学文网摘 要:在分析国内外医院护理系统的现状基础上设计了基于DTMF的医院护理呼叫对讲系统,该系统主要以单片机AT89C52为核心,采用DTMF信号发送、DTMF信号接收、LED发光二极管、LED数码管显示等电路以及相应的控制程序,实现了通过电话拨号进行呼叫、显示、呼叫提示、查询、对讲及护理级别的设置和删除等功能。该样机经过实验运行验证了其有效性和实用价值,并已投入小批量试生产,具有良好的推广应用前景。
关键词:AT89C52; DTMF; 呼叫; 医院护理
中***分类号:TP274 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)13-0143-03
Design of Hospital Nursing and Calling Talk System
ZHOU Li-hong, XU Chang-hua
(Department of Electronic Engineering, Huaian College of Information Technology, Huaian 223003, China)
Abstract: A nursing and calling talk system based on DTMF was designed through analyzing the status of hospital nursing system at home and abroad, which mainly consists of AT89C52 single chip, DTMF signal transmission, LED, LED digi-tal display and other peripheral circuits, as well as its corresponding control procedures, the functions of call, display, call prompting, inquiry and callback by dialup, the setting and deletion of nursing level are realized. It has practical value, good expansion and application prospect.
Keywords: AT89C52; DTMF; call; hospital care
0 引 言
医院护理呼叫系统是现代化医院实现信息化、现代化管理的重要组成部分,可以有效地提升医院形象,强化机构管理,保证服务质量[1]。如何利用先进的信息技术为医院服务,更大程度地提高医院的服务质量,是医院信息化建设中的一个重要着眼点。本文设计的呼叫系统,大大降低了医护人员的劳动强度,提高了医院的工作效率和服务水平,增强了医院的竞争实力,节约了管理成本,使机构管理变得更加顺畅[2]。
1 DTMF的呼叫对讲系统工作原理
整个系统示意***如***1所示。系统的主机与分机都采用单片机控制,主机通过单总线方式[3]与各病床相连,具有呼叫对讲功能。分机呼叫主机时,接受器将分机发来的DTMF信号编码成4位二进制码送入单片机内部,主机通过解码器接收分机并译码后,控制振铃电路、LED显示与发光二极管指示进行声光提示,话机摘机后便可通话;主机呼叫分机时,分机接收到主机拨打的号码后,号码与各自所固有的号码相比较,如果号码相同,则接通电话机通话。本系统的走廊显示屏可以显示呼位号,当前呼叫个数,呼叫护理级别,无呼叫时显示实时时间。
***1 基于DTMF的医院呼叫对讲系统示意***
2 DTMF信号的介绍
双音多频传输(Dual Tone Multi-Frequency,DTMF)是一种新型的拨号信息的传输方式[3],它利用两个音频的组合来对一个拨号键进行编码,其中两个音频分别来自不同的频率组:低频组(697～941 Hz)和高频组(1 209～1 633 Hz),每组频率包括4个不同的频率,它们构成16种组合,代表了0～9,*,#,A,B,C和D键,如表1所示。
表1 DTMF编码
数字键盘1 209 Hz1 336 Hz1 477 Hz1 633 Hz
697 Hz123A
770 Hz456B
852 Hz789C
941 Hz0*#D
3 系统的硬件设计
本呼叫对讲系统在机构上可分为三个区,即医护人员值班室、走廊和病房[4]。主机、电话机和显示及指示屏都安装在医护人员值班室,走廊上安装有LED数码管,分机安装在病房。系统原理框***如***2所示。
***2 系统组成原理框***
3.1 系统工作原理
