基于無(wú)線射頻技術(shù)的醫(yī)院病房無(wú)線呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

朱 慧，唐夢(mèng)佳

基于無(wú)線射頻技術(shù)的醫(yī)院病房無(wú)線呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

朱 慧，唐夢(mèng)佳

目的：為替代現(xiàn)有的醫(yī)院病房有線呼叫系統(tǒng)，改變病房與醫(yī)護(hù)值班室的信息傳遞方式，創(chuàng)造更加整潔的醫(yī)院病房環(huán)境，設(shè)計(jì)了基于無(wú)線射頻技術(shù)的醫(yī)院病房無(wú)線呼叫系統(tǒng)。方法：采用AT89S52單片機(jī)作為主控芯片，nRF905作為無(wú)線收發(fā)模塊，并配以相應(yīng)的供電控制電路、輸入模塊和報(bào)警顯示模塊，對(duì)呼叫發(fā)射終端和接收顯示終端進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)果：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，無(wú)線呼叫系統(tǒng)的有效傳輸距離為150 m，在此距離內(nèi)信號(hào)傳輸穩(wěn)定，且具有一定的抗干擾性。結(jié)論：該呼叫系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高、布置方便、易于維護(hù)等特點(diǎn)，能夠有效替代現(xiàn)有的有線呼叫系統(tǒng)。

無(wú)線呼叫系統(tǒng)；射頻通信；AT89S52；nRF905

AbstractObjectiveTo design a hospital ward wireless alarming system based on RF communication technology in order to replace the existing wired alarming system,change the way of information transfer between the ward and the medical duty room and create a cleaner environment of hospital wards.MethodsWith AT89S52 as the master chip,nRF905 as the wireless transceiver module and corresponding power supply control circuit,the input module and the alarm display module were used to design the call launch terminal and the receiving display terminal.ResultsThe field test showed that the effective transmission distance of wireless alarming system was 150 meters.Signal transmission was stable and had certain anti-interference within this distance.ConclusionThe call system has the simple structure,lower cost,higher reliability and convenient layout,easy maintenance,etc,so it can replace the existing wired call system effectively.[Chinese Medical Equipment Journal，2011，32（2）：37-38]

Key wordswireless calling system;RF communication;AT89S52;nRF905

1 引言

當(dāng)今社會(huì)，病床呼叫系統(tǒng)已成為醫(yī)院不可缺少的監(jiān)護(hù)設(shè)備，它對(duì)于患者和醫(yī)護(hù)人員之間的信息溝通起著十分重要的作用，能夠有效地保證患者及時(shí)得到醫(yī)護(hù)人員的看護(hù)和醫(yī)治，同時(shí)為醫(yī)護(hù)人員的醫(yī)護(hù)管理帶來(lái)極大的方便。目前，現(xiàn)有的呼叫系統(tǒng)大都以有線為主[1-2]，有線呼叫系統(tǒng)需要在醫(yī)護(hù)人員值班室和病房之間鋪設(shè)線路，布置起來(lái)比較麻煩，而且對(duì)病房的環(huán)境有一定的影響，為解決有線系統(tǒng)的不足，迎合醫(yī)院追求環(huán)境整潔的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了醫(yī)院病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)工作原理及總體結(jié)構(gòu)

病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)由接收顯示終端和呼叫發(fā)射終端2大部分構(gòu)成。布置系統(tǒng)時(shí)，將無(wú)線接收顯示終端安裝在醫(yī)護(hù)人員值班室，呼叫發(fā)射終端安裝在病房或者樓道內(nèi)。呼叫按鈕掛接在無(wú)線發(fā)射終端之上，采用4×4矩陣式鍵盤設(shè)計(jì)，每臺(tái)發(fā)射終端可掛接16個(gè)呼叫按鈕。呼叫按鈕安裝在相應(yīng)病房對(duì)應(yīng)的病床上。當(dāng)某一呼叫按鈕按下時(shí)，呼叫發(fā)射終端會(huì)判斷出按鍵按下的位置，并將相應(yīng)的病房號(hào)和病床號(hào)通過(guò)規(guī)定好的數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送到值班室的接收顯示終端上；接收顯示終端接收到數(shù)據(jù)幀后，通過(guò)解碼在液晶顯示器上顯示出呼叫的病房號(hào)和病床號(hào)，并通過(guò)聲光報(bào)警來(lái)提示值班人員。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括接收顯示終端和呼叫發(fā)射終端的設(shè)計(jì)，兩者均以AT89S52單片機(jī)和nRF905無(wú)線收發(fā)器為核心。AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器，具有8 KB在線可編程Flash存儲(chǔ)器。nRF905是挪威Nordic公司推出的單片射頻收發(fā)芯片，工作電壓為1.9～3.6 V，工作于433/868/915 MHz 3個(gè)ISM頻道。nRF905可以自動(dòng)完成前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼的處理，采用曼徹斯特編解碼，具有低功耗的特點(diǎn)。當(dāng)輸出功率為-10 dBm時(shí)，發(fā)射瞬時(shí)電流為11 mA，在接收模式時(shí)，電流為12.5 mA。nRF905采用SPI接口完成同微處理器的數(shù)據(jù)傳輸，nRF905發(fā)射一次的數(shù)據(jù)量最大為32 B[3]。

3.1 呼叫發(fā)射終端

呼叫發(fā)射終端由AT89S52、nRF905、4×4矩陣按鍵及供電電路構(gòu)成，其原理如圖2所示。當(dāng)AT89S52檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行按鍵判斷，并將判斷結(jié)果以相應(yīng)數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送出去，每次發(fā)送完畢后，LED指示燈閃爍。該終端在正常情況下采用交流電源供電，當(dāng)斷電時(shí)，采用直流供電。

