醫(yī)院無(wú)線呼救系統(tǒng)

摘要：基于無(wú)線傳輸方式，本文提出一種無(wú)線呼救系統(tǒng)，旨在解決一些不方便搭建有線呼叫系統(tǒng)的醫(yī)院急救問(wèn)題。該系統(tǒng)由病床模塊、護(hù)士模塊和護(hù)士站模塊組成。三部分之間的數(shù)據(jù)傳輸均采用無(wú)線通信的方式。由于比一般的系統(tǒng)增設(shè)了護(hù)士模塊部分，因此可以將病人的呼叫信息及時(shí)傳遞給護(hù)士，以避免因巡房等因素造成的“時(shí)間空白”。本文中著重對(duì)該系統(tǒng)的呼叫功能及其軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：無(wú)線呼救；單片機(jī)；PTR2000

中圖分類號(hào)：TP27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)17-21469-04

1 引言

在洪澇等一些自然災(zāi)害的發(fā)生區(qū)一般都會(huì)組建臨時(shí)醫(yī)院。這類醫(yī)院與普通醫(yī)院相比有許多不同。例如在對(duì)住院病人護(hù)理中，普通醫(yī)院都有固定的床位呼叫系統(tǒng)，用于病人和護(hù)士之間的交流。但是在臨時(shí)醫(yī)院中，使用有線的呼叫器從安裝到使用都十分麻煩。而且護(hù)士也不會(huì)像普通醫(yī)院那樣有設(shè)備齊全的值班室，并且護(hù)理任務(wù)也很繁重。基于無(wú)線傳輸方式，本文提出一種無(wú)線呼救系統(tǒng)，旨在解決一些不方便搭建有線呼叫系統(tǒng)的醫(yī)院急救問(wèn)題。該系統(tǒng)由病床模塊、護(hù)士模塊、護(hù)士站模塊組成。文中著重對(duì)該系統(tǒng)的呼叫功能及其軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

整個(gè)呼救系統(tǒng)分為三個(gè)部分即病床、護(hù)士和。護(hù)士站。三個(gè)分系統(tǒng)之間的通信方式均為無(wú)線傳輸。病房是無(wú)線呼救的虛擬空間，它的核心是一單片機(jī)和無(wú)線通信模塊。按鈕是為病人或現(xiàn)場(chǎng)人員提供的，當(dāng)病人或現(xiàn)場(chǎng)人員需要時(shí)，可通過(guò)它來(lái)對(duì)護(hù)士和護(hù)士站的呼叫；而且，可以通過(guò)按鈕對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)例如床位的調(diào)整。單片機(jī)處理的結(jié)果送給指示燈顯示，指示燈根據(jù)不同的情況可以提供三種不同的指示情況，使得病人或者現(xiàn)場(chǎng)人員一目了然，能根據(jù)不同情況做出不同的應(yīng)急措施。護(hù)士身上的部分主要是一顯示，當(dāng)有病人呼叫或者護(hù)士站有呼叫時(shí)，能夠顯示病人的房號(hào)和床位，同時(shí)顯示護(hù)士站傳送過(guò)來(lái)的病人基本資料，它的主要功能也是通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。護(hù)士站把病人的呼救信號(hào)進(jìn)行處理，通知護(hù)士何處有呼救；另外，護(hù)士站也通知病人已有護(hù)士應(yīng)答，不需反復(fù)呼叫或恐慌。

設(shè)計(jì)中選用了PTR2000作為無(wú)線通信模塊。PTR2000是小型、低功耗、高速率無(wú)線收發(fā)數(shù)傳MODEM。這是一種收發(fā)合一的模塊，其工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段433Hz。模塊采用的是FSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)還使用了DSS+DLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好。PTR2000的靈敏度比較高，傳輸距離可達(dá)100m。工作電壓要求低，待機(jī)狀態(tài)電流小。PTR2000具有兩個(gè)頻道，能滿足某些特殊場(chǎng)合的需要。工作速率最高可達(dá)20Kit/S，也可工作在如9600bps的較低速率的情況下。PTR2000的體積約為40mm*27mm*5mm，內(nèi)置天線?？芍苯咏覥PU的串口使用如8031，也可以接計(jì)算機(jī)RS232接口，軟件編程方便。PTR2000是標(biāo)準(zhǔn)DIP引腳間距，更適合嵌入式設(shè)備。使用時(shí)無(wú)須申請(qǐng)?jiān)S可證。在對(duì)PTR2000編程時(shí)應(yīng)注意。一般情況無(wú)須設(shè)置工作速率。接收與發(fā)射之間的互換時(shí)間為5ms，在待機(jī)模式下不能接收發(fā)射數(shù)據(jù)。在無(wú)信號(hào)時(shí)，PTR2000的串口輸出是隨機(jī)數(shù)據(jù)，需自定義一個(gè)通信協(xié)議。

