基于AT89C51的無線病房呼叫系統(tǒng)設計

呼叫系統(tǒng)作為一種基本醫(yī)療陪護設備已逐步得到普及并不斷得到改進。傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)采用PC機聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和有線控制，雖然具備很強的專業(yè)服務功能和監(jiān)護能力，但是其實現(xiàn)方法復雜，前期投資和后期維護的費用都很高。

　　本文采用單片機實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸通信和實時報警功能，設計一套低成本通用型的病房呼叫系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用無線通信的方式，降低了復雜的布線、安裝檢修和拆卸的難度，并可監(jiān)控多個病房且便于擴充升級。

　　1 系統(tǒng)方案設計

　　本設計采用從機和主機相分離的模式。從機安裝于各個病房，主機安裝于醫(yī)務室或值班室。多個從機處于等待外部呼叫信號的狀態(tài)，主機則時刻處于等待接收從機呼叫信息的狀態(tài)，并且從機與主機之間采用無線數(shù)據(jù)傳輸通信。當病人按動安裝在床頭的從機按鍵時，安裝在護士站的主機收到信號后發(fā)出提示音，同時發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管顯示呼叫病人的床位號和呼叫次數(shù)，醫(yī)生或護士根據(jù)顯示床位號進行治療與服務。

　　該病房呼叫系統(tǒng)的硬件設計主要包括主機硬件設計和從機硬件設計兩部分。主機硬件設計包含了射頻芯片外圍電路、顯示部分、警報部分及AT89C51芯片的簡單外圍電路的設計。從機硬件設計則包含射頻芯片外圍電路、外部輸入電路及AT89C51芯片的簡單外圍電路的設計。

　　1.1 主機硬件電路設計

　　本系統(tǒng)以AT89C51為控制器，采用射頻芯片nRF401設計接收/發(fā)射電路，實現(xiàn)與從機的數(shù)據(jù)傳輸［1］。當nRF401芯片接收并處理完接收數(shù)據(jù)后或控制器向nRF401芯片傳輸發(fā)送信息時，nRF401芯片與控制器之間的通信采用的是異步串行通信的方式。在這種通信方式下，單片機的RXD端和TXD端分別與nRF401芯片的DOUT端和DIN端連接，用作兩者之間的數(shù)據(jù)串行傳輸通道。而P1.1口與nRF401芯片的TXEN口連接，用來選擇nRF401芯片的工作狀態(tài)（發(fā)射狀態(tài)或接收狀態(tài)）。P1.2口與nRF401芯片的PWR-UP口連接，用來控制nRF401芯片的節(jié)電狀態(tài)。P1.3口與nRF401芯片的CS口連接，用來選擇nRF401芯片的發(fā)射頻率（該芯片有兩種發(fā)射頻率）。此外，nRF401芯片的ANT1和ANT2兩個端口與發(fā)射天線連接。nRF401外圍電路如圖1所示，為了便于使用較低成本的PCB天線，本設計中的天線接口設計為差分天線［2］。本系統(tǒng)主機硬件電路設計如圖2所示。

　　本系統(tǒng)主機硬件電路設計圖

　　1.2 從機硬件電路設計

　　本設計中的一套病房呼叫系統(tǒng)擁有一個主機和多個從機，以此實現(xiàn)多個病房對安裝在醫(yī)務人員值班室中的主機的實時呼叫。從機控制器的外圍電路設計、射頻芯片nRF401與控制器的連接方式及其外圍電路的設計都與主機一致，不同是少了顯示和警報硬件電路而多了一個外部請求信息的接收電路。從機中的外部請求信息接收電路設計只是依靠一個P0.0端口等待接收外部的高電平，一旦SB2按下，發(fā)光二極管點亮，P0.0口接收到外部高電平，就迅速地進行信息的發(fā)送，并且直到接收到主機反饋回來的發(fā)送成功信息后才自動結束本次呼叫，繼續(xù)進入等待外部請求信號的狀態(tài)。

2 系統(tǒng)軟件設計

　　在軟件設計的過程中必須考慮到系統(tǒng)通信的抗干擾性能和正常通信識別的具體實現(xiàn)方法，以及解決信息碰撞的具體軟件實現(xiàn)方法。

　　2.1 主機程序設計