單片機控制的多路呼叫系統設計

2010-04-12 00:00:00王月愛

現代電子技術 2010年10期

摘要:該呼叫系統采用MCS51單片機控制，選用串行異步半雙工通信的方式，串行口工作方式1，即采用具有RS 232C標準的點對點雙機串行通信;由主機和分機兩大部分構成，具有多路呼叫、顯示、應答等功能。該呼叫系統要求各子機僅能和主機通信，子機之間的通信要通過主機進行，該設計可滿足中小型醫院中，醫護人員與病人之間及時準確地進行全雙工通信，達到既方便病人又方便醫護人員，更利于提高醫院護理水平。

關鍵詞: 呼叫系統; 單片機控制; 半雙工通信; 點對點雙機串行通信

中圖分類號:TP368.1 文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)10-0108-03

Muli-channel Calling System Controlled by Single Chip Computer

WANG Yue-ai

(Shaanxi Institute of Technology， Xi’an 710300， China)

Abstract: The call system controlled by MCS-51 MCU selects the serial asynchronous half-duplex communication mode 1 serial port working mode， i.e. standard RS 232Cpoint-to-point double-machines serial communication. By the host and the extension of two major sections， it has multi-way calling， display， response and other functions. The calling system requires that all the sub-machines communicate only to the host， and the communication between the sub-machine needs the host as a gobetween. The system can meet the requirements of the half-duplex communication between the small and medium sized hospitals， health care workers and patients timely and accurately.

Keywords: calling system; single chip oontrol;half-duplex; point-to-point double-machines

隨著信息技術的發展與醫療衛生事業的深化改革，國家金衛工程的實施使醫院管理信息化的進程大大加快，醫院的信息化建設取得了很大進展。醫療行業面對激烈競爭的市場，需要為病患者提供更人性化，更合理的服務，醫療資源的共享和信息化流程的簡化，醫療部門辦公網絡化、自動化，實現全面信息共享已是大勢所驅。越來約多的醫院認識到，只有通過信息化建設，逐步建立信息化醫院和醫療企業，才能支持醫院的可持續發展，從而大力提高醫院綜合效益和運行效益。因此，設計一個支持醫院病床呼叫，具有一條線纜傳輸多路呼叫信息的功能的系統，是非常必要的。

1 多路呼叫系統整體設計方案

該系統利用單片機的雙機通信功能，設計出的具有呼叫、顯示、應答等功能的多路呼叫系統，就是為滿足中小型醫院中，醫護人員與病人之間能及時準確地進行半雙工通信，達到既方便病人又方便醫護人員，更利于提高醫院護理水平的目的而設計的。該系統適用于新老病房及門診，且能隨時擴充床位及遷移。針對目前整體化護理要求，取消了通話功能，便于任何情況都能到床邊交流。其優異的性能及高度靈活性，是床邊的呼叫系統的發展趨勢，是醫院提高身價的籌碼。該系統的核心是MCS-51多機半雙工通信，要求各子機僅能和主機通信，子機之間的通信要通過主機進行，不允許子機之間通信，主要由主機系統、分機系統、通信接口3部分組成。其系統結構框圖如圖1所示。

圖1 系統結構框圖

2 多路呼叫系統硬件系統設計和軟件設計

2.1 主機硬件系統的設計

多路呼叫系統主要是根據MCS-51單片機的多機通信功能，將不同的床位編成有一定規律的代碼，主機根據接收到的代碼判斷床位的號碼，并向該床位發送指令，達到通信的目的。主機接收到子機送來的數據，其有效數據是子機應答主機、子機呼叫、當前惟一的呼叫。分析接收到的數據，如果是子機應答主機，子機應答主機燈亮。如果是子機呼叫，根據標志判斷是否是當前惟一的呼叫，是當前惟一的呼叫，則顯示當前呼叫的床位號，向子機發出應答指令。否則，主機將向該呼叫者發出線路忙的指令。主機硬件系統由AT89C51單片機、數碼顯示、RS 232數據通信等電路組成。其主機系統電路原理圖如圖2所示。這里的顯示電路為2位，如果呼叫方大于100個，可進行擴展，顯示方式采用軟件控制。

