基于PIC單片機的新型醫(yī)用呼叫對講系統(tǒng)設計

3．2 主機發(fā)碼方式
主機發(fā)碼采用變長占空比發(fā)送碼元，其中1：1的占空比表示0碼元，而若占空比為3：1則表示碼元1，主機發(fā)碼示意圖如圖8所示。

3．3 通信協(xié)議
為保證通信過程的可靠性，特制定如下通信協(xié)議：主機發(fā)碼數(shù)據(jù)格式規(guī)定為：控制命令+分機地址，每次發(fā)送11位數(shù)據(jù)，其中bit11～bit9為是命令碼，低字節(jié)為指定分機的號碼。主機發(fā)碼時，先發(fā)起始信號，分機識別到起始信號后開始收碼。分機的號碼存儲在各自E2PROM里，初始值均設為0，主機可對其在線編碼，收到主機的改號命令，所有分機的LED指示燈點亮，提示用戶按鍵，修改成功后將返回主機一個確認信號，否則將超時退出而不作處理。分機只有在主動呼叫或識別到主機的起始信號后才被喚醒，平時處于睡眠狀態(tài)，因此極大地節(jié)省了功耗。
主機查詢時，每查詢一個分機后，都先檢測是否有摘機，若摘機將會執(zhí)行摘機流程。所有分機的忙標志從剛開始查詢時就會被置位，此不允許分機呼叫時再發(fā)碼，此時分機呼叫主機仍能檢測到，只是總線上沒有方波傳輸，因此保證了通信的穩(wěn)定性。
主、分機進行語音通信時，其他分機仍可以發(fā)出呼叫，由于請求信號的方波是100 kHz，而語音頻率范圍為0．3～3．4 kHz，主機在電話掛機的狀態(tài)下才查詢呼叫的分機，不會相互干擾，因此語音信號和數(shù)字信號可以同時在總線上傳輸。分機呼叫時發(fā)送100 kHz方波到總線，主機由收到電路檢測到低電平，觸發(fā)中斷進行收碼，然后主機將先屏蔽此呼入中斷，再開始按病床護理等級的高低依次查詢，若查詢到該分機，就回復應答信號，沒有呼叫的分機不做應答。查詢完以后恢復呼入電平中斷，并發(fā)送命令通知分機復位的忙標志位。

4 主分機軟件設計與實現(xiàn)
4．1 工作流程
系統(tǒng)主機、分機通信軟件主要包括發(fā)送和接收2部分，分發(fā)送模塊和主機收碼流程分別如圖9和圖10所示。每個分機需包含分機地址碼，廣播機標志位，這些信息均存儲在E2PROM中，當?shù)谝淮螁臃謾C后，寫入初始值，以后只從指定地址讀取分機信息。地址分配如表1所示。

為了保證發(fā)碼的準確性，使波形更加精確，在發(fā)碼模塊采用了匯編語言提高，并通過參數(shù)控制發(fā)碼周期，發(fā)送100 kHz的方波，精確到微秒級，經(jīng)實驗測得頻率誤差小于5％。收碼均用定時器讀取。由于主機采用變長編碼，因此分機解碼過程需要根據(jù)協(xié)議進行1或O門限判決；主機解碼主要由鎖相環(huán)集成芯片LM567完成，加上分機回復碼只分有無回復二種。
4．2 系統(tǒng)穩(wěn)定性
此系統(tǒng)很好解決了呼叫與請求總線的沖突，由于主機總是從1號分機查詢到最后一個，主機在查詢時分機都不能發(fā)100 kHz的方波，因此總線不會受到干擾，誤碼率大大降低，且不會遺漏分機請求，即使出現(xiàn)100個分機同時呼叫這種極端情況，主機也能一一響應。主機采用變長編碼，分機用碼時采用定時器讀取，配以計數(shù)的狀態(tài)機，使CPU能準確解碼，而且能夠消除毛刺帶來的影響，保證了收碼的準確性。主機和分機在主循環(huán)中同樣采用狀態(tài)機，用全局變量在各狀態(tài)間切換并用變量及標志位控制，合理地分配CPU資源，能夠及時處理最緊急事件。主機電話掛機還能復位輸入的變量，即使操作失誤，仍能通過掛機來取消。

5 結(jié)語
該系統(tǒng)采用載波技術(shù)，實現(xiàn)了兩線無極性連接，使安裝施工變得十分簡單。分機采用低功耗穩(wěn)壓電源和PIC單片機，使分機具有較低功耗，從而系統(tǒng)具有較好的擴展性。主機與分機通信距離大于等于1 000 m，分機數(shù)大于等于100，能滿足各種規(guī)模醫(yī)院的要求，并預留了接口與PC進行通信。在通信穩(wěn)定的基礎上，使用了經(jīng)濟實惠的芯片，具有安裝布線簡單，便于檢測維修，節(jié)約設計成本等優(yōu)點。本文研發(fā)的樣機已經(jīng)經(jīng)過實驗運行驗證了其有效性和實用價值，并已投入小批量試生產(chǎn)，具有良好的推廣應用前景。