基于AT89C51單片機的無線病房呼叫系統設計

病房呼叫系統作為一種基本醫療陪護設備已逐步得到普及并不斷得到改進。傳統的病房呼叫系統采用PC 機聯網監控和有線控制， 雖然具備很強的專業服務功能和監護能力， 但是其實現方法復雜， 前期投資和后期維護的費用都很高。

本文采用單片機實現無線數據傳輸通信和實時報警功能， 設計一套低成本通用型的病房呼叫系統。整個系統采用無線通信的方式， 降低了復雜的布線、安裝檢修和拆卸的難度, 并可監控多個病房且便于擴充升級。

1 系統方案設計

本設計采用從機和主機相分離的模式。從機安裝于各個病房， 主機安裝于醫務室或值班室。多個從機處于等待外部呼叫信號的狀態， 主機則時刻處于等待接收從機呼叫信息的狀態， 并且從機與主機之間采用無線數據

傳輸通信。當病人按動安裝在床頭的從機按鍵時， 安裝在護士站的主機收到信號后發出提示音， 同時發光二極管亮， 數碼管顯示呼叫病人的床位號和呼叫次數， 醫生或護士根據顯示床位號進行治療與服務。

該病房呼叫系統的硬件設計主要包括主機硬件設計和從機硬件設計兩部分。主機硬件設計包含了射頻芯片

外圍電路、顯示部分、警報部分及AT89C51 芯片的簡單外圍電路的設計。從機硬件設計則包含射頻芯片外圍電路、外部輸入電路及AT89C51 芯片的簡單外圍電路的設計。

1.1 主機硬件電路設計

本系統以AT89C51 為控制器， 采用射頻芯片nRF401設計接收/發射電路，實現與從機的數據傳輸[1]。當nRF401芯片接收并處理完接收數據后或控制器向nRF401 芯片傳輸發送信息時，nRF401 芯片與控制器之間的通信采用的是異步串行通信的方式。在這種通信方式下， 單片機的RXD 端和TXD 端分別與nRF401 芯片的DOUT 端和DIN 端連接， 用作兩者之間的數據串行傳輸通道。而P1.1 口與nRF401 芯片的TXEN 口連接，用來選擇nRF401芯片的工作狀態( 發射狀態或接收狀態)。P1.2 口與nRF401 芯片的PWR-UP 口連接， 用來控制nRF401 芯片的節電狀態。P1.3 口與nRF401 芯片的CS 口連接， 用來選擇nRF401 芯片的發射頻率(該芯片有兩種發射頻率)。

此外，nRF401 芯片的ANT1 和ANT2 兩個端口與發射天線連接。nRF401 外圍電路如圖1 所示， 為了便于使用較低成本的PCB 天線， 本設計中的天線接口設計為差分天線[ 2]。本系統主機硬件電路設計如圖2 所示。