無線病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

成鳳敏

（唐山學院 信息工程系，河北 唐山063000）

0 引言

目前，我國大多數(shù)醫(yī)院的病房呼叫系統(tǒng)水平相對于國際水平還比較低，已不能滿足醫(yī)院智能化管理的要求。隨著醫(yī)院規(guī)模的不斷擴大，許多緊急情況不能得到及時有效的解決，這樣不僅給病人帶來了生命安全的威脅，而且也給醫(yī)院的經(jīng)濟效益及信譽帶來相當大的損失。與此同時，采用有線的系統(tǒng)設(shè)計，其盤繞線路存在布線復雜、費用高、易出故障、維修不便且明線不雅觀等缺陷，這些都在醫(yī)院的日常工作中埋下了安全隱患。

為了滿足現(xiàn)代化醫(yī)院在病人護理方面更加有效快捷的要求，采用單片機模塊、NRF24L01無線收發(fā)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵掃描模塊設(shè)計了一種無線病房呼叫系統(tǒng)，能隨時隨地接收病患發(fā)出的呼叫信息，并根據(jù)接收到的信息進行及時的救治，使病患的生命安全得到有效保證。

1 方案設(shè)計

無線病房呼叫系統(tǒng)包括從機、主機和監(jiān)控計算機三部分。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

從機：在每個病床設(shè)置一個從機，病人通過從機發(fā)出呼叫請求，并通過無線收發(fā)模塊將信息發(fā)送給主機，同時接收主機反饋回來的信號并發(fā)出提示信號。

主機：設(shè)在護士值班室，通過無線收發(fā)模塊接收從機發(fā)送過來的呼叫信息，包括病房號、病床號和呼叫次數(shù)，并且將此信息傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機中，便于醫(yī)院的信息管理和制度管理，從而使醫(yī)院和病患雙方受益［1］。醫(yī)護人員可以針對病人的輕重緩急，對從機做出相應(yīng)的回應(yīng)。

監(jiān)控計算機：計算機與主機之間通過串口進行通信，應(yīng)用Visual Basic編寫程序設(shè)計界面實現(xiàn)監(jiān)控，可實時觀察病患的呼叫信息，醫(yī)務(wù)人員可將呼叫信息存儲在文件中，并且進行查詢和刪除，以便于信息管理。

2 硬件設(shè)計

單片機模塊：系統(tǒng)采用兩片STC89C52單片機，分別作為從機和主機的核心控制器，接收無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)并進行處理。

無線傳輸模塊：是一個雙向的傳輸過程，單片機采集到病房呼叫信息數(shù)據(jù)，由分機發(fā)送端的無線收發(fā)模塊經(jīng)初始化后進行發(fā)送，主機接收模塊經(jīng)過單片機相應(yīng)的編程控制，對無線收發(fā)模塊進行實時接收，并把數(shù)據(jù)送入主控單片機進行數(shù)據(jù)處理。

數(shù)碼顯示模塊：采用6位數(shù)碼管顯示主機接收的呼叫信息。前兩位顯示呼叫次數(shù)；第三、四位顯示病房號；最后兩位顯示病床號，以便于醫(yī)護人員判斷優(yōu)先處理對象。數(shù)碼管均采用共陰極七段數(shù)碼管，顯示采用動態(tài)掃描方式，由單片機的I／O口直接進行驅(qū)動。位選端采用NPN三極管9013進行驅(qū)動［2］。

語音模塊：采用YY01語音模塊，由穩(wěn)壓電源、基本語音電路、功放三部分組成。當醫(yī)務(wù)人員按下查詢鍵時，語音播報相應(yīng)的病房、病床號，以便于更加直觀地提示醫(yī)務(wù)人員及時對病人進行救治。

聲光報警模塊：當病患發(fā)出呼叫信息時，提醒醫(yī)務(wù)人員接收呼叫信號；并且當醫(yī)務(wù)人員發(fā)出回復信息時提醒病患已收到呼叫，請安靜等候。

監(jiān)控計算機：主機將接收來的數(shù)據(jù)通過 MAX232串口通信送入監(jiān)控計算機，實現(xiàn)對呼叫信息的顯示、存儲、查詢、刪除等功能，便于醫(yī)務(wù)人員及時查閱呼叫信息，從而進行相應(yīng)操作。

3 程序設(shè)計

3.1 主機程序設(shè)計

主機程序由主程序流程和子程序流程組成，子程序流程分為：查詢子程序、響應(yīng)子程序、刪除子程序、聲光報警子程序、外部中斷子程序、串行子程序和上位機子程序。發(fā)送端與接收端主流程圖如圖2所示。

3.2 從機程序設(shè)計

從機程序設(shè)計由主程序流程和子程序流程組成。子程序主要為外部中斷子程序。從機主程序流程如圖3所示。

3.3 無線收發(fā)模塊程序設(shè)計

無線射頻收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強型Schock BurstTM模式的控制器、功率放大器、晶振、調(diào)制及解調(diào)器。輸出功率頻道的選用和協(xié)議的各種設(shè)置可以通過SPI接口進行設(shè)置［3］。芯片具有極低的電流消耗，當工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為－6dBm時電流消耗為9.0mA，而接收模式時為12.3mA。掉電模式和待機模式下電流消耗更低。

工作之前，首先應(yīng)進行收發(fā)地址及寬度設(shè)定、頻道及通道設(shè)定和自動應(yīng)答模式設(shè)定等初始化設(shè)置。在發(fā)射模式下，將要發(fā)射內(nèi)容進行打包發(fā)送，直到接收到應(yīng)答信號后終止發(fā)送；在接收模式下，不斷檢測是否接收到數(shù)據(jù)，接收后自動發(fā)送應(yīng)答信號表示已接收［4］。工作流程如圖4和圖5所示。

圖2 主機主程序流程圖

圖3 從機主程序流程圖

4 結(jié)論

系統(tǒng)利用計算機技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代射頻無線傳輸技術(shù)，實現(xiàn)了醫(yī)院及其他相關(guān)場合對病患的照顧及信息管理。解決了傳統(tǒng)有線病床呼叫器布線復雜、易出故障、維修困難等缺點。另外，考慮到病房和病床的數(shù)量日漸增多，系統(tǒng)呼叫、顯示功能都可進行擴展。結(jié)果表明系統(tǒng)配置靈活、價格低廉，具有良好的可操作性和可靠的穩(wěn)定性。

圖4 NRF24L01發(fā)射流程圖

圖5 NRF24L01接收流程圖

［1］ 張華林，林達明.無線病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計［J］.國外電子元器件，2006（8）：22－25.

［2］ 陳新崗，趙陽陽，李太鑫，等.基于單片機的無線病房呼叫器［J］.重慶工學院學報，2008，22（10）：126－130.

［3］ 栗舟，王豪才，段銳，等.AT89C51與nRF401芯片在RFID系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電子與封裝，2005，5（3）：41－44.

［4］ 湯青波，朱文虎，周榮瑋.單工無線呼叫系統(tǒng)［J］.江西理工大學學報，2007（1）：23－25.