基于單片機的病房呼叫系統設計

摘要：利用單片機設計了病房呼叫系統，分析了硬件電路與軟件設計。該系統采用電源載波技術，利用系統的兩芯電源線，實現語音信號和呼叫信號的交換。系統主機由MCS8051單片機實現，呼叫分機選用PIC12C508單片機，顯示主控芯片選擇51類的AT89C2051單片機，通信方式采用串行異步半雙工通信方式。系統具有可靠性高、成本低、功能強大、安裝方便等優點，具有較強的實用價值。
關鍵詞：病房呼叫系統；單片機；語音信號；數據通信

0 引言
病房呼叫系統是一種應用于醫院病房、養老院等地方，用來聯系溝通醫護人員和病員的專用呼叫系統，是提高醫院護理水平的必備設備之一。病房呼叫系統的優劣直接關系到病員的安危，歷來受到各大醫院的普遍重視。它要求及時、準確可靠、簡便可行、利于推廣。
目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的醫院病房呼叫系統，主要為兩大類：有線式和無線式。傳統的有線式病房呼叫系統往往采用集中式結構，電源線、數據通信線、語音通信線分開傳輸，具有鋪設線路較多、成本高、安裝調試困難、實時性差、故障率較高等缺點。無線式病房呼叫系統不存在鋪設線路的問題，但是可靠性差，而且無線電波會干擾其它醫療儀器設備，目前大多數醫院不采用此類無線呼叫系統。
本文設計的是以單片機為核心的病房呼叫系統，整個系統只需一條兩芯屏蔽線，主機通過向各分機提供的電源線實現數據通信和語音通信，最多可容納100臺分機，采用多種軟、硬件抗干擾措施，使得系統抗干擾能力強、實時性好、可靠性高、成本低。

1 設計方案
該設計方案是由主機、分機和顯示三部分構成。系統總結構框圖如圖1所示。主機主要是控制與各分機之間的通信與通話，使整個通信網絡系統協調工作，具體包括將請求通話分機的分機號送到顯示控制板的主控芯片中進行顯示；無通話請求時控制顯示屏顯示時鐘；控制主機的通話、系統的復位以及系統自檢。分機主要是將自己的分機編碼號發送給主機，向主機發出通話請求，控制通話線路及復位本機。顯示分為兩部分，一是顯示控制板顯示呼叫過的分機號，由對應的發光二極管顯示；對復位矩陣掃描并對該矩陣進行譯碼；通過復位按鈕將顯示復位。二是顯示屏顯示呼叫的分機號碼。通信方式采用串行異步半雙工通信方式。

2 系統硬件設計
2．1 控制芯片的選取
主機控制芯片是整個系統的核心，它控制著系統的數據通信、語音通信、信號顯示、時鐘顯示、故障自檢等功能。MCS-51系列單片機總線技術開放，開發、仿真設備多，價格低廉，同時該系列單片機進入市場的時間早，匯編語言指令書寫形式與Intel公司8位通用微處理器接近，很容易被接觸過Intel通用微處理器匯編語言的用戶所接受。因此，本設計采用的是MCS8051單片機。
分機控制芯片主要是控制分機的數據通信和給音頻鎖相環供電，控制任務比較簡單，因此在能保證完成設計功能的前提下考慮設計的成本；同時，分機是安裝在每個病床邊，要求體積不能太大。基于以上因素，本系統分機選用PIC12C508單片機作為控制器。

顯示主控芯片的選擇有多種方案，因為51類單片機有許多種，但由于系統設計要求是在滿足功能的前提下本著簡單實用與高性價比的原則，同時希望所選元器件體積小、編程方便。通過比較，顯示主控芯片選擇51類的AT89C2051，它能很好地滿足系統的功能需求。