51單片機(jī)在多路呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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(shí)施使醫(yī)院管理信息化的進(jìn)程大大加快，越來約多的醫(yī)院認(rèn)識(shí)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(yùn)行效益。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)方案

該系統(tǒng)利用單片機(jī)的雙機(jī)通信功能，設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)的。該系統(tǒng)適用于新老病房及門診，且能隨時(shí)擴(kuò)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(jià)的籌碼。該系統(tǒng)的核心是MCS-51多機(jī)半雙工通信，要求各子機(jī)僅能和主機(jī)通信，子機(jī)之間的通信要通過主機(jī)進(jìn)行，不允許子機(jī)之間通信，主要由主機(jī)系統(tǒng)、分機(jī)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(jì)和軟件設(shè)計(jì)

2.1  主機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

多路呼叫系統(tǒng)主要是根據(jù)MCS-51單片機(jī)的多機(jī)通信功能，將不同的床位編成有一定規(guī)律的代碼，主機(jī)根據(jù)接收到的代碼判斷床位的號(hào)碼，并向該床位發(fā)送指令，達(dá)到通信的目的。主機(jī)接收到子機(jī)送來的數(shù)據(jù)，其有效數(shù)據(jù)是子機(jī)應(yīng)答主機(jī)、子機(jī)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(jī)應(yīng)答主機(jī)，子機(jī)應(yīng)答主機(jī)燈亮。如果是子機(jī)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(hào)，向子機(jī)發(fā)出應(yīng)答指令。否則，主機(jī)將向該呼叫者發(fā)出線路忙的指令。主機(jī)硬件系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、數(shù)碼顯示、RS 232數(shù)據(jù)通信等電路組成。其主機(jī)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(gè)，可進(jìn)行擴(kuò)展，顯示方式采用軟件控制。



2.2  分機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

分機(jī)要求操作簡單，體積小，功能全，易于安裝調(diào)試。分機(jī)的主要功能是向主機(jī)發(fā)出呼叫信號(hào)，收到主機(jī)應(yīng)答后，子機(jī)應(yīng)答燈亮。分機(jī)硬件系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、鍵盤掃描電路、LED顯示電路、時(shí)鐘電路等構(gòu)成，其分機(jī)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(dú)立式鍵盤，為8路呼叫，也可設(shè)計(jì)為矩陣式鍵盤，可擴(kuò)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(shí)，AT89C51單片機(jī)的P1口接8155芯片進(jìn)行功能擴(kuò)展。[!--empirenews.page--]

2.3  通信方式的選取及通信接口設(shè)計(jì)

多路呼叫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信特點(diǎn)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?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中，要求數(shù)據(jù)的傳輸能同時(shí)在主機(jī)和分機(jī)之間進(jìn)行雙向傳輸，故不能采用單工方式，因?yàn)閱喂ねㄐ诺臄?shù)據(jù)只能往一個(gè)方向傳輸，同時(shí)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?yàn)槿p工方式需要2條獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道分別傳輸2個(gè)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(shí)用的原則，采用異步方式同步的同步方式。因?yàn)楫惒酵ㄐ懦Ｓ糜趥鬏斝畔⒘坎淮?，傳輸速度比較低的情況，但對系統(tǒng)的要求不高，容錯(cuò)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(gè)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(diǎn)對點(diǎn)雙機(jī)串行通信，這是因?yàn)槔脝纹瑱C(jī)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(jī)AT89C51提供的串行口，通過對單片機(jī)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(jī)為TTL電平，一片MAX232實(shí)現(xiàn)TTL-RS 232C電平的轉(zhuǎn)換，另一片實(shí)現(xiàn)RS 232C-TTL電平的轉(zhuǎn)換。

2.4  軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)程序和分機(jī)程序。而主機(jī)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(jī)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(hào)，并具有以下特點(diǎn)：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(cuò)號(hào)；以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)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。