單片機控制的多路呼叫系統(tǒng)設(shè)計
隨著信息技術(shù)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(jìn)程大大加快,醫(yī)院的信息化建設(shè)取得了很大進(jìn)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(wù),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(luò)化、自動化,實現(xiàn)全面信息共享已是大勢所驅(qū)。越來約多的醫(yī)院認(rèn)識到,只有通過信息化建設(shè),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(shè)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(shè)計方案
該系統(tǒng)利用單片機的雙機通信功能,設(shè)計出的具有呼叫、顯示、應(yīng)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(hù)人員與病人之間能及時準(zhǔn)確地進(jìn)行半雙工通信,達(dá)到既方便病人又方便醫(yī)護(hù)人員,更利于提高醫(yī)院護(hù)理水平的目的而設(shè)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(hù)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(jìn)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(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
2 多路呼叫系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件設(shè)計
2.1 主機硬件系統(tǒng)的設(shè)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(dá)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(yīng)答主機、子機呼叫、當(dāng)前惟一的呼叫。分析接收到的數(shù)據(jù),如果是子機應(yīng)答主機,子機應(yīng)答主機燈亮。如果是子機呼叫,根據(jù)標(biāo)志判斷是否是當(dāng)前惟一的呼叫,是當(dāng)前惟一的呼叫,則顯示當(dāng)前呼叫的床位號,向子機發(fā)出應(yīng)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(jìn)行擴展,顯示方式采用軟件控制。
單片機控制的多路呼叫系統(tǒng)設(shè)計
2.2 分機硬件系統(tǒng)的設(shè)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(yīng)答后,子機應(yīng)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(gòu)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(shè)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(jìn)行功能擴展。
2.3 通信方式的選取及通信接口設(shè)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(jìn)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(jìn)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(rèn)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行遠(yuǎn)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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換,另一片實現(xiàn)RS 232C-TTL電平的轉(zhuǎn)換。
2.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計
軟件是系統(tǒng)設(shè)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(jié) 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(shè)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。