主机是整个系统的核心,它一方面负责分机与电话机号码的接收与发送,另一方面控制分机与电话机的接通与断开,据病人的病情,设置特护、1级、2级三种护理级别,控制床位与时间显示、级别与呼叫指示、摘挂机检测电路及显示屏的显示等。
在系统中,分机呼叫主机时,接收器将分机发来的DTMF信号进行编码,译成4位二进制码并进入单片机内部,发送器再将数据总线上的4位二进制码译解成DTMF信号输出;主机将发送的数据进行存储;CPU的数据锁存后通过译码器译出对应的数码与位码,由数码管显示分机号码与时间;电话机摘机应答后,CPU检测到摘机信号,振铃信号清除,主机与分机通话,通话完毕主机挂机。主机呼叫分机时,电话机摘机后,CPU通过DTMF解码后接收到所拨分机号后,将此分机号发给分机;如果几个分机同时拨打主机,主机接听护理级别高的分机并与之通话,普通护理级别只做显示指示处理[5]。
3.2 系统主要硬件设计
3.2.1 DTMF信号发送电路
DTMF发送电路主要是由HT9200A/B承担[6],它将主机送来的8421码编成DTMF信号经放大处理后传送给分机或电话机。发号电路如***3所示。
***3 发号电路原理***
3.2.2 DTMF信号接收电路
收号电路是将电话机送来的DTMF信号译解成4位二进制码,以便主机读取。它实质是一个解码的过程,DTMF信号的解码主要由MT8870承担。MT8870与AT89C52[7]单片机接口电路如***4所示。
***4 主机收分机电路
其工作原理如下:MT8870如接收到一有效的DTMF信号,EST端首先变为高电平,经积分电路使控制输入端ST升高。若ST端电平低于门限电平时,MT8870内部的4位二进制代码保持不变,STD端保持低电平;若ST端高于门限电平,MT8870内部的4位二进制代码被更新,STD输出由低电平变为高电平,向AT89C52发出中断申请,通知单片机主控台现在已有控制信息发出,AT89C52接到中断申请后,送到MT8870的STD,STD端做出相应的反映,并通过P0.0～P0.3读取MT8870的译码数据,根据译码数据内容相应控制显示器、发光二极管等的显示及指示。而无效的DTMF信号(电话线杂音、人们的语音信号等)或DTMF信号连续失真是不会引起MT8870的STD端变化的[8]。
3.2.3 摘、挂机检测电路
电话机在待机状态下,40 V直流电源是供电话机线路板使用的工作电压。实际上摘机后电话机两端电压只需6～12 V左右,剩余电压都落在电话机远程通信线路上了。本装置由于线路很近,其阻值很小,因此设置有恒流源电路来代替电话机的远程通信电路的高电阻值[9]。这就是如***5所示的摘、挂机电路。
由R1,R2,Q1,D1组成恒流源电路,其电流为(VD1-VBE1)/R2,该电流经D2,D3,D4正向稳压产生2.1 V的电压给GD1光电耦合器提供发光能源,待机状态(挂机)下电话机的HUAJI1和HUAJI2节点开路,恒流源电路和光耦电路均不工作,光耦截止,经U1A,U1B输出高电平;工作状态(摘机)下电话机的HUAJI1和HUAJI2节点形成通路,恒流源电路和光耦电路开始工作,光耦左侧电流为(VD2+VD3+VD4-VGD1)/R3=(0.7+0.7+0.7-1.8)/120=2.5 mA,满足光耦工作条件(1～50 mA),其内部发光二极管发光,光电三极管导通,经U1A,U1B输出低电平。可见,摘机和挂机能分别使U1B输出不同的电平,以便使单片机区别出电话机的摘挂机状态。恒流源电路使得电话机在摘机状态下的工作电流始终保持在(VD1-VQBE1)/R2=(12-0.7)/1.5=7.5 mA,满足电话机正常工作条件。单片机通过检测INT1的高低电平来判断摘挂机[10]。
***5 摘、挂机检测电路
3.2.4 语音通话电路
***6是主机向分机发送通话信号的放大电路,采用LM386低电压音频功率放大器。
4 结 语
本文的研究主要侧重于设计一个实用、低成本的病房护理呼叫对讲系统,应该说通过一系列的努力已经 达到了设计目标。但是对医院护理呼叫系统的研究是一个不断向前发展的课题,因此需要在此基础上进一步研究,力求使系统更加完善,增加如广播功能、语音报号功能、输液完毕警告等功能。
***6 通话电路
参考文献
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[2]张华林.无线病房呼叫系统的设计[J].国外电子元器件,2004,25(4):22-25.
[3]雷学堂,冯杰.基于单片机实现的单总线病房对讲系统[J].山东理工大学学报,2007,11(6):97-99.
[4]王艳茹,邬春明.基于低压电力线载波技术的病房呼叫系统[J].电子技术应用,2005(9):13-15.
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