基于單片機控制的多路呼叫系統(tǒng)設計

隨著信息技術的發(fā)展與醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的深化改革，國家金衛(wèi)工程的實施使醫(yī)院管理信息化的進程大大加快，醫(yī)院的信息化建設取得了很大進展。醫(yī)療行業(yè)面對激烈競爭的市場，需要為病患者提供更人性化，更合理的服務，醫(yī)療資源的共享和信息化流程的簡化，醫(yī)療部門辦公網(wǎng)絡化、自動化，實現(xiàn)全面信息共享已是大勢所驅。越來約多的醫(yī)院認識到，只有通過信息化建設，逐步建立信息化醫(yī)院和醫(yī)療企業(yè)，才能支持醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展，從而大力提高醫(yī)院綜合效益和運行效益。因此，設計一個支持醫(yī)院病床呼叫，具有一條線纜傳輸多路呼叫信息的功能的系統(tǒng)，是非常必要的。

1 多路呼叫系統(tǒng)整體設計方案

該系統(tǒng)利用單片機的雙機通信功能，設計出的具有呼叫、顯示、應答等功能的多路呼叫系統(tǒng)，就是為滿足中小型醫(yī)院中，醫(yī)護人員與病人之間能及時準確地進行半雙工通信，達到既方便病人又方便醫(yī)護人員，更利于提高醫(yī)院護理水平的目的而設計的。該系統(tǒng)適用于新老病房及門診，且能隨時擴充床位及遷移。針對目前整體化護理要求，取消了通話功能，便于任何情況都能到床邊交流。其優(yōu)異的性能及高度靈活性，是床邊的呼叫系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，是醫(yī)院提高身價的籌碼。該系統(tǒng)的核心是MCS-51多機半雙工通信，要求各子機僅能和主機通信，子機之間的通信要通過主機進行，不允許子機之間通信，主要由主機系統(tǒng)、分機系統(tǒng)、通信接口3部分組成。其系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

2 多路呼叫系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設計和軟件設計

2.1 主機硬件系統(tǒng)的設計

多路呼叫系統(tǒng)主要是根據(jù)MCS-51單片機的多機通信功能，將不同的床位編成有一定規(guī)律的代碼，主機根據(jù)接收到的代碼判斷床位的號碼，并向該床位發(fā)送指令，達到通信的目的。主機接收到子機送來的數(shù)據(jù)，其有效數(shù)據(jù)是子機應答主機、子機呼叫、當前惟一的呼叫。分析接收到的數(shù)據(jù)，如果是子機應答主機，子機應答主機燈亮。如果是子機呼叫，根據(jù)標志判斷是否是當前惟一的呼叫，是當前惟一的呼叫，則顯示當前呼叫的床位號，向子機發(fā)出應答指令。否則，主機將向該呼叫者發(fā)出線路忙的指令。主機硬件系統(tǒng)由AT89C51單片機、數(shù)碼顯示、RS 232數(shù)據(jù)通信等電路組成。其主機系統(tǒng)電路原理圖如圖2所示。這里的顯示電路為2位，如果呼叫方大于100個，可進行擴展，顯示方式采用軟件控制。

2.2 分機硬件系統(tǒng)的設計

分機要求操作簡單，體積小，功能全，易于安裝調(diào)試。分機的主要功能是向主機發(fā)出呼叫信號，收到主機應答后，子機應答燈亮。分機硬件系統(tǒng)由AT89C51單片機、鍵盤掃描電路、LED顯示電路、時鐘電路等構成，其分機系統(tǒng)電路原理圖如圖3所示。圖3所示鍵盤掃描電路采用獨立式鍵盤，為8路呼叫，也可設計為矩陣式鍵盤，可擴展為64路呼叫。如果呼叫方更多，可接入8155芯片除PA0口之外的PB0口和PC0口。同時，AT89C51單片機的P1口接8155芯片進行功能擴展。

2.3 通信方式的選取及通信接口設計

多路呼叫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信特點是：通信距離較長，傳輸線要求盡量少，傳輸速度要求不高，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量少。根據(jù)串行通信與并行通信的比較，該系統(tǒng)選用串行通信。在確定了串行通信后，就要確定串行通信方式。串行通信有3種方式：單工方式、半雙工方式、全雙工方式。該系統(tǒng)采用半雙工方式，因為在該系統(tǒng)中，要求數(shù)據(jù)的傳輸能同時在主機和分機之間進行雙向傳輸，故不能采用單工方式，因為單工通信的數(shù)據(jù)只能往一個方向傳輸，同時系統(tǒng)要求只能用1條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)的傳輸，因而不能采用全雙工的通信方式，因為全雙工方式需要2條獨立的數(shù)據(jù)通道分別傳輸2個相反方向的數(shù)據(jù)流，所以通信方式只能選用半雙工通信方式。

為了保證系統(tǒng)各部分之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息能被正確地接受到，在確定了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通信方式后，還需要規(guī)定一種數(shù)據(jù)通信雙方都認可的同步方式，有同步方式同步和異步方式同步2種。這里結合系統(tǒng)要求本身，本著可靠實用的原則，采用異步方式同步的同步方式。因為異步通信常用于傳輸信息量不大，傳輸速度比較低的情況，但對系統(tǒng)的要求不高，容錯性好，傳輸可靠，這些正是該系統(tǒng)的要求。

此外，由于系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位數(shù)據(jù)，根據(jù)串行口的工作方式，選擇方式1，即8位異步數(shù)據(jù)接收器／發(fā)送器。綜合以上4個方面的敘述可知，該系統(tǒng)的通信方式選用串行異步半雙工通信的方式，串行口工作方式1，即采用具有RS 232C標準的點對點雙機串行通信，這是因為利用單片機本身的串行口，其數(shù)據(jù)傳輸距離不超過1.5 m，而采用RS 232C標準可以進行遠距離傳輸。該系統(tǒng)采用單片機AT89C51提供的串行口，通過對單片機功能寄存器SCON和PCON設置，來控制串行口的工作方式及傳輸波特率。

在AT89C51的發(fā)送端TXD、接收端RXD，采用RS 232C電平傳輸，采用2片電平轉換芯片MAX232，由于單片機為TTL電平，一片MAX232實現(xiàn)TTL-RS 232C電平的轉換，另一片實現(xiàn)RS 232C-TTL電平的轉換。

2.4 軟件系統(tǒng)設計

軟件是系統(tǒng)設計的靈魂，其在系統(tǒng)中的作用無可取代。該系統(tǒng)的軟件主要包括2方面：主機程序和分機程序。而主機程序又包括LED數(shù)碼顯示程序、串行數(shù)據(jù)傳輸程序(包括接收程序和發(fā)送程序)；分機程序包括鍵盤掃描程序、串行數(shù)據(jù)傳輸程序(包括接收程序和發(fā)送程序)、顯示程序等。

3 結 語

該呼叫系統(tǒng)經(jīng)過測試，確保能正確傳輸及顯示呼叫信號，并具有以下特點：傳輸距離工程上不受限制；極低頻率低，無電磁發(fā)射，功耗極低；抗干擾性好，無錯號；以單片機為核心設計，所用器件數(shù)量少，成本低，生產(chǎn)調(diào)試簡便；可通過8155芯片實現(xiàn)功能擴展。但該呼叫系統(tǒng)對電路制作工藝要求較高，軟件編程工作量大。