常書惠

（濟(jì)南職業(yè)學(xué)院 電子工程系，山東 濟(jì)南 250000）

病房呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方，用來聯(lián)系溝通醫(yī)護(hù)人員和病員的專用呼叫系統(tǒng)，是提高醫(yī)院護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。病房呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危，歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡便可行、利于推廣。

目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)，主要為兩大類：有線式和無線式。傳統(tǒng)的有線式病房呼叫系統(tǒng)往往采用集中式結(jié)構(gòu)，電源線、數(shù)據(jù)通信線、語音通信線分開傳輸，具有鋪設(shè)線路較多、成本高、安裝調(diào)試?yán)щy、實(shí)時(shí)性差、故障率較高等缺點(diǎn)。無線式病房呼叫系統(tǒng)不存在鋪設(shè)線路的問題，但是可靠性差，而且無線電波會(huì)干擾其它醫(yī)療儀器設(shè)備，目前大多數(shù)醫(yī)院不采用此類無線呼叫系統(tǒng)。

本文設(shè)計(jì)的是以單片機(jī)為核心的病房呼叫系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心控制器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和語音通信，實(shí)時(shí)性好、可靠性高、成本低。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

核心單片機(jī)STC89C52RC來控制各個(gè)模塊的工作。通過病床按鈕送給語音報(bào)警模塊信號，使語音報(bào)警模塊播報(bào)，同時(shí)通過12864液晶屏將信息顯示出來。系統(tǒng)主要有四部分組成，語音模塊，按鍵模塊，STC89C52最小系統(tǒng)和液晶顯示部分。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 核心控制器

圖2 單片機(jī)與WT588D模塊連接示意圖

該系統(tǒng)采用89C52單片機(jī)作為核心控制器件，控制語音模塊、顯示模塊、蜂鳴器報(bào)警等模塊。圖2是該系統(tǒng)中核心單片機(jī)與WT588D語音模塊連接線路示意圖。

2.2 WT588D 模塊

WT588D模塊的工作電壓是DC2.8～3.6V，支持插入靜音模式，插入靜音不占用SPI-Flash內(nèi)存的容量，一個(gè)地址位可插入10ms～25min的靜音。語音模塊及編程器如圖3所示。

圖3 WT588D語音模塊及編程器

該模塊有多種控制模式：3×8按鍵組合控制模式下能以脈沖可重復(fù)觸發(fā)的方式觸發(fā)24個(gè)地址位語音，所觸發(fā)地址位語音可在0～219之間設(shè)置；一線串口控制模式可通過發(fā)碼端控制語音播放、停止和音量大小調(diào)節(jié)，或者直接觸發(fā)0～219地址位的任意語音，發(fā)碼速度600us～2000us；三線串口控制模式下，能控制語音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā)0～219地址位的任意語音，三線串口控制控制端口擴(kuò)展輸出可以擴(kuò)展輸出8位，進(jìn)行模式下切換時(shí)，能讓上一個(gè)模式的最后一種狀態(tài)保持著進(jìn)入下一個(gè)模式。有PWM和DAC兩種輸出方式，PWM輸出可直接推動(dòng)0.5W/8Ω的揚(yáng)聲器，DAC輸出外接功放，音質(zhì)好。在該系統(tǒng)中選用的是三線串口模式。

2.3 液晶顯示模塊

圖4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖

采用了12864液晶顯示模塊在播報(bào)的同時(shí)顯示緊急呼叫人員的病床號。該模塊自帶兩種字號的漢字庫字庫以及兩種字號的ASCII碼西文字庫；并且自帶基本繪圖功能，包括畫點(diǎn)、畫直線。此外該模塊還自帶有直接數(shù)字顯示。模塊為串行SPI接口，接口簡單，MCU均可進(jìn)行方便簡單的接口操作。

2.4 病房溫度檢測模塊

病房溫度檢測采用DS18B20單總線數(shù)字式智能型傳感器，直接將溫度物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳送到單片機(jī)。DS18B20數(shù)字式智能型溫度傳感器對于實(shí)測的溫度提供了9～12位的數(shù)據(jù)和報(bào)警溫度寄存器，它的測溫范圍為-55℃～+125℃，其中在-10℃～+85℃的范圍內(nèi)的測量精度為±0.5℃。

2.5 其他電路

系統(tǒng)時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，該芯片是一種高性能、低功耗、帶RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 2.5V～5.5V。

報(bào)警電路采取簡單的報(bào)警方式來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，通過讓PNP三極管8550工作在飽和截止的狀態(tài)來達(dá)到控制蜂鳴器的效果。同時(shí)增加了發(fā)光二極管的亮滅達(dá)到提示的效果，電路簡單易行。

電源部分采用交流供電并通過整流橋后，采用LM7805芯片為控制、顯示及語音等各模塊提供電源。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程（見圖4）

4 系統(tǒng)調(diào)試和測試

按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和MCU與WT588D連接電路搭接好電路。該系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)病房床位數(shù)的多少將病床號通過語音軟件按地址寫好，并通過語音編程器寫入模塊。這樣每個(gè)病床號對應(yīng)一個(gè)語音地址，病人床頭對應(yīng)的是按鍵矩陣，病人按下按鍵的同時(shí)向核心單片機(jī)發(fā)送呼叫命令，核心單片機(jī)接到呼叫命令就會(huì)調(diào)取相應(yīng)地址存放的病床號進(jìn)行播報(bào)，同時(shí)輸出到12864液晶顯示屏進(jìn)行顯示。護(hù)士站人員聽到后應(yīng)按鍵應(yīng)答，如緊急呼叫超過3分鐘無人應(yīng)答就會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。

緊急呼叫是特殊情況下的呼叫，在正常情況下液晶顯示模塊顯示年月日期、具體時(shí)間以及病房溫度，在有緊急呼叫情況下顯示呼叫情況，并同時(shí)播報(bào)或蜂鳴器報(bào)警。

部分程序如下：

該病房呼叫系統(tǒng)可以根據(jù)使用的病房大小，床位數(shù)的多少，方便地通過語音編程器寫入WT588D模塊，整個(gè)電路簡單實(shí)用、體積小、功耗低，方便對系統(tǒng)進(jìn)行修改、功能升級以及進(jìn)行測試和調(diào)試。

［1］王月愛.單片機(jī)控制的多路呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010，10.

［2］沈科杰.基于 AT89C52 的智能家庭語音報(bào)警系統(tǒng)研究[J].安防科技，2010，2.

［3］阮文濤，等.基于 CAN 總線的醫(yī)療呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技廣場，2011，5.