病房无线呼叫系统的设计

　　引言

　　病床呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼叫工具。可将病人的请求快速传送给值班医生或护士，是提高医院和病室护理水平的必备设备之一。

　　系统原理框图

　　系统分为呼叫分机和接收主机，分机用来进行呼叫，编码使用单片机完成，分机的核心电路即是单片机与射频芯片的连接电路。主机负责接收分机发来的信号，并进行解码、显示和报警，主机上还设有键盘用于翻查和删除，所以主机上应接有键盘、显示和报警电路。系统的主要原理框图如图1和图2所示。

图1 呼叫分机原理框图

图2 接收主机原理框图

　　系统软件设计

　　系统的设计分主程序和显示报警键盘等子程序设计，主程序设计中包括通信协议和收发程序的设计。

　　分机系统流程图设计

　　分机在开机后首先初始化，然后就进入休眠状态以节省电能。单片机查询扫描发射键，如果没有按下则继续等待，如果扫描到发射键按下，系统便扫描拨码开关的状态以确定地址码，然后将射频芯片置于发射状态并且开始地址码传送，地址码传送完毕后再将射频芯片回到接收状态等待确认信息，确认信息收到后点亮确认灯一秒，然后休眠状态等待，如此循环工作。其总流程如图3所示。

图3 分机流程图

　　主机系统流程图设计

　　主机开机便进行初始化，然后进入数据接收状态等待，当接收到呼叫信号后，便进行存储，调用显示子程序进行循环显示，然后给呼叫器发送出回应信号，发送完毕后，射频芯片再次置于接收状态等待信息，其总流程图如图4。

图4 主机流程图

　　系统硬件设计

　　分机电路设计

　　分机使用便携式设计，采用电池供电，在选用元件时候需要考虑到功耗和体积，还需要考虑芯片工作的最低电压的问题。所以单片机选用AT89C2051，它只有20个引脚，结构精简、体积小、功耗低，而且在3V的电压下就能稳定工作。它具有AT89C51的内核，指令系统也一样。分机上所需要的I/O口很少，使用AT89C2051完全能满足要求。此设计包括分机号码设定电路的设计、分机nRF401与AT89C2051主连接电路的设计、分机天线设计、分机电源电路设计。

　　综合以上各部分电路，得到分机总电路图如图5，PCB板如图6。

图5 分机总电路图

　　主机电路设计

　　从系统的原理框图可知，主机系统分电源、显示、报警、键盘等部分。

　　主机电源电路的设计