盧進(jìn)軍

（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院，漢中 723001）

危重病人幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

盧進(jìn)軍

（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院，漢中 723001）

介紹了一種以無線遙控手柄發(fā)送模塊、無線接收電路模塊、單片機(jī)模塊、LCD顯示模塊、聲光報(bào)警模塊及程序下載接口等部分組成的醫(yī)院危重病人幫助系統(tǒng).利用單片機(jī)控制并處理數(shù)據(jù)，功能強(qiáng)大，并且易于擴(kuò)展.護(hù)理人員可以通過此系統(tǒng)對(duì)危重病人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，滿足病人在語言不方便交流的情況下生活方面的需求，一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報(bào)警信號(hào)在遠(yuǎn)距離的監(jiān)護(hù)人員終端上顯示病人的迫切需求，使于迅速采取應(yīng)急措施.

STC89C52；無線；PT2272；LCD

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)服務(wù)性行業(yè)的要求也越來越高，行業(yè)間的競爭也越來越激烈.當(dāng)今國內(nèi)各種大大小小的醫(yī)院絕大多數(shù)還是在使用有線的呼叫系統(tǒng)，而有線的呼叫系統(tǒng)由于布線復(fù)雜、價(jià)格昂貴、不可移動(dòng)、有礙美觀、難修復(fù)等弊端而逐漸跟不上服務(wù)質(zhì)量，已經(jīng)落后時(shí)代.醫(yī)院急需一款便捷，高性能的呼叫系統(tǒng).

針對(duì)需要本文設(shè)計(jì)了一種危重病人幫助系統(tǒng)，在病人需要幫助的時(shí)候，只需要觸摸鍵盤上的按鈕，其所需幫助的信息就會(huì)經(jīng)過無線發(fā)送模塊發(fā)送出去，無線接收模塊接收到信息后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)在顯示器上顯示病人的需求信息，護(hù)理人員看到病人的信息后會(huì)及時(shí)給予病人幫助.

1 方案論證與比較

1.1 主機(jī)選擇

方案1：采用單片機(jī)控制，成本較低，處理速度較快，增加多路也易于實(shí)現(xiàn)［1］.在設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過串口在顯示器隨機(jī)產(chǎn)生十以內(nèi)加減法題目［2］.采用語音報(bào)警，可使醫(yī)生或護(hù)士聽到報(bào)警信息，并在顯示屏上顯示相關(guān)信息，可通過主機(jī)直接解警.方案2：采用PC機(jī)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行控制，其優(yōu)點(diǎn)在顯示界面和方法多，編程格式靈活，如采用JAVA、VB或用LabVIEW等，比較美觀.通信接口需采用機(jī)內(nèi)的RS－232，實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸.方案1比較有利于從機(jī)設(shè)計(jì)，成本低，易于實(shí)現(xiàn)，故而選擇前者.

1.2 無線收發(fā)模塊選擇

對(duì)于無線收發(fā)模塊，對(duì)比美國ACM公司單片發(fā)射芯片ACMTX16、無線調(diào)幅發(fā)射模塊YCF500－1和臺(tái)灣普城公司的PT2262／PT2272，從便于測量的角度出發(fā)，選擇了普城公司的PT2262／PT2272芯片來完成無線收發(fā)功能.

1.3 顯示模塊的選擇

本系統(tǒng)顯示模塊采用具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)的LCD1602.液晶顯示模塊LCD1602在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單＋5V電源供電，外圍電路配置簡單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比.

1.4 點(diǎn)滴呼叫模塊的選擇

采用光電傳感器檢測點(diǎn)儲(chǔ)液瓶液面信號(hào).發(fā)光二極管發(fā)射的平行光束穿過茂菲氏滴管投射到光敏三極管的感光面上，在沒有液體時(shí)，光敏三極管接收到的光照度最大，產(chǎn)生的光電流也最大，相反使光敏三極管產(chǎn)生的光電流減小.在低液面的情況下，進(jìn)氣所形成上升氣泡在液面的聚集與運(yùn)動(dòng)，使平行光束的發(fā)散效應(yīng)明顯增強(qiáng)［3］.

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由無線遙控手柄發(fā)送模塊、無線接收電路模塊、單片機(jī)模塊、LCD顯示模塊、聲光報(bào)警模塊及程序下載接口等部分組成［4］.根據(jù)前面所述的各單元電路的設(shè)計(jì)情況，綜合考慮后系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示.

圖1 整體設(shè)計(jì)框圖

2.1 單片機(jī)模塊

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器.具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash、512字節(jié)RAM、內(nèi)置4KB EEPROM全雙工串行口等.STC89C52在空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作.掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止.最高運(yùn)作頻率35 MHz，6T／12T可選［5］.

2.2 無線收發(fā)模塊

無線接收有兩種，一種是超再生接收，一種是超外差接收.本設(shè)計(jì)選用超外差接收.收發(fā)系統(tǒng)用到的收發(fā)模塊是由兩個(gè)單工的500m無外殼315MHz發(fā)射板9805－2K和315MHz無線超外差插針式鎖存型接收板9903B組成一個(gè)無線收發(fā)系統(tǒng).

2.3 編解碼芯片

PT2262／2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262／2272最多可有12位（A0－A11）三態(tài)地址端管腳（懸空、接高電平、接低電平），任意組合可提供531441地址碼、PT2262最多可有6位（D0－D5）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路.

2.4 LCD液晶顯示模塊

LCD1602是一種用5X7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示模塊，和單片機(jī)AT89C51直接接口［6］，電路如圖2所示.

