基于proteus的病房呼叫系統(tǒng)

宋昕一，田璐羽，羅其波

（上海理工大學(xué)，上海，200093）

0 引言

近年來人們越來越重視醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展，不斷改善創(chuàng)新醫(yī)療技術(shù)，力求做到智能化與信息化。其中病房呼叫系統(tǒng)是將病人的呼叫請求信息迅速傳遞給醫(yī)護(hù)人員求助的設(shè)施。傳統(tǒng)的有線呼叫系統(tǒng)電路設(shè)計繁瑣復(fù)雜，不易修改與擴(kuò)裝；相比之下無線的呼叫系統(tǒng)在一定程度上提高了安全性與醫(yī)療求助的即時性，降低了生產(chǎn)應(yīng)用與維護(hù)成本。本文即基于proteus軟件針對呼叫系統(tǒng)進(jìn)行研究與測試。

1 系統(tǒng)整體功能

本病房呼叫系統(tǒng)由兩大主模塊組成。一個模塊為病人端，帶有8個按鍵與8個對應(yīng)指示燈，即此系統(tǒng)可同時連接服務(wù)8個病人，病人可通過按鍵，發(fā)出服務(wù)求助的請求，同時將點(diǎn)亮自身的LED指示燈。另一模塊為醫(yī)護(hù)端，主要為醫(yī)護(hù)人員接收來自病人的服務(wù)請求。醫(yī)護(hù)端共有兩塊數(shù)碼管顯示信息，一塊數(shù)碼管用于顯示最新發(fā)出的病人服務(wù)請求的床號，另一塊數(shù)碼管顯示病人發(fā)出請求服務(wù)的先后順序或總?cè)藬?shù)。醫(yī)護(hù)端有一設(shè)置開關(guān)，當(dāng)開關(guān)抬起時只能觀看當(dāng)前請求病人床號與總求助數(shù)，醫(yī)護(hù)人員可以根據(jù)呼叫的先后順序進(jìn)行服務(wù)；當(dāng)開關(guān)閉合時，醫(yī)護(hù)人員可通過按下順序鍵對呼叫病人進(jìn)行順序?yàn)g覽信息；按下逆序鍵對呼叫病人進(jìn)行逆序?yàn)g覽信息；按下清零鍵可以將當(dāng)前呼叫的病人請求信息進(jìn)行關(guān)閉，表明已完成對該病人的服務(wù)，并且病人對應(yīng)的LED燈也將關(guān)閉。

2 系統(tǒng)電路設(shè)計

■2.1 復(fù)位電路

復(fù)位電路由按鍵與RC電路組成，復(fù)位信號的輸入端是RST引腳，高電平有效。當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會出現(xiàn)高電平，系統(tǒng)則會重新開始執(zhí)行程序。該復(fù)位操作屬于手動復(fù)位。當(dāng)病人的服務(wù)請求得到解決后，可以通過醫(yī)護(hù)端進(jìn)行清零，也可以通過復(fù)位鍵實(shí)現(xiàn)清除呼叫。

■2.2 晶振電路

C51單片機(jī)的定時控制功能是由時鐘電路和振蕩器完成的，而根據(jù)硬件電路的不同，連接方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器的輸入端和輸出端，外接定時反饋元件構(gòu)成振蕩器，加電后延時一段時間（約10ms）振蕩器產(chǎn)生時鐘，不受軟件控制；設(shè)計中X為晶振，振蕩產(chǎn)生的時鐘頻率由X1確定。電容C1、C2的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振，二是對振蕩器的頻率起微調(diào)作用。

■2.3 數(shù)碼管顯示電路

數(shù)碼管顯示本質(zhì)是七個發(fā)光二極管組成，通過其中的一段或者幾段導(dǎo)通而形成不同的數(shù)字。數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種，本設(shè)計都采用共陰極的數(shù)碼管。

（1）服務(wù)請求號顯示

當(dāng)病人按下服務(wù)請求按鍵時，連接在P0口的數(shù)碼管上會顯示呼救病人的病床號；當(dāng)有多個病人按下服務(wù)請求鍵時該數(shù)碼管會及時顯示當(dāng)前最新求救病人的病床信息，覆蓋前一個病人的病床號。

（2）服務(wù)序號顯示（或服務(wù)請求人數(shù)）

當(dāng)醫(yī)護(hù)端中的開關(guān)鍵SW1處于抬起狀態(tài)時，連接在P2口的數(shù)碼管將顯示當(dāng)前求救的總病人數(shù)。當(dāng)SW1處于閉合狀態(tài)時通過按下醫(yī)護(hù)端對應(yīng)的順序/逆序鍵可瀏覽病人發(fā)起服務(wù)請求的先后序號。

■2.4 按鍵電路

單片機(jī)檢測按鍵的原理是：單片機(jī)的I/O口既可以作為輸出也可以作為輸入使用，當(dāng)檢測按鍵時用的是它的輸入功能，把按鍵的一端接地另一端與單片機(jī)的P1口相接，開始時先給該I/O口賦一高電平，不斷檢測該I/O口是否變成低電平，當(dāng)按鍵閉合時，即相當(dāng)于該I/O口通過按鍵與地相連接變成低電平，程序一旦檢測到接口變成低電平說明該按鍵被按下，然后執(zhí)行相應(yīng)的指令。

（1）病人端

病人可以通過按下自己病床的按鍵而向醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行呼救。如圖1所示。

（2）醫(yī)護(hù)端

如圖2所示，通過控制4個按鍵可以實(shí)現(xiàn)瀏覽或刪除病人呼叫信息的不同功能。當(dāng)開關(guān)SW1處于抬起狀態(tài)時，醫(yī)護(hù)者可以通過數(shù)碼管看到求救的病人床號。當(dāng)SW1處于閉合狀態(tài)時，醫(yī)護(hù)者可以按下P1.3口連接的順序按鍵瀏覽下一個呼叫病人；按下P1.4口連接的逆序按鍵可以瀏覽上一個呼叫病人；按下P1.5口連接的清零按鍵可以將當(dāng)前病人的服務(wù)請求進(jìn)行清零，表明已服務(wù)。

圖1 病人端按鍵電路

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計流程圖如圖3所示。

啟動系統(tǒng)后，兩個數(shù)碼管都顯示0，八個LED燈都處于熄滅狀態(tài)，當(dāng)有病人呼叫時，相應(yīng)的LED燈會發(fā)光且數(shù)碼管及時顯示對應(yīng)的病床號以及當(dāng)前呼叫人數(shù)。若有多個呼叫時，數(shù)碼管會及時更新病床號并且覆蓋上一個病人的病床信息。

圖3 系統(tǒng)設(shè)計流程圖

圖4 系統(tǒng)仿真

圖2 醫(yī)護(hù)端按鍵電路

4 系統(tǒng)調(diào)試仿真

當(dāng)病人呼叫順序?yàn)?、5、8、3，呼叫人數(shù)為4人時，系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果如圖4所示。

5 結(jié)語

本文通過利用proteus軟件對病房呼叫系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試，測試結(jié)果表明，根據(jù)模擬實(shí)際病房環(huán)境進(jìn)行隨機(jī)按鍵操作，該系統(tǒng)能夠及時迅速傳遞病人呼叫求助信息，操作便捷，線路簡單，大大提高與保障了醫(yī)療服務(wù)的工作效率與質(zhì)量，可廣泛應(yīng)用至醫(yī)療工作環(huán)境中。