基于單片機的病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計

摘要：利用單片機設(shè)計了病房呼叫系統(tǒng)，分析了硬件電路與軟件設(shè)計。該系統(tǒng)采用電源載波技術(shù)，利用系統(tǒng)的兩芯電源線，實現(xiàn)語音信號和呼叫信號的交換。系統(tǒng)主機由MCS8051單片機實現(xiàn)，呼叫分機選用PIC12C508單片機，顯示主控芯片選擇51類的AT89C2051單片機，通信方式采用串行異步半雙工通信方式。系統(tǒng)具有可靠性高、成本低、功能強大、安裝方便等優(yōu)點，具有較強的實用價值。
關(guān)鍵詞：病房呼叫系統(tǒng)；單片機；語音信號；數(shù)據(jù)通信

0 引言
病房呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方，用來聯(lián)系溝通醫(yī)護人員和病員的專用呼叫系統(tǒng)，是提高醫(yī)院護理水平的必備設(shè)備之一。病房呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危，歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時、準(zhǔn)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(yī)院病房呼叫系統(tǒng)，主要為兩大類：有線式和無線式。傳統(tǒng)的有線式病房呼叫系統(tǒng)往往采用集中式結(jié)構(gòu)，電源線、數(shù)據(jù)通信線、語音通信線分開傳輸，具有鋪設(shè)線路較多、成本高、安裝調(diào)試困難、實時性差、故障率較高等缺點。無線式病房呼叫系統(tǒng)不存在鋪設(shè)線路的問題，但是可靠性差，而且無線電波會干擾其它醫(yī)療儀器設(shè)備，目前大多數(shù)醫(yī)院不采用此類無線呼叫系統(tǒng)。
本文設(shè)計的是以單片機為核心的病房呼叫系統(tǒng)，整個系統(tǒng)只需一條兩芯屏蔽線，主機通過向各分機提供的電源線實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和語音通信，最多可容納100臺分機，采用多種軟、硬件抗干擾措施，使得系統(tǒng)抗干擾能力強、實時性好、可靠性高、成本低。

1 設(shè)計方案
該設(shè)計方案是由主機、分機和顯示三部分構(gòu)成。系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。主機主要是控制與各分機之間的通信與通話，使整個通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，具體包括將請求通話分機的分機號送到顯示控制板的主控芯片中進行顯示；無通話請求時控制顯示屏顯示時鐘；控制主機的通話、系統(tǒng)的復(fù)位以及系統(tǒng)自檢。分機主要是將自己的分機編碼號發(fā)送給主機，向主機發(fā)出通話請求，控制通話線路及復(fù)位本機。顯示分為兩部分，一是顯示控制板顯示呼叫過的分機號，由對應(yīng)的發(fā)光二極管顯示；對復(fù)位矩陣掃描并對該矩陣進行譯碼；通過復(fù)位按鈕將顯示復(fù)位。二是顯示屏顯示呼叫的分機號碼。通信方式采用串行異步半雙工通信方式。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 控制芯片的選取
主機控制芯片是整個系統(tǒng)的核心，它控制著系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、語音通信、信號顯示、時鐘顯示、故障自檢等功能。MCS-51系列單片機總線技術(shù)開放，開發(fā)、仿真設(shè)備多，價格低廉，同時該系列單片機進入市場的時間早，匯編語言指令書寫形式與Intel公司8位通用微處理器接近，很容易被接觸過Intel通用微處理器匯編語言的用戶所接受。因此，本設(shè)計采用的是MCS8051單片機。
分機控制芯片主要是控制分機的數(shù)據(jù)通信和給音頻鎖相環(huán)供電，控制任務(wù)比較簡單，因此在能保證完成設(shè)計功能的前提下考慮設(shè)計的成本；同時，分機是安裝在每個病床邊，要求體積不能太大。基于以上因素，本系統(tǒng)分機選用PIC12C508單片機作為控制器。

顯示主控芯片的選擇有多種方案，因為51類單片機有許多種，但由于系統(tǒng)設(shè)計要求是在滿足功能的前提下本著簡單實用與高性價比的原則，同時希望所選元器件體積小、編程方便。通過比較，顯示主控芯片選擇51類的AT89C2051，它能很好地滿足系統(tǒng)的功能需求。