圖2 LCD顯示模塊圖

2.5 點(diǎn)滴呼叫模塊

當(dāng)儲(chǔ)液瓶液面過低，需要更換或其他幫助時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該功能由儲(chǔ)液瓶液面檢測電路實(shí)現(xiàn).液位檢測是指輸液時(shí)，當(dāng)液面低于給定的輸液位置時(shí)，認(rèn)為輸液過程己經(jīng)結(jié)束，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，停止輸液操作［7］.

3 電路仿真及實(shí)物調(diào)試

3.1 電路仿真

本電路仿真部分使用Proteus進(jìn)行仿真.當(dāng)按下單片機(jī)上的P1.0時(shí)，聲光報(bào)警模塊的LED燈閃爍，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警音樂，聲音較清晰響亮，同時(shí)在LCD顯示屏上顯示“Food A”.將單片機(jī)復(fù)位，按下其上的P1.1時(shí)，蜂鳴器和LED燈與上述情況相同，LCD顯示屏上顯示“Bath B”.按下 P1.2和 P1.3時(shí)，蜂鳴器與LED燈均顯示正常，LCD顯示器分別顯示“Drags C”和“Water D”.因此電路仿真方面還是比較成功的，效果圖如圖3所示.

3.2 實(shí)物調(diào)試

制作好硬件之后，就進(jìn)行軟件編程，把兩者結(jié)合起來對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試.各個(gè)模塊包括LCD1602液晶顯示、聲光報(bào)警模塊、無線收發(fā)模塊的接收和發(fā)射三個(gè)大模塊.

LCD1602調(diào)試：只要熟悉了它的那些指令，線路連接正確，便可以顯示出字符.通過對(duì)它的地址碼編程，讓它顯示出所需要的字符，并且字跡清晰就算是成功了.實(shí)踐表明只要主機(jī)一收到信號(hào)，液晶顯示器則自動(dòng)顯示字符.

聲光報(bào)警電路調(diào)試：只要將蜂鳴器所在電路焊接正確，線路連接得當(dāng)，便可以正常報(bào)警.主機(jī)電源接通電源，燒入正確的報(bào)警電路測試程序后，發(fā)現(xiàn)電路并未正常工作.斷開電源后，仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)將單片機(jī)27、28腳連接顛倒，更改后再次測試，蜂鳴器正常報(bào)警，同時(shí)顯示燈閃爍.

無線通信模塊調(diào)試：無線通信模塊是系統(tǒng)中心，同時(shí)也是重點(diǎn).開始以一塊只有接收功能，一塊只有發(fā)射功能的兩塊小板作為調(diào)試對(duì)象，進(jìn)行模塊的單獨(dú)調(diào)試，通過LED的指示來判定是否發(fā)送和收到數(shù)據(jù)，未獲成功.在VT腳到INT0腳之間加了一個(gè)非門.

收發(fā)距離調(diào)試：系統(tǒng)收發(fā)距離不能達(dá)到需要，而模塊上只留出了加天線的位置，采用漆包線來繞制未能解決問題，由于51系列單片機(jī)工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)的電磁輻射，主要頻率在9～900MHz，會(huì)影響無線接收模塊的靈敏度.最終采用一個(gè)比較細(xì)的網(wǎng)線去皮拉直焊在模塊上獲得很好的效果.

圖3 仿真效果圖

4 結(jié) 語

本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于設(shè)備便攜、功耗低、長距離無線接收，報(bào)警音樂是首悅耳動(dòng)聽的歌曲.為病人監(jiān)護(hù)人員帶來了比較大的活動(dòng)空間，有利于人們生活質(zhì)量的提高.

［1］薛鈞義.MCS－51／96系列單片微型機(jī)計(jì)算及應(yīng)用［M］.西安交通大學(xué)出版社，1998：128－135.

［2］朱定華，劉 玉.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)［M］.電子工業(yè)出版社，2001：22－46.

［3］鄭司強(qiáng).試論STC89C52單片機(jī)［J］.網(wǎng)友世界，2012（4）：53－54.

［4］沙占友，王彥明.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)［M］.電子工業(yè)出版社，2003（3）：42－56.

［5］盧 超.單片機(jī)系統(tǒng)中的抗干擾及可靠性設(shè)計(jì)［J］.儀表技術(shù)，2010（2）：43－45.

［6］王兆月，等.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2006：55－89.

［7］于匯泉，呂麗雪.普通輸液報(bào)警及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制［J］.醫(yī)療設(shè)備信息，2004（9）：10－11.

The Design of Help System for Serious Patients

LU Jin－jun
（School of Physics and Telecommunication Engineering，Shanxi University of Technology，Hanzhong 723001，China）

This paper introduces a hospital help system for serious patients.It is composed of wireless remote control handle sending module，a wireless receiving circuit module，single－chip module，display module，LCD module，Sound－light alarm module and program download interface components.Single－chip controt is used to process dato tasks，which is power fut and easy to expand.The nursing staff can use this system to monitor the serious patients and meet the patient＇s basic needs.In case of emergencies，the patient′s urgent need can be displayed at terminal by giving sound and light alarm signals so that emergent measures can be taken.

STC89C52；wireless；PT2272；LCD

TP79

A

1671－119X（2013）02－0034－03

2012－11－27

陜西省教育廳專項(xiàng)科研資助項(xiàng)目（11JK1075）

盧進(jìn)軍（1975－），男，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù).