一種基于單片機控制的病房呼叫系統

常書惠

（濟南職業學院 電子工程系，山東 濟南 250000）

病房呼叫系統是一種應用于醫院病房、養老院等地方，用來聯系溝通醫護人員和病員的專用呼叫系統，是提高醫院護理水平的必備設備之一。病房呼叫系統的優劣直接關系到病員的安危，歷來受到各大醫院的普遍重視。它要求及時、準確可靠、簡便可行、利于推廣。

目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的醫院病房呼叫系統，主要為兩大類：有線式和無線式。傳統的有線式病房呼叫系統往往采用集中式結構，電源線、數據通信線、語音通信線分開傳輸，具有鋪設線路較多、成本高、安裝調試困難、實時性差、故障率較高等缺點。無線式病房呼叫系統不存在鋪設線路的問題，但是可靠性差，而且無線電波會干擾其它醫療儀器設備，目前大多數醫院不采用此類無線呼叫系統。

本文設計的是以單片機為核心的病房呼叫系統，整個系統是以單片機為核心控制器件，實現數據通信和語音通信，實時性好、可靠性高、成本低。

1 系統總體設計

核心單片機STC89C52RC來控制各個模塊的工作。通過病床按鈕送給語音報警模塊信號，使語音報警模塊播報，同時通過12864液晶屏將信息顯示出來。系統主要有四部分組成，語音模塊，按鍵模塊，STC89C52最小系統和液晶顯示部分。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

2 硬件設計

2.1 核心控制器

圖2 單片機與WT588D模塊連接示意圖

該系統采用89C52單片機作為核心控制器件，控制語音模塊、顯示模塊、蜂鳴器報警等模塊。圖2是該系統中核心單片機與WT588D語音模塊連接線路示意圖。

2.2 WT588D 模塊

WT588D模塊的工作電壓是DC2.8～3.6V，支持插入靜音模式，插入靜音不占用SPI-Flash內存的容量，一個地址位可插入10ms～25min的靜音。語音模塊及編程器如圖3所示。

圖3 WT588D語音模塊及編程器

該模塊有多種控制模式：3×8按鍵組合控制模式下能以脈沖可重復觸發的方式觸發24個地址位語音，所觸發地址位語音可在0～219之間設置；一線串口控制模式可通過發碼端控制語音播放、停止和音量大小調節，或者直接觸發0～219地址位的任意語音，發碼速度600us～2000us；三線串口控制模式下，能控制語音播放、停止、循環播放和音量大小，或者直接觸發0～219地址位的任意語音，三線串口控制控制端口擴展輸出可以擴展輸出8位，進行模式下切換時，能讓上一個模式的最后一種狀態保持著進入下一個模式。有PWM和DAC兩種輸出方式，PWM輸出可直接推動0.5W/8Ω的揚聲器，DAC輸出外接功放，音質好。在該系統中選用的是三線串口模式。

2.3 液晶顯示模塊

圖4 系統程序設計流程圖

采用了12864液晶顯示模塊在播報的同時顯示緊急呼叫人員的病床號。該模塊自帶兩種字號的漢字庫字庫以及兩種字號的ASCII碼西文字庫；并且自帶基本繪圖功能，包括畫點、畫直線。此外該模塊還自帶有直接數字顯示。模塊為串行SPI接口，接口簡單，MCU均可進行方便簡單的接口操作。

2.4 病房溫度檢測模塊

病房溫度檢測采用DS18B20單總線數字式智能型傳感器，直接將溫度物理量轉化為數字信號傳送到單片機。DS18B20數字式智能型溫度傳感器對于實測的溫度提供了9～12位的數據和報警溫度寄存器，它的測溫范圍為-55℃～+125℃，其中在-10℃～+85℃的范圍內的測量精度為±0.5℃。

2.5 其他電路

系統時鐘電路采用DS1302芯片，該芯片是一種高性能、低功耗、帶RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 2.5V～5.5V。

報警電路采取簡單的報警方式來實現相應的功能，通過讓PNP三極管8550工作在飽和截止的狀態來達到控制蜂鳴器的效果。同時增加了發光二極管的亮滅達到提示的效果，電路簡單易行。

電源部分采用交流供電并通過整流橋后，采用LM7805芯片為控制、顯示及語音等各模塊提供電源。

3 系統程序設計流程（見圖4）

4 系統調試和測試

按照系統結構框圖和MCU與WT588D連接電路搭接好電路。該系統應用時需要根據病房床位數的多少將病床號通過語音軟件按地址寫好，并通過語音編程器寫入模塊。這樣每個病床號對應一個語音地址，病人床頭對應的是按鍵矩陣，病人按下按鍵的同時向核心單片機發送呼叫命令，核心單片機接到呼叫命令就會調取相應地址存放的病床號進行播報，同時輸出到12864液晶顯示屏進行顯示。護士站人員聽到后應按鍵應答，如緊急呼叫超過3分鐘無人應答就會驅動蜂鳴器發出報警聲。

緊急呼叫是特殊情況下的呼叫，在正常情況下液晶顯示模塊顯示年月日期、具體時間以及病房溫度，在有緊急呼叫情況下顯示呼叫情況，并同時播報或蜂鳴器報警。

部分程序如下：

該病房呼叫系統可以根據使用的病房大小，床位數的多少，方便地通過語音編程器寫入WT588D模塊，整個電路簡單實用、體積小、功耗低，方便對系統進行修改、功能升級以及進行測試和調試。

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