一种基于单片机控制的病房呼叫系统

一种基于单片机控制的病房呼叫系统
【摘要】病房呼叫系统是通过单片机为核心控制器，考虑到医院病房实际安排情况，将病床号写入语音模块，当病人发生紧急情况，按下床头紧急呼叫按键，即可在护士值班室和病房区域听到呼叫，并在液晶屏上同时显示呼叫内容，达到紧急施救的目的。

【关键词】单片机；病房呼叫系统；语音模块
病房呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护人员和病员的专用呼叫系统，是提高医院护理水平的必备设备之一。

病房呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危，历来受到各大医院的普遍重视。

它要求及时、准确可靠、简便可行、利于推广。

目前市场上存在着许多种型号不一功能各异的医院病房呼叫系统，主要为两大类：有线式和无线式。

传统的有线式病房呼叫系统往往采用集中式结构，电源线、数据通信线、语音通信线分开传输，具有铺设线路较多、成本高、安装调试困难、实时性差、故障率较高等缺点。

无线式病房呼叫系统不存在铺设线路的问题，但是可靠性差，而且无线电波会干扰其它医疗仪器设备，目前大多数医院不采用此类无线呼叫系统。

本文设计的是以单片机为核心的病房呼叫系统，整个系统是以单片机为核心控制器件，实现数据通信和语音通信，实时性好、可靠性高、成本低。

1 系统总体设计
核心单片机STC89C52RC来控制各个模块的工作。

通过病床按钮送给语音报警模块信号，使语音报警模块播报，同时通过12864液晶屏将信息显示出来。

系统主要有四部分组成，语音模块，按键模块，STC89C52最小系统和液晶显示部分。

系统框图如图1所示。

图1 系统框图
2 硬件设计
2.1 核心控制器
图2 单片机与WT588D模块连接示意图
该系统采用89C52单片机作为核心控制器件，控制语音模块、显示模块、蜂鸣器报警等模块。

图2是该系统中核心单片机与WT588D语音模块连接线路示意图。

2.2 WT588D模块
WT588D模块的工作电压是DC2.8～3.6V，支持插入静音模式，插入静音不占用SPI-Flash内存的容量，一个地址位可插入10ms～25min的静音。

语音模块及编程器如图3所示。

该模块有多种控制模式：3×8按键组合控制模式下能以脉冲可重复触发的方式触发24个地址位语音，所触发地址位语音可在0～219之间设置；一线串口控制模式可通过发码端控制语音播放、停止和音量大小调节，或者直接触发0～219地址位的任意语音，发码速度600us～2000us；三线串口控制模式下，能控制语音播放、停止、循环播放和音量大小，或者直接触发0～219地址位的任意语音，三线串口控制控制端口扩展输出可以扩展输出8位，进行模式下切换时，能让上一个模式的最后一种状态保持着进入下一个模式。

有PWM和DAC两种输出方式，PWM输出可直接推动0.5W/8Ω的扬声器，DAC输出外接功放，音质好。

在该系统中选用的是三线串口模式。

2.3 液晶显示模块
采用了12864液晶显示模块在播报的同时显示紧急呼叫人员的病床号。

该模块自带两种字号的汉字库字库以及两种字号的ASCII码西文字库；并且自带基本绘图功能，包括画点、画直线。

此外该模块还自带有直接数字显示。

模块为串行SPI接口，接口简单，MCU均可进行方便简单的接口操作。

2.4 病房温度检测模块
病房温度检测采用DS18B20 单总线数字式智能型传感器，直接将温度物理量转化为数字信号传送到单片机。

DS18B20 数字式智能型温度传感器对于实测的温度提供了9～12 位的数据和报警温度寄存器，它的测温范围为-55℃～+125℃，其中在-10℃～+85℃的范围内的测量精度为±0.5℃。

2.5 其他电路
系统时钟电路采用DS1302 芯片，该芯片是一种高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

报警电路采取简单的报警方式来实现相应的功能，通过让PNP 三极管8550 工作在饱和截止的状态来达到控制蜂鸣器的效果。

同时增加了发光二极管的亮灭达到提示的效果，电路简单易行。

电源部分采用交流供电并通过整流桥后，采用LM7805芯片为控制、显示及语音等各模块提供电源。

3 系统程序设计流程（见图4）
4 系统调试和测试
按照系统结构框图和MCU与WT588D连接电路搭接好电路。

该系统应用时需要根据病房床位数的多少将病床号通过语音软件按地址写好，并通过语音编程器写入模块。

这样每个病床号对应一个语音地址，病人床头对应的是按键矩阵，病人按下按键的同时向核心单片机发送呼叫命令，核心单片机接到呼叫命令就会调取相应地址存放的病床号进行播报，同时输出到12864液晶显示屏进行显示。

护士站人员听到后应按键应答，如紧急呼叫超过3分钟无人应答就会驱动蜂鸣器发出报警声。

紧急呼叫是特殊情况下的呼叫，在正常情况下液晶显示模块显示年月日期、具体时间以及病房温度，在有紧急呼叫情况下显示呼叫情况，并同时播报或蜂鸣器报警。

部分程序如下：
//按键功能执行
void keydone（）
{ uchar Second；
Setkey（）；//扫描模式切换按键
switch（count）
{case 1：do //count=1，调整秒
{
Upkey（）；//扫描加按钮
Downkey（）；//扫描减按钮
if（up_flag==1||down_flag==1）//数据更新{
Write1302（0x8e，0x00）；//写入允许
Write1302（0x80，temp）；//写入新的秒数
Write1302（0x8e，0x80）；//禁止写入
up_flag=0；
down_flag=0；
}
if（Down！=0&&Up！=0）
{
hide_sec++；
if（hide_sec>3）
hide_sec=0；
}
else hide_sec=0；
show_time（）；//液晶显示数据
}while（count==2）；break；
case 2：do //count=2，调整分
{
hide_sec=0；
Upkey（）；
Downkey（）；
if（temp>0x60）
temp=0；
if（up_flag==1||down_flag==1）
{
Write1302（0x8e，0x00）；//写入允许Write1302（0x82，temp）；//写入新的分数
Write1302（0x8e，0x80）；//禁止写入
up_flag=0；
down_flag=0；
}
该病房呼叫系统可以根据使用的病房大小，床位数的多少，方便地通过语音编程器写入WT588D模块，整个电路简单实用、体积小、功耗低，方便对系统进行修改、功能升级以及进行测试和调试。

【参考文献】
[1]王月爱.单片机控制的多路呼叫系统设计[J].现代电子技术，2010，10.
[2]沈科杰.基于AT89C52的智能家庭语音报警系统研究[J].安防科技，2010，
2.
[3]阮文涛，等.基于CAN总线的医疗呼叫系统设计[J].科技广场，2011，5.。