PTR2000的電器特性如表1所示：

PTR2000共有7個(gè)引腳，各個(gè)引腳的功能如下：

Pin1：VCC，正電源，接2.7~5.25V；

Pin2：CS，頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1即433.92MHz，CS=1選擇工作頻道2即434.32MHz；

Pin3：DO，數(shù)據(jù)輸出；

Pin4：DI，數(shù)據(jù)輸入；

Pin5：GND，電源地；

Pin6：PWR，節(jié)能控制，PWR=1正常工作狀態(tài)，PWR=0待機(jī)微功耗狀態(tài)；

Pin7：TXEN，發(fā)射接收控制，TXEN=1時(shí)為發(fā)射狀態(tài)，TXEN=0時(shí)為接收狀態(tài)。

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由病床、護(hù)士和護(hù)士站三部分組成，三部分之間的數(shù)據(jù)傳輸均采用無(wú)線通信的方式。由于比一般的系統(tǒng)增設(shè)了護(hù)士模塊部分，因此可以將病人的呼叫信息及時(shí)傳遞給護(hù)士，以避免因巡房等因素造成的“時(shí)間空白”。

3.1 硬件框圖及存儲(chǔ)器狀態(tài)設(shè)計(jì)

R1中存放接收到的第一個(gè)字節(jié)，R2中存放接收到的第二個(gè)字節(jié)。R0中存放掃描后得到的編號(hào)。R3中存放的代碼表示系統(tǒng)狀態(tài)。

3.1.1病床

R0存放從P1口掃描得到的代碼，R1存放00H（呼叫通）或FFH（有護(hù)士應(yīng)答），R2存放接收到的代碼。P2.5、P2.6、P2.7分別接紅黃綠三個(gè)發(fā)光二極管。P2.0、P2.1接兩個(gè)按扭分別控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。外部中斷提供呼叫信息。

3.1.2 護(hù)士

R0存放從P1口掃描得到的代碼，R1存放00H（病人呼叫）或FFH（有護(hù)士應(yīng)答），R2存放接收到的代碼。R4、R5、R6、R7存放顯示代碼。外部中斷0代表本人應(yīng)答。外部中斷1代表本人正忙。P0口顯示用。

3.1.3護(hù)士站

R1存放病人代碼，R2存放護(hù)士代碼，RAM中20H—35H存放病人與護(hù)士的呼叫配對(duì)組。外部中斷0初始化用。外部中斷1查詢用。

3.2 各部分的功能

病房部分系統(tǒng)的主要功能是呼叫信息的發(fā)送，通知護(hù)士誰(shuí)在呼叫，但還要接收并處理護(hù)士站發(fā)出的呼叫已通信號(hào)和護(hù)士發(fā)出的呼叫應(yīng)答信號(hào)，及時(shí)通知病人已呼叫或已有護(hù)士準(zhǔn)備前來(lái)。該部分的組成并不復(fù)雜，主要由單片機(jī)和收發(fā)器件組成。

護(hù)士部分系統(tǒng)需要完成的功能是接收呼救信息，顯示呼叫的床號(hào)。該部分系統(tǒng)還應(yīng)有呼叫應(yīng)答的功能，通知病人有人去病房，通知護(hù)士站是哪位護(hù)士。同時(shí)在已有護(hù)士應(yīng)答之后，不再進(jìn)行呼叫。

護(hù)士站的功能是對(duì)病人的呼叫和護(hù)士的應(yīng)答作集中顯示。并對(duì)近若干次的呼叫和應(yīng)答作記錄以供查閱。護(hù)士站的顯示器應(yīng)可同時(shí)顯示床號(hào)和應(yīng)答護(hù)士的編號(hào)。并且為了防止不同病人呼叫的相互干擾造成的誤操作，還應(yīng)具有類似搶答器的鎖定功能。護(hù)士站和護(hù)士部分的構(gòu)成差不多，主要由單片機(jī)數(shù)碼管和收發(fā)器組成。

在設(shè)計(jì)中，擬定護(hù)士分組不超過(guò)5組，每組護(hù)士數(shù)、病房數(shù)和每房病床數(shù)均不超過(guò)9個(gè)。在對(duì)病房和護(hù)士進(jìn)行編號(hào)時(shí)，為了方便批量生產(chǎn)和設(shè)備的維修與更換等。編號(hào)時(shí)采取用撥動(dòng)開關(guān)連接單片機(jī)P1口，由軟件查詢P1口狀態(tài)得到編號(hào)的方式。這種方式雖然提高了一點(diǎn)成本，但卻使生產(chǎn)和實(shí)際使用方便不少。在編號(hào)時(shí)只要調(diào)整開關(guān)狀態(tài)就可以了，既不需要修改硬件連接，也不需要更改軟件設(shè)計(jì)。顯示器采用7段數(shù)碼管顯示，護(hù)士為兩位LCD，只顯示呼叫的病床號(hào)或護(hù)士編號(hào)，護(hù)士站為四位LED，同時(shí)顯示病床號(hào)和應(yīng)答護(hù)士的編號(hào)。聲音芯片選用CL9300A，其發(fā)出的聲音為鳥鳴。

