朱軒違 陳印 高琴 譚蕓

摘 要：為方便醫(yī)護(hù)人員與病人間快速及時(shí)的交流，本文設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)，其核心為兩塊51系列的MCU，分別放置在主機(jī)、從機(jī)上，主機(jī)上有LCD1602顯示屏、語(yǔ)音播報(bào)模塊、蜂鳴器、LED燈、按鍵及ESP8266WiFi模塊以實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。從機(jī)系統(tǒng)有ESP8266WiFi模塊、LED燈及按鍵。主機(jī)作為接收端，從機(jī)作為發(fā)送端。手機(jī)APP與從機(jī)ESP8266作為客戶端通過(guò)主機(jī)ESP8266連接開(kāi)發(fā)板，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。

關(guān)鍵詞：ESP8266;LCD屏幕;單片機(jī)

1.引言

伴隨著科技進(jìn)步與社會(huì)的發(fā)展，病床呼叫系統(tǒng)逐漸向無(wú)線化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。無(wú)線呼叫系統(tǒng)逐漸替代有線呼叫系統(tǒng)，無(wú)線呼叫系統(tǒng)彌補(bǔ)了有線呼叫系統(tǒng)部署復(fù)雜，維修困難，成本高，占用空間大等缺點(diǎn)，且無(wú)線呼叫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一連一、一連多及多連多的功能，連接范圍也在醫(yī)院，養(yǎng)老機(jī)構(gòu)等使用該系統(tǒng)的范圍以內(nèi)[1-3]。由于其無(wú)線的特性，部署方便，甚至可以攜帶移動(dòng)實(shí)現(xiàn)真正的隨時(shí)呼叫的目的。同樣由于其無(wú)線的特性，使得該系統(tǒng)可以連接路由器與外網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接得目的，也為其今后向更加智能化，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展提供了基礎(chǔ)[4]。

病床呼叫系統(tǒng)作為醫(yī)院住院部主要的求救呼叫手段，能夠有效的使得病患得到及時(shí)的救助，特別是遇到緊急情況時(shí)，更能凸顯其優(yōu)越性。使用ESP8266使該系統(tǒng)連接手機(jī)，以當(dāng)今人手一部手機(jī)的環(huán)境來(lái)看，這樣使得該系統(tǒng)的靈活性大大提高。

2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件由51最小系統(tǒng)、語(yǔ)音播報(bào)模塊、ESP8266WiFi、模塊等模塊組成。該系統(tǒng)以51單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，主要功能為數(shù)據(jù)傳輸、屏幕顯示、語(yǔ)音播報(bào)，聲光報(bào)警等。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了更好地使用模塊化方法，每個(gè)功能模塊是分不同部分開(kāi)發(fā)的。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 主控制模塊

該設(shè)計(jì)的主控芯片采用的是STC89C51單片機(jī)，如圖1所示。

STC89C51是一款抗干擾、超強(qiáng)抗靜電、功耗低、高性價(jià)比的單片機(jī)。它適用于各種微控制系統(tǒng)，工作頻率往往取決于晶振的頻率，51單片機(jī)一般兼容12MHz與11.05926MHz晶振，本系統(tǒng)采用12MHz晶振。使用51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的主控MCU是非常合適的，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)，符合本系統(tǒng)所要求的性能。

3.2 ESP8266無(wú)線通信模塊

ESP8266主要有三種組網(wǎng)模式，分別為：Soft AP模式，Station模式，Soft AP+Station模式。本系統(tǒng)使用SoftAP+Station模式，SoftAP+Station模式就是前兩種模式的結(jié)合，它既能連接別的網(wǎng)絡(luò)，本身也可以作為服務(wù)器和路由器等待別的終端設(shè)備連接，它同樣會(huì)發(fā)出WiFi信號(hào)。

該模塊與單片機(jī)之間使用異步串行通信，在連接單片機(jī)時(shí)非常簡(jiǎn)單只需要將URAT串口線中RX、TX與單片機(jī)的RX、TX交叉連接即可。該模塊使用3.3V電壓，如果使用5V電壓去控制該模塊，需在ESP8266的RX引腳處串聯(lián)一個(gè)1K的電阻以用作分壓。

本設(shè)計(jì)使用ESP8266WiFi可以將終端和另一個(gè)ESP8266組建成一個(gè)局域網(wǎng)，以方便相互的數(shù)據(jù)傳輸。這樣可以使用手機(jī)完成報(bào)警，也能連接路由器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。

3.3 LCD1602顯示屏

LCD1602作為字符型液晶顯示屏，能顯示兩行32個(gè)字符。由于其像素點(diǎn)不連續(xù)所以無(wú)法顯示圖形。

3.4 JQ8900-TF語(yǔ)音模塊

JQ8900語(yǔ)音模塊功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛。多用于車載語(yǔ)音播報(bào)，收費(fèi)站語(yǔ)音提示，汽車站火車站檢查安全提示音，公安邊防檢查提示音，消防語(yǔ)音，自動(dòng)播報(bào)等多個(gè)領(lǐng)域。使用語(yǔ)音模塊的注意事項(xiàng)：模塊上電時(shí)LED等會(huì)閃爍一下然后熄滅。供電電壓使用5V。

3.5 74HC5959與蜂鳴器

本系統(tǒng)為了節(jié)約引腳，使用74HC595串轉(zhuǎn)并芯片控制LED燈。這樣可以通過(guò)少數(shù)3個(gè)引腳控制8個(gè)LED燈，只是本系統(tǒng)使用六個(gè)LED燈。至于蜂鳴器可以使用最簡(jiǎn)單的對(duì)連接蜂鳴器的引腳取反延時(shí)即可。

4.系統(tǒng)安裝與調(diào)試

系統(tǒng)安裝后進(jìn)行軟件調(diào)試，首先下載程序，通過(guò)主控MCU向ESP8266WiFi模塊發(fā)送控制AT指令，以控制WiFi模塊進(jìn)行配置初始化，分別作為客戶端與服務(wù)器。使客戶端連接服務(wù)器當(dāng)從機(jī)發(fā)出信號(hào)之后，主機(jī)相應(yīng)顯示和播報(bào)相關(guān)信息，再將報(bào)警信息發(fā)送至手機(jī)APP進(jìn)行顯示。

5.總結(jié)

本系統(tǒng)是基于STC89C51單片機(jī)與ESP8266無(wú)線WiFi模塊的病床呼叫系統(tǒng)，具有及時(shí)呼叫報(bào)警提示功能，描述了單片機(jī)與各模塊間相互通信連接控制的工作原理。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，病床呼叫系統(tǒng)也向著更智能化、網(wǎng)絡(luò)化、便捷化方向發(fā)展。病床呼叫系統(tǒng)在醫(yī)療檢測(cè)上運(yùn)用意義重大，能夠造福廣大群眾，為醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦蒙，杜豪杰，羅廣生，李冰冰.基于51單片機(jī)的無(wú)線病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代信息科技，2021，511：24-26+30.

[2]郭蕓俊，張煥梅.基于AT89C51的無(wú)線病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].山西電子技術(shù)，2021，05：27-28+31

[3] 孫智勇.基于單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].電子制作，2019，14：3-5.

[4] 王廣德.醫(yī)用局域有線呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].吉林大學(xué)，2007.