学文网摘要:本系统为一种新型的医院智能呼叫系统。其以AT89C51单片机为控制核心、通讯则采用485总线,藉此实现医护人员与病人之间的远程快速应答。本系统的组成分别为办公室护理主机、485总线通讯声光报警、病房呼叫分机及LED显示。系统采用了主从分布式多机通讯,可通过分级处理来应对多个病房的呼叫,并且能实现远距离、多对一的呼叫功能,可使病人及时获得医护人员的救助,提高医院的工作效率。
关键词:RS485总线;AT89C51单片机;分机;智能呼叫
中***分类号:TP273.5 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02
一、引言
为了提高医院的工作效率,改善服务质量,医院智能呼叫系统逐渐成为各医院不可或缺的系统。医院智能呼叫系统是一种用于医院护士站护士与病床病人之间的呼叫、对讲的设备装置,可以使病人及时获得医护人员的帮助。
目前,医院里常见的采用布线方式的智能呼叫系统主要有三种。第一种采用总线制,这种系统的优点是结构简单、布线方便,缺点是容易出故障,如某一节点出现故障,则整个系统将会陷入瘫痪。第二种采用星形结构布线,这种系统的优点是易扩展、易维护、易管理、易排错,缺点是中心节点压力大,没有冗余,一旦中心节点出了问题,全网瘫痪。第三种则采用无线技术,这种技术的优点是安装简便,不受地点限制,缺点是信号比较容易受到外界干扰,如气候不好时,信号传递就会出现衰减甚至无法接收信号,而且主从机之间的直线距离不能太远,否则信号传递中极易出错。
本智能呼叫系统采用AT89C51单片机作为主机,AT89C2051作为分机,通讯系统则采用RS485总线,以此可实现医护人员与病人之间远程快速应答。
二、总体设计方案
(一)功能概述
系统主机和分机分别为AT89C51单片机和AT89C2051,其中主机安放在监控室,分机分别安放在各个病房。病房的呼叫按钮分别安装在各个病床的床头处,当病人需要帮助时,按下呼叫按钮,主机上就有数码显示(第一位显示响应优先级,第二位显示房间号,第三、四位显示床号),同时进行声光报警,监控室值班医生就可以根据显示信息对病人的需求进行分级分类处理。为了缩短信号传输距离,本系统采用主从式多机通讯,并且按照RS-485总线标准,提高了信号传输时抗共模干扰的能力。本系统可在互不干扰的前提下实现多点远距离呼叫,让医生能够根据呼叫级别优先处理重症病人。
(二)结构及工作原理
本系统由RS-485总线,主机和从机组成,其中主机上有声光报警、数码显示和键盘,从机上设置了键盘和指示灯。结构如***1所示。
系统采用模块化设计思想,主从式结构。系统工作原理如下:AT89C51主机向各个从机发送数据命令并接收从机传出的数据,然后根据病人的实际情况进行分类分级,再存入主机; 每台AT89C2051从机上都设置了按钮和指示灯。监控室主机与各病房从机之间按照RS-485总线标准进行通讯。当病人按下呼叫按钮时,从机上的指示灯点亮,同时主机有声光报警和数码显示。如果从机按钮被按下,则主机会接收到相应信息,医生得到通知去处理后,指示灯熄灭,否则主机会一直进行声光报警。
三、硬件电路设计
(一)主机部分的设计
1.显示及键盘部分
主系统主机的控制核心为AT89C51,并且采用LED静态数码显示,共阳极连接,LED驱动采用74HC595。
键盘采用***式按键设计。主机则设有4种按键:数字键、确认键、设置键和响应键,其作用分别为:数字键,实现数字输入的功能;确认键,对设置完的信息进行确认;设置键,根据病人病情进行响应的优先级设置;响应键,医生按下该键可通知病人其呼叫已获得响应,医护人员很快会到达。
2.看门狗电路
本系统记忆存储元件采用X25045,报警信息、系统参数等信息都不会因为电源失去而变动,大大增强了系统的可靠性和安全性。
3.声光报警系统
当呼叫按钮被病人按下,主机处会进行声光警报。报警电路扬声器和555电路组成。当系统正常运行时,AT89C51的P2.0端输出高电平经反相器后为低电平,扬声器不发声,555未启动。当主机接收到报警信号时,AT89C51的P2.0输出低电平,经反相器后为高电平,此时555振荡,报警器进行报警,同时发光二极管经过三极管驱动后发光。报警电路原理***如***2所示。
(二)从机部分的设计
从机部分采用74LS164驱动发光二极管作为指示灯,并以 AT89C2051为核心,最大限度的优化了硬件结构,减小了系统体积。
***2报警电路原理***
每个病房由一台从机控制,若病房安置四张病床,则需要设置4个按钮。从机工作原理如下:当病人按下呼叫按钮之后,该床位指示灯点亮,医护人员在护理室作出应答,则指示灯熄灭,若医护人员未应答,则指示灯一直点亮。***3为从机接口电路***。
(三)通信系统RS-485
系统通信方式采用多点总线结构的RS-485,即将RS-485收发器置于主从机的通信电路中,组成RS-485通信网。主机与从机间通信方式为通过主线串行,这种通信方式结构简单,可以有效控制成本,而且由于采用了差动传输方式,其抗干扰能力强,可靠性高,传输距离和数据传输速率均可获得很大提高。
1.RS-485收发器
***4为主从式控制系统的RS-485半双工网络。从机的设计数量最大为32个。
2.MAX485接口电路与单片机
***5为MAX485与单片机接口电路, DI和RO分别连接数据发送端TXD(P3.1)和AT89C51内部串行口的数据接收端RXD(P3.0),能端 和DE分别占用两根I/O口线,若将他们连接起来用一根I/O口线控制,则无法使用关机模式。并且可以利用高速光电耦合器加以隔离,以增强抗干扰性,提高通信质量。
常态时,主从机分属接收和发射状态。当有呼叫信号时,从机发送数据到主机;主机接收后,发送响应信号到对应从机。
四、系统软件设计
本系统软件部分采用了模块化设计。主要组成为主机主程序,从机主程序,主机通讯子程序,从机中断服务子程序等。
主机主程序用于定时器T1初始化、串行口初始化和传递主机通讯子程序所需入口参数,从机主程序用于定时器T1初始化、串行口初始化和中断初始化,主机通讯子程序用于主机和从机间数据块的传送,从机中断服务子程序用于对主机的通讯。
五、结论
系统控制核心为AT89C51单片机、通讯采用了485总线,从而实现病房与医护人员之间的多对一远程呼叫及快速响应功能。本系统性能可靠、结构简单、成本低廉,是医院不可缺少的监护设备,也是医院提高工作效率和服务质量的有效措施之一。
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