朱 慧，唐夢佳

基于無線射頻技術(shù)的醫(yī)院病房無線呼叫系統(tǒng)設(shè)計

朱 慧，唐夢佳

目的：為替代現(xiàn)有的醫(yī)院病房有線呼叫系統(tǒng)，改變病房與醫(yī)護值班室的信息傳遞方式，創(chuàng)造更加整潔的醫(yī)院病房環(huán)境，設(shè)計了基于無線射頻技術(shù)的醫(yī)院病房無線呼叫系統(tǒng)。方法：采用AT89S52單片機作為主控芯片，nRF905作為無線收發(fā)模塊，并配以相應(yīng)的供電控制電路、輸入模塊和報警顯示模塊，對呼叫發(fā)射終端和接收顯示終端進行設(shè)計。結(jié)果：現(xiàn)場測試表明，無線呼叫系統(tǒng)的有效傳輸距離為150 m，在此距離內(nèi)信號傳輸穩(wěn)定，且具有一定的抗干擾性。結(jié)論：該呼叫系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高、布置方便、易于維護等特點，能夠有效替代現(xiàn)有的有線呼叫系統(tǒng)。

無線呼叫系統(tǒng)；射頻通信；AT89S52；nRF905

AbstractObjectiveTo design a hospital ward wireless alarming system based on RF communication technology in order to replace the existing wired alarming system,change the way of information transfer between the ward and the medical duty room and create a cleaner environment of hospital wards.MethodsWith AT89S52 as the master chip,nRF905 as the wireless transceiver module and corresponding power supply control circuit,the input module and the alarm display module were used to design the call launch terminal and the receiving display terminal.ResultsThe field test showed that the effective transmission distance of wireless alarming system was 150 meters.Signal transmission was stable and had certain anti-interference within this distance.ConclusionThe call system has the simple structure,lower cost,higher reliability and convenient layout,easy maintenance,etc,so it can replace the existing wired call system effectively.[Chinese Medical Equipment Journal，2011，32（2）：37-38]

Key wordswireless calling system;RF communication;AT89S52;nRF905

1 引言

當今社會，病床呼叫系統(tǒng)已成為醫(yī)院不可缺少的監(jiān)護設(shè)備，它對于患者和醫(yī)護人員之間的信息溝通起著十分重要的作用，能夠有效地保證患者及時得到醫(yī)護人員的看護和醫(yī)治，同時為醫(yī)護人員的醫(yī)護管理帶來極大的方便。目前，現(xiàn)有的呼叫系統(tǒng)大都以有線為主[1-2]，有線呼叫系統(tǒng)需要在醫(yī)護人員值班室和病房之間鋪設(shè)線路，布置起來比較麻煩，而且對病房的環(huán)境有一定的影響，為解決有線系統(tǒng)的不足，迎合醫(yī)院追求環(huán)境整潔的需要，我們設(shè)計了醫(yī)院病床無線呼叫系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)工作原理及總體結(jié)構(gòu)

病床無線呼叫系統(tǒng)由接收顯示終端和呼叫發(fā)射終端2大部分構(gòu)成。布置系統(tǒng)時，將無線接收顯示終端安裝在醫(yī)護人員值班室，呼叫發(fā)射終端安裝在病房或者樓道內(nèi)。呼叫按鈕掛接在無線發(fā)射終端之上，采用4×4矩陣式鍵盤設(shè)計，每臺發(fā)射終端可掛接16個呼叫按鈕。呼叫按鈕安裝在相應(yīng)病房對應(yīng)的病床上。當某一呼叫按鈕按下時，呼叫發(fā)射終端會判斷出按鍵按下的位置，并將相應(yīng)的病房號和病床號通過規(guī)定好的數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送到值班室的接收顯示終端上；接收顯示終端接收到數(shù)據(jù)幀后，通過解碼在液晶顯示器上顯示出呼叫的病房號和病床號，并通過聲光報警來提示值班人員。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3 硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件設(shè)計包括接收顯示終端和呼叫發(fā)射終端的設(shè)計，兩者均以AT89S52單片機和nRF905無線收發(fā)器為核心。AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器，具有8 KB在線可編程Flash存儲器。nRF905是挪威Nordic公司推出的單片射頻收發(fā)芯片，工作電壓為1.9～3.6 V，工作于433/868/915 MHz 3個ISM頻道。nRF905可以自動完成前導碼和CRC校驗碼的處理，采用曼徹斯特編解碼，具有低功耗的特點。當輸出功率為-10 dBm時，發(fā)射瞬時電流為11 mA，在接收模式時，電流為12.5 mA。nRF905采用SPI接口完成同微處理器的數(shù)據(jù)傳輸，nRF905發(fā)射一次的數(shù)據(jù)量最大為32 B[3]。

