要程序代碼分析

3.3.1 無線配置函數

void Connect_to_webServer(void)

{ u16 i;

bool state;

ESP8266_Cmd ( "AT+CIPMUX=0", "OK", 0,

圖9 單片機硬件程序流程

500 ); //單連接

delay_ms(1000);

do{

strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength = 0; //從新開始接收的數據包

for(i=0;i<2048;i++)

strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF[i]=0; //清空數組

ESP8266_Usart ( "%s ", "AT+CIPSTART="TCP","10.134.110.159",80" );

delay_ms ( 1000); //延時

strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ] = '