基于大型醫院的多功能病員呼叫系統

文/羅榕思

1　研究背景及意義

病房呼叫系統是各級醫院病房的必備系統，其作為病員與護士之間信息交互的重要途徑，重要性不言而喻。但是大部分醫院中呼叫系統存在功能單一，缺乏自動化與智能化，病人與護士之間經常因為呼叫得不到及時的響應而引起糾紛。因此，本文將要介紹一套能實現病員與護士之間的交互、實時檢測，自動呼叫的功能，并且在呼叫方式上集視聽說為一體的多功能呼叫系統。

2　系統結構

2.1　工作原理

本系統以AT89S52為控制核心，采用RS485半雙工串行通信以實現信號遠距離的傳輸以及控制。護士終端主要實現對呼叫病員位置、對講機座機號的顯示，播放語音提示音，與病員進行對講，以及清除掉將處理信息。病房終端包括多個功能模塊：吃藥提示模塊、體溫報警模塊、點滴液面檢測模塊、按鍵呼叫對講機通話、煙霧報警模塊和夜間自動照明模塊。系統方案圖如圖1所示。

2.2　硬件電路

2.2.1護士終端電路

圖1　系統方案圖

圖2：護士終端硬件電路

圖3：病房終端硬件電路

圖4：護士站終端程序流程

圖5：病房終端程序流程

護士終端的控制芯片采用AT89S52，顯示采用型號為KXM12864J的LCD，語音部分使用ISD1730芯片。圖2為護士終端的硬件電路，該圖截自仿真電路，因語音無法仿真，故語音部分在此圖中省略。顯示屏能同時顯示三個病員的呼叫信息，分為三行，每行顯示的內容為房間號、床號、情況及座機號，該電路中的三個獨立按鍵用于清除將處理的信息，一個按鍵對應清除一行，且在按下清除鍵的同時可告知病員，呼叫信息已收到，實現呼叫響應（醫患間）的交互目的。

2.2.2病房終端電路

病房終端的控制芯片也是采用AT89S52，顯示用LCD1602，聲音部分使用喇叭，主要用于播放由單片機產生的音樂提示音。而該系統的多功能體現在病房中有多個智能模塊為病員提供服務，下面對此進行一一介紹。硬件電路如圖3所示。

病房中有多個功能模塊。當沒有突發狀況發生時，顯示屏上顯示時鐘，顯示內容為年、月、日、時、分、秒、星期。此處時鐘萬年歷采用DS1302實現。該模塊同時具有鬧鐘功能。

吃藥提示模塊實質上是一個可調的倒計時器，通過切換按鍵，切換成顯示倒計時器，顯示內容為時分秒，通過設置按鍵對計時時間進行設置，由于吃藥時間大多以小時來計算，為方便操作者，故計時時間只有時部分可調，也可置零重設。吃藥時間到時聲光提示，并向護士端發起呼叫。

體溫報警模塊采用DS18B20對病員體溫進行測量，打開測量開關，顯示屏上顯示測得的溫度值，當體溫發生異常時，聲光報警并發起呼叫，當得知護士獲得呼叫信息時，可將測量開關關掉，待護士來處理情況。

點滴液面檢測模塊的功能是為了避免由于點滴沒有及時更換而造成靜脈回血的危險，將紅外對管安置在點滴即將輸完的液面水平位置（即警戒值），當點滴液面低于該警戒值時，就會產生一個電平信號，該信號經單片機處理后，傳遞至護士站的系統終端。

當按下呼叫按鍵時，發起會話，（前面還有些過程……）護士可撥通座機號，通過對講機與病員進行通話，通話結束時，病員可撥動掛機開關，結束通話。對講機電路的主要器件TDA2822對采集到的音頻信號進行放大，經放大后的音頻信號由①腳輸出，送入由③腳輸出推動揚聲器發聲，從而實現雙工對講的功能，CD4028和CD4043組成的電子鎖以實現一對多的對講機功能。

為了提醒探視人員或病員不要抽煙，在病房中安置有煙霧報警裝置，改模塊采用煙霧傳感器MQ-2對煙霧進行檢測，當檢測到煙霧時引發聲光報警，并通知護士人員來處理。

夜間自動照明模塊選用外購的熱釋紅外模塊，該模塊具有全自動感應功能，人一旦進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平，配合光敏電阻使用，在外界環境光線強的時候不工作，利用單片機實現為夜間活動的病員提供自動照明。

3　系統程序設計

系統程序包括護士站終端和病房終端兩個部分，主要是數據的發送接收和對數據的處理。

護士站終端的系統流程圖如圖4所示。根據串口接收到的數據判斷語音播放和文字顯示的內容。顯示程序主要包括LCD初始化、寫控制指令和寫顯示數據。語音部分先利用錄音程序將提示音錄在ISD1730芯片中的指定地址，需要播放語音時，發送播放地址指令，再發送播放指令。

病房終端的系統運行流程圖如圖5所示。護士終端的程序主要包括對各個模塊產生的信號進行處理，然后向護士終端發送，以及病房中顯示和提示音樂的處理。另外，對于DS1302和DS18B20器件需要相關的讀寫操作。

串行中斷的發送代碼：

4　仿真與調試

本系統采用proteus軟件進行仿真調試，仿真主要用于調試軟件部分，硬件調試必須與實際電路相結合，因為有些模塊在仿真中使用PC自身的硬件來驅動，故忽略了很多的細節，在實際電路中還需要增設外加驅動電路。另外，語音模塊ISD1730無法在仿真中實現，所以此模塊的軟硬件的調試都要在實際電路上實現。

在調試過程中也遇到過許多問題，例如DS1302芯片的三根數據線一定要加上拉電阻，否則阻抗太高就很容易造成數據傳輸不穩定，受到外界干擾，造成顯示數據亂跳的現象。在語音模塊的調試過程中，為使語音提示音的播放音量達到最大，利用軟件設置ISD1730的模擬通道配置寄存器（APC）選擇外接功放的電壓輸出，然后在加上功放電路。最后，在調試過程中要勇于嘗試，并且要有耐心，在實踐過程中積累大量的調試經驗，才能成功的將系統功能調試出來。

5　結語

經過不斷的調試與改進，該系統最終實現了預期的功能，護士終端實現了顯示、語音以及對講功能，病房終端實現了吃藥提示功能、體溫報警功能、點滴液面檢測功能、按鍵呼叫對講機通話功能、煙霧報警功能和夜間自動照明功能，護士終端與病房終端之間能實現信號的遠距離傳輸以及控制，并且具有交互的功能。該系統還能通過擴展外部存儲器以及IO口，添加更多的功能，為病員實現更加方便及時和智能的醫療服務。