2.2 分機硬件系統的設計

分機要求操作簡單，體積小，功能全，易于安裝調試。分機的主要功能是向主機發出呼叫信號，收到主機應答后，子機應答燈亮。分機硬件系統由AT89C51單片機、鍵盤掃描電路、LED顯示電路、時鐘電路等構成，其分機系統電路原理圖如圖3所示。圖3所示鍵盤掃描電路采用獨立式鍵盤，為8路呼叫，也可設計為矩陣式鍵盤，可擴展為64路呼叫。如果呼叫方更多，可接入8155芯片除PA0口之外的PB0口和PC0口。同時，AT89C51單片機的P1口接8155芯片進行功能擴展。

圖2 主機硬件系統電路原理圖

圖3 分機硬件系統電路原理圖

2.3 通信方式的選取及通信接口設計

多路呼叫系統的數據通信特點是:通信距離較長，傳輸線要求盡量少，傳輸速度要求不高，傳輸的數據信息量少。根據串行通信與并行通信的比較，該系統選用串行通信。在確定了串行通信后，就要確定串行通信方式。串行通信有3種方式:單工方式、半雙工方式、全雙工方式。該系統采用半雙工方式，因為在該系統中，要求數據的傳輸能同時在主機和分機之間進行雙向傳輸，故不能采用單工方式，因為單工通信的數據只能往一個方向傳輸，同時系統要求只能用1條數據線進行數據的傳輸，因而不能采用全雙工的通信方式，因為全雙工方式需要2條獨立的數據通道分別傳輸2個相反方向的數據流，所以通信方式只能選用半雙工通信方式。

為了保證系統各部分之間傳輸的數據信息能被正確地接受到，在確定了系統的數據傳輸通信方式后，還需要規定一種數據通信雙方都認可的同步方式，有同步方式同步和異步方式同步2種。這里結合系統要求本身，本著可靠實用的原則，采用異步方式同步的同步方式。因為異步通信常用于傳輸信息量不大，傳輸速度比較低的情況，但對系統的要求不高，容錯性好，傳輸可靠，這些正是該系統的要求。

此外，由于系統所傳輸的數據為8位數據，根據串行口的工作方式，選擇方式1，即8位異步數據接收器/發送器。綜合以上4個方面的敘述可知，該系統的通信方式選用串行異步半雙工通信的方式，串行口工作方式1，即采用具有RS 232C標準的點對點雙機串行通信，這是因為利用單片機本身的串行口，其數據傳輸距離不超過1.5 m，而采用RS 232C標準可以進行遠距離傳輸。該系統采用單片機AT89C51提供的串行口，通過對單片機功能寄存器SCON和PCON設置，來控制串行口的工作方式及傳輸波特率。

在AT89C51的發送端TXD、接收端RXD，采用RS 232C電平傳輸，采用2片電平轉換芯片MAX232 ，由于單片機為TTL電平，一片MAX232實現TTL-RS 232C電平的轉換，另一片實現RS 232C-TTL電平的轉換。

2.4 軟件系統設計

軟件是系統設計的靈魂，其在系統中的作用無可取代。該系統的軟件主要包括2方面:主機程序和分機程序。而主機程序又包括LED數碼顯示程序、串行數據傳輸程序(包括接收程序和發送程序);分機程序包括鍵盤掃描程序、串行數據傳輸程序(包括接收程序和發送程序)、顯示程序等。

3 結語

該呼叫系統經過測試，確保能正確傳輸及顯示呼叫信號，并具有以下特點:傳輸距離工程上不受限制;極低頻率低，無電磁發射，功耗極低;抗干擾性好，無錯號;以單片機為核心設計，所用器件數量少，成本低，生產調試簡便;可通過8155芯片實現功能擴展。但該呼叫系統對電路制作工藝要求較高，軟件編程工作量大。

參考文獻

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