3.1 呼叫發(fā)射終端

呼叫發(fā)射終端由AT89S52、nRF905、4×4矩陣按鍵及供電電路構(gòu)成，其原理如圖2所示。當AT89S52檢測到有按鍵按下時，進行按鍵判斷，并將判斷結(jié)果以相應(yīng)數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送出去，每次發(fā)送完畢后，LED指示燈閃爍。該終端在正常情況下采用交流電源供電，當斷電時，采用直流供電。

作者單位：313100 浙江長興 長興縣婦幼保健院 （朱 慧）；313100浙江長興 長興縣圖書館（唐夢佳）

圖2 呼叫發(fā)射終端原理圖

3.2 接收顯示終端

接收顯示終端由AT89S52、nRF905、聲光報警裝置、存儲器、功能按鍵、液晶顯示模塊、供電電路組成，其原理如圖3所示。當nRF905接收到信號后，交由AT89S52分析并解碼，然后將信息存儲到存儲器中，最后調(diào)用顯示程序?qū)⒋鎯ζ髦写鎯Φ淖罱?條呼叫信息在液晶顯示模塊相應(yīng)位置顯示，并進行聲光報警。功能按鍵包括清空存儲器按鍵、信息查詢按鍵等。液晶顯示模塊選用12864漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8 192個中文漢字（16×16點陣）、128個字符（8×16 點陣）及 64×256 點陣顯示 RAM（GDRAM）。存儲器選用24c04單總線串行存儲器，它是一個1 KB位串行CMOS E2PROM，內(nèi)部含有128個8位字節(jié)。

圖3 接收顯示終端原理圖

4 軟件設(shè)計

4.1 防沖突軟件設(shè)計

對于呼叫發(fā)射終端，有可能在同一時間內(nèi)有多個呼叫按鍵被按下，為了避免沖突，在檢測到多個呼叫信號時，首先將其存儲在單片機的RAM中，然后實行順序發(fā)射。當在同一時間有多個呼叫發(fā)射終端同時發(fā)射數(shù)據(jù)時，會產(chǎn)生信息碰撞，因此需要采用合理的防碰撞機制。在此，我們采用了CSMA（載波偵聽多路訪問）協(xié)議，該協(xié)議的實現(xiàn)原理是發(fā)射終端在發(fā)送數(shù)據(jù)前先進行載波偵聽，以確認當前使用的信道未被占用，如果偵聽到有其他終端在發(fā)送數(shù)據(jù)，則會延時等待，從而有效降低了發(fā)生沖突的可能性，提高了整個系統(tǒng)的吞吐量[4]。

4.2 呼叫發(fā)射終端

呼叫發(fā)射終端通電后，首先進行初始化操作，然后進入程序流程，即首先掃描按鍵，若有按鍵按下，則進行按鍵判斷，判斷出按鍵數(shù)及按鍵位置，然后采用CSMA協(xié)議進行信道檢查，若信道空閑，則進行數(shù)據(jù)信息的發(fā)射。呼叫發(fā)射終端具體程序流程如圖4所示。

圖4 呼叫發(fā)射流程

4.3 接收顯示終端

接收顯示終端通電后，首先進行相應(yīng)初始化操作，然后進入程序流程，即首先掃描自身的功能按鍵，若有鍵按下，則進入相應(yīng)處理程序，否則，判斷有無數(shù)據(jù)接收，若有數(shù)據(jù)接收，則將數(shù)據(jù)解碼后進行存儲，存儲完后進行顯示并用聲光報警提示值班醫(yī)護人員[5－6]。接收顯示終端具體流程如圖5所示。

圖5 接收顯示終端流程

5 結(jié)束語

采用AT89S52和nRF905設(shè)計的病床無線呼叫系統(tǒng)成本低、架設(shè)及維護方便、無需布線、能量消耗低，具有很強的實用性，可作為新一代病床呼叫系統(tǒng)推廣使用。該系統(tǒng)的擴展性強，可為值班醫(yī)生設(shè)計移動接收節(jié)點，佩帶在醫(yī)護人員身上，為醫(yī)護人員提供實時的呼叫信息。

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（收稿：2010-05-22 修回：2010-08-04）

Design of Hospital Ward Wireless Calling System Based on RF Communication Technology

ZHU Hui,TANG Meng-jia
(Maternal and Child Care Service Centre of Changxing,Changxing,Zhejiang Province 313100,China)

TN92

A

1003-8868（2011）02-0037-02

朱慧（1982-），女，浙江長興人，助理工程師，主要從事醫(yī)療計算機技術(shù)方面的研究工作。

唐夢佳，E-mail：tangmengjia222@163.com