基于PIC12F629單片機(jī)的新型醫(yī)用呼叫對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主控制板的需要完成以下功能：信號(hào)收發(fā)、信息顯示、信息存儲(chǔ)。根據(jù)需求分析，主控CPU必須功能強(qiáng)大、資源豐富。在此選擇了Micro-chip公司的PIC16F877A，其具有高性能RISC CPU，10位多通道數(shù)／模轉(zhuǎn)換，所有GPIO引腳都具有引腳上電平變化觸發(fā)中斷的功能，以及128 B的數(shù)據(jù)E2PROM存儲(chǔ)器。當(dāng)主分機(jī)識(shí)別到起始信號(hào)，就會(huì)觸發(fā)中斷收碼。圖3為主機(jī)發(fā)碼電路。當(dāng)主機(jī)發(fā)送信號(hào)時(shí)，由RESP腳控制三極管QS3的導(dǎo)通和截止，以控制總線電壓的高低變化。圖4是主機(jī)收碼電路，分機(jī)發(fā)給主機(jī)的信號(hào)，經(jīng)整形放大以后，送入鎖相環(huán)LM567調(diào)制成PIC16F877 A能識(shí)別的電平信號(hào)。LM567通過(guò)5，6引腳外接的定時(shí)元件Rt、Ct設(shè)定中心頻率，關(guān)系式為：f0≈1／(1．1RtCt)，工作頻率可在0．01 Hz～500 kHz范圍內(nèi)連續(xù)變化。系統(tǒng)設(shè)定中心頻率為100 kHz，第8腳接877A的RB7，RB口的引腳具有電平觸發(fā)中斷功能，當(dāng)?shù)?腳輸入100 kHz的信號(hào)時(shí)，第8腳輸出低電平觸發(fā)877A中斷開(kāi)始收碼，平時(shí)第8腳保持為高電平。

2．2 分機(jī)硬件設(shè)計(jì)
分機(jī)的CPU選用PIC系列的PIC12F629，采用此單片機(jī)，一是為了降低成本，減小分機(jī)體積；二是為了降低分機(jī)功耗。功放選用的是內(nèi)置補(bǔ)償型低噪聲雙運(yùn)算放大器NE5532，分機(jī)框圖如圖5所示。
分機(jī)不分正負(fù)極地掛接到總線上，由主機(jī)供電，當(dāng)無(wú)信號(hào)傳輸時(shí)，總線上電壓為9 V直流，經(jīng)由三極管構(gòu)成的串聯(lián)穩(wěn)壓電路后，為分機(jī)芯片提供5 V的穩(wěn)定電壓。當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，各分機(jī)處于休眠狀態(tài)，此時(shí)分機(jī)上三極管Q6處于截止，使得運(yùn)放NE5532處于掛斷狀態(tài)，每個(gè)分機(jī)的功耗很小，當(dāng)總線上掛有較多分機(jī)時(shí)，總線上流過(guò)較小的靜態(tài)工作電流，確保系統(tǒng)正常工作。L1為紅、綠雙色燈，用于指示分機(jī)狀態(tài)，分機(jī)休眠時(shí)L1熄滅。主機(jī)呼叫分機(jī)。分機(jī)的引腳GP0為下行呼叫信號(hào)的接收端，當(dāng)CIN腳收到起始信號(hào)時(shí)被喚醒，然后判斷起始信號(hào)是否有效，若有效便開(kāi)始收碼。若滿足接通條件，CLKIN腳輸出為高電平，三極管Q6處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，給運(yùn)放NE5532供電，則該分機(jī)處于對(duì)講狀態(tài)。否則GP2保持低電平，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，該分機(jī)會(huì)回到休眠狀態(tài)。分機(jī)呼叫主機(jī)。按下床頭或者手柄上的按鈕，分機(jī)CPU由GP4引腳輸出呼叫信號(hào)，經(jīng)Q5放大后耦合至總線，分機(jī)等待應(yīng)答同時(shí)L1發(fā)綠光；主機(jī)應(yīng)答后，GP5輸出高電平，三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，NE5532進(jìn)入工作狀態(tài)，L1發(fā)紅光表示，表示該分機(jī)處于對(duì)講狀態(tài)。當(dāng)分機(jī)處于與主機(jī)對(duì)講狀態(tài)，下行的音頻信號(hào)通過(guò)總線，經(jīng)運(yùn)放放大后驅(qū)動(dòng)分機(jī)揚(yáng)聲器發(fā)聲。上行的語(yǔ)音信號(hào)，經(jīng)運(yùn)放放大后，通過(guò)三極管Q7耦合到系統(tǒng)總線上。

3 通信方式與傳輸協(xié)議
目前市場(chǎng)上有的呼叫系統(tǒng)采用CAN總線協(xié)議，使用帶CAN通信模塊的MCU，但是此類：MCU一般價(jià)格比較昂貴；還有的采用DTMF(雙音多頻)傳輸協(xié)議，即使用DTMF信號(hào)編解碼芯片，主分機(jī)發(fā)送DTMF信號(hào)來(lái)通信，即主機(jī)機(jī)均使用DTMF信號(hào)編解碼芯片，也存在著成本偏高的問(wèn)題。因此該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在考慮通信穩(wěn)定的原則上，只在主機(jī)電路上使用DTMF信號(hào)編解碼芯片，編寫通信協(xié)議，通過(guò)增加軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，合理地降低產(chǎn)品成本。