作者單位：313100 浙江長(zhǎng)興 長(zhǎng)興縣婦幼保健院 （朱 慧）；313100浙江長(zhǎng)興 長(zhǎng)興縣圖書館（唐夢(mèng)佳）

圖2 呼叫發(fā)射終端原理圖

3.2 接收顯示終端

接收顯示終端由AT89S52、nRF905、聲光報(bào)警裝置、存儲(chǔ)器、功能按鍵、液晶顯示模塊、供電電路組成，其原理如圖3所示。當(dāng)nRF905接收到信號(hào)后，交由AT89S52分析并解碼，然后將信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，最后調(diào)用顯示程序?qū)⒋鎯?chǔ)器中存儲(chǔ)的最近5條呼叫信息在液晶顯示模塊相應(yīng)位置顯示，并進(jìn)行聲光報(bào)警。功能按鍵包括清空存儲(chǔ)器按鍵、信息查詢按鍵等。液晶顯示模塊選用12864漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8 192個(gè)中文漢字（16×16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8×16 點(diǎn)陣）及 64×256 點(diǎn)陣顯示 RAM（GDRAM）。存儲(chǔ)器選用24c04單總線串行存儲(chǔ)器，它是一個(gè)1 KB位串行CMOS E2PROM，內(nèi)部含有128個(gè)8位字節(jié)。

圖3 接收顯示終端原理圖

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 防沖突軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于呼叫發(fā)射終端，有可能在同一時(shí)間內(nèi)有多個(gè)呼叫按鍵被按下，為了避免沖突，在檢測(cè)到多個(gè)呼叫信號(hào)時(shí)，首先將其存儲(chǔ)在單片機(jī)的RAM中，然后實(shí)行順序發(fā)射。當(dāng)在同一時(shí)間有多個(gè)呼叫發(fā)射終端同時(shí)發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信息碰撞，因此需要采用合理的防碰撞機(jī)制。在此，我們采用了CSMA（載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)）協(xié)議，該協(xié)議的實(shí)現(xiàn)原理是發(fā)射終端在發(fā)送數(shù)據(jù)前先進(jìn)行載波偵聽(tīng)，以確認(rèn)當(dāng)前使用的信道未被占用，如果偵聽(tīng)到有其他終端在發(fā)送數(shù)據(jù)，則會(huì)延時(shí)等待，從而有效降低了發(fā)生沖突的可能性，提高了整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量[4]。

4.2 呼叫發(fā)射終端

呼叫發(fā)射終端通電后，首先進(jìn)行初始化操作，然后進(jìn)入程序流程，即首先掃描按鍵，若有按鍵按下，則進(jìn)行按鍵判斷，判斷出按鍵數(shù)及按鍵位置，然后采用CSMA協(xié)議進(jìn)行信道檢查，若信道空閑，則進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的發(fā)射。呼叫發(fā)射終端具體程序流程如圖4所示。

圖4 呼叫發(fā)射流程

4.3 接收顯示終端

接收顯示終端通電后，首先進(jìn)行相應(yīng)初始化操作，然后進(jìn)入程序流程，即首先掃描自身的功能按鍵，若有鍵按下，則進(jìn)入相應(yīng)處理程序，否則，判斷有無(wú)數(shù)據(jù)接收，若有數(shù)據(jù)接收，則將數(shù)據(jù)解碼后進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)完后進(jìn)行顯示并用聲光報(bào)警提示值班醫(yī)護(hù)人員[5－6]。接收顯示終端具體流程如圖5所示。

圖5 接收顯示終端流程

5 結(jié)束語(yǔ)

采用AT89S52和nRF905設(shè)計(jì)的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)成本低、架設(shè)及維護(hù)方便、無(wú)需布線、能量消耗低，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，可作為新一代病床呼叫系統(tǒng)推廣使用。該系統(tǒng)的擴(kuò)展性強(qiáng)，可為值班醫(yī)生設(shè)計(jì)移動(dòng)接收節(jié)點(diǎn)，佩帶在醫(yī)護(hù)人員身上，為醫(yī)護(hù)人員提供實(shí)時(shí)的呼叫信息。

[1]劉焰.單片機(jī)實(shí)現(xiàn)病房呼叫管理[J].科技資訊，2006，54（25）：7-8.

[2]全為民.基于RS-485總線的病房數(shù)顯呼叫器的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2002，36（18）：9-10.

[3]Nordic VLSI ASA.433MHz Single Chip RF Transceiver nRF905 Datasheet[EB/OL].（2008-07-30）[2009-12-20].http：//www.nvlsi.no.

[4]吳強(qiáng)，沈斌，秦憲禮.無(wú)線射頻瓦斯傳感器研究[J].煤礦安全，2009，40（5）：74-77.

[5]梅彬運(yùn)，熊振國(guó)，伍宗富.基于nRF401芯片的醫(yī)院無(wú)線護(hù)理呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30（14）：167-169.

[6]張華林，林達(dá)明.無(wú)線病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子元器件，2006，35（8）：22-25.

（收稿：2010-05-22 修回：2010-08-04）

Design of Hospital Ward Wireless Calling System Based on RF Communication Technology

ZHU Hui,TANG Meng-jia
(Maternal and Child Care Service Centre of Changxing,Changxing,Zhejiang Province 313100,China)

TN92

A

1003-8868（2011）02-0037-02

朱慧（1982-），女，浙江長(zhǎng)興人，助理工程師，主要從事醫(yī)療計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的研究工作。

唐夢(mèng)佳，E-mail：tangmengjia222@163.com