3.3 操作流程的設(shè)計(jì)

初始時(shí)，所有PTR2000均置接收狀態(tài)。紅燈、黃燈和綠燈均不亮。

當(dāng)某一病人按一下S11時(shí)，該P(yáng)TR2000發(fā)出病床編號(hào)（11H~99H）。只有護(hù)士站處理該信號(hào)，并發(fā)出00H和床號(hào)兩個(gè)字節(jié)的代碼。護(hù)士接收后顯示床號(hào)。病床接收后比較床號(hào)是否與自己的一致。如是則黃燈亮，提醒病人已呼叫。如不一致暫沒(méi)有任何動(dòng)作。但當(dāng)該病床的S11被按一下后，紅燈表示系統(tǒng)正忙延時(shí)呼叫。當(dāng)接收到FFH代碼時(shí)發(fā)送自己的床號(hào)。

當(dāng)護(hù)士按一下S21時(shí)表示本人正準(zhǔn)備前往病房，同時(shí)發(fā)出自己的編號(hào)。護(hù)士站接收后，將床號(hào)和護(hù)士編號(hào)配對(duì)后，暫存在RAM里（只存10對(duì)），并同時(shí)顯示出來(lái)以供記錄。護(hù)士站此時(shí)發(fā)出FFH和護(hù)士編號(hào)兩個(gè)字節(jié)的代碼。護(hù)士接收后比較一下是否是自己的編號(hào)。如是則顯示10秒種自己的編號(hào)，如不是則直接回初始狀態(tài)。病床接收后，如是黃燈亮則改為綠燈亮，表示已有護(hù)士應(yīng)答，30秒鐘后熄滅。如是紅燈亮，則發(fā)送本病床的編號(hào)，即作按一下后的動(dòng)作。當(dāng)護(hù)士按一下S22時(shí)，表示有人正忙無(wú)法應(yīng)答，鳥鳴暫時(shí)停止。如果兩分鐘之內(nèi)接收不到FFH代碼則鳥鳴再次開始。

護(hù)士站按一下S31時(shí)，所有系統(tǒng)均置初始狀態(tài)。按一下S32時(shí)，瀏覽暫存在RAM中的病床與護(hù)士時(shí)，每次每對(duì)顯示5秒，循環(huán)顯示2次。顯示次序?yàn)橐勒諘r(shí)間從后向前。

4 軟件設(shè)計(jì)

每個(gè)模塊的程序主要分為主程序，串行中斷和外部中斷三大部分，主程序用于掃描和判斷系統(tǒng)的狀態(tài)，并調(diào)用響應(yīng)的子程序。中斷子程序用于完成特定的功能。

4.1 病床

病床的主程序判斷R3狀態(tài)與按扭狀態(tài)調(diào)用相應(yīng)的子程序，串行中斷程序完成對(duì)呼叫反饋信息的處理，并做出相應(yīng)的動(dòng)作。外部中斷0、1的子程序發(fā)送呼叫信號(hào)。

系統(tǒng)狀態(tài)說(shuō)明： R3=00H：初始化；R3=01H：再次發(fā)送床號(hào)，熄燈；R3=02H：已呼叫通，黃燈亮；R3=03H：已有護(hù)士應(yīng)答，綠燈亮；R3=04H：系統(tǒng)正忙，延時(shí)呼叫，紅燈亮。

4.2 護(hù)士

主程序判斷R3狀態(tài)與按扭狀態(tài)調(diào)用相應(yīng)的子程序，串行中斷完成對(duì)接收信息的處理，

系統(tǒng)狀態(tài)說(shuō)明：R3=00H：初始化；R3=01H：有病人呼叫；R3=02H：本人應(yīng)答；R3=03H：本人正忙；R3=04H：總機(jī)響應(yīng)本人應(yīng)答。

4.3 護(hù)士站

主程序判斷R3狀態(tài)與按扭狀態(tài)調(diào)用相應(yīng)的子程序，串行中斷完成對(duì)接收信息的處理。

系統(tǒng)狀態(tài)說(shuō)明： R3=00H：初始化；R3=01H：有病人呼叫；R3=02H：有護(hù)士應(yīng)答。

5 結(jié)束語(yǔ)

在設(shè)計(jì)病房系統(tǒng)時(shí)，只設(shè)計(jì)了呼叫和床位控制兩種功能。實(shí)際使用中可以根據(jù)需要為呼叫系統(tǒng)的擴(kuò)展新的功能。例如，需要增加自動(dòng)輸液報(bào)警功能，則只需將傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)差分放大電路引入原電路，作為中斷信號(hào)就可以了。

另外，當(dāng)系統(tǒng)需要的編碼量比較多時(shí)，可以外擴(kuò)一個(gè)接口，如8255，這樣將提供足夠多的編碼。該系統(tǒng)也可用于餐廳呼叫、電路報(bào)警、自動(dòng)門控制等場(chǎng)所。應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文