无线病房呼叫系统设计与实现

成凤敏

（唐山学院 信息工程系，河北 唐山063000）

0 引言

目前，我国大多数医院的病房呼叫系统水平相对于国际水平还比较低，已不能满足医院智能化管理的要求。随着医院规模的不断扩大，许多紧急情况不能得到及时有效的解决，这样不仅给病人带来了生命安全的威胁，而且也给医院的经济效益及信誉带来相当大的损失。与此同时，采用有线的系统设计，其盘绕线路存在布线复杂、费用高、易出故障、维修不便且明线不雅观等缺陷，这些都在医院的日常工作中埋下了安全隐患。

为了满足现代化医院在病人护理方面更加有效快捷的要求，采用单片机模块、NRF24L01无线收发模块、数码管显示模块、按键扫描模块设计了一种无线病房呼叫系统，能随时随地接收病患发出的呼叫信息，并根据接收到的信息进行及时的救治，使病患的生命安全得到有效保证。

1 方案设计

无线病房呼叫系统包括从机、主机和监控计算机三部分。整体结构如图1所示。

图1 系统整体结构框图

从机：在每个病床设置一个从机，病人通过从机发出呼叫请求，并通过无线收发模块将信息发送给主机，同时接收主机反馈回来的信号并发出提示信号。

主机：设在护士值班室，通过无线收发模块接收从机发送过来的呼叫信息，包括病房号、病床号和呼叫次数，并且将此信息传输到监控计算机中，便于医院的信息管理和制度管理，从而使医院和病患双方受益［1］。医护人员可以针对病人的轻重缓急，对从机做出相应的回应。

监控计算机：计算机与主机之间通过串口进行通信，应用Visual Basic编写程序设计界面实现监控，可实时观察病患的呼叫信息，医务人员可将呼叫信息存储在文件中，并且进行查询和删除，以便于信息管理。

2 硬件设计

单片机模块：系统采用两片STC89C52单片机，分别作为从机和主机的核心控制器，接收无线收发模块的数据并进行处理。

无线传输模块：是一个双向的传输过程，单片机采集到病房呼叫信息数据，由分机发送端的无线收发模块经初始化后进行发送，主机接收模块经过单片机相应的编程控制，对无线收发模块进行实时接收，并把数据送入主控单片机进行数据处理。

数码显示模块：采用6位数码管显示主机接收的呼叫信息。前两位显示呼叫次数；第三、四位显示病房号；最后两位显示病床号，以便于医护人员判断优先处理对象。数码管均采用共阴极七段数码管，显示采用动态扫描方式，由单片机的I／O口直接进行驱动。位选端采用NPN三极管9013进行驱动［2］。

语音模块：采用YY01语音模块，由稳压电源、基本语音电路、功放三部分组成。当医务人员按下查询键时，语音播报相应的病房、病床号，以便于更加直观地提示医务人员及时对病人进行救治。

声光报警模块：当病患发出呼叫信息时，提醒医务人员接收呼叫信号；并且当医务人员发出回复信息时提醒病患已收到呼叫，请安静等候。

监控计算机：主机将接收来的数据通过 MAX232串口通信送入监控计算机，实现对呼叫信息的显示、存储、查询、删除等功能，便于医务人员及时查阅呼叫信息，从而进行相应操作。

3 程序设计

3.1 主机程序设计

主机程序由主程序流程和子程序流程组成，子程序流程分为：查询子程序、响应子程序、删除子程序、声光报警子程序、外部中断子程序、串行子程序和上位机子程序。发送端与接收端主流程图如图2所示。

3.2 从机程序设计

从机程序设计由主程序流程和子程序流程组成。子程序主要为外部中断子程序。从机主程序流程如图3所示。

3.3 无线收发模块程序设计

无线射频收发器包括：频率发生器、增强型Schock BurstTM模式的控制器、功率放大器、晶振、调制及解调器。输出功率频道的选用和协议的各种设置可以通过SPI接口进行设置［3］。芯片具有极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为－6dBm时电流消耗为9.0mA，而接收模式时为12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。

工作之前，首先应进行收发地址及宽度设定、频道及通道设定和自动应答模式设定等初始化设置。在发射模式下，将要发射内容进行打包发送，直到接收到应答信号后终止发送；在接收模式下，不断检测是否接收到数据，接收后自动发送应答信号表示已接收［4］。工作流程如图4和图5所示。

图2 主机主程序流程图

图3 从机主程序流程图

4 结论

系统利用计算机技术，结合现代射频无线传输技术，实现了医院及其他相关场合对病患的照顾及信息管理。解决了传统有线病床呼叫器布线复杂、易出故障、维修困难等缺点。另外，考虑到病房和病床的数量日渐增多，系统呼叫、显示功能都可进行扩展。结果表明系统配置灵活、价格低廉，具有良好的可操作性和可靠的稳定性。

图4 NRF24L01发射流程图

图5 NRF24L01接收流程图

［1］ 张华林，林达明.无线病房呼叫系统的设计［J］.国外电子元器件，2006（8）：22－25.

［2］ 陈新岗，赵阳阳，李太鑫，等.基于单片机的无线病房呼叫器［J］.重庆工学院学报，2008，22（10）：126－130.

［3］ 栗舟，王豪才，段锐，等.AT89C51与nRF401芯片在RFID系统中的应用［J］.电子与封装，2005，5（3）：41－44.

［4］ 汤青波，朱文虎，周荣玮.单工无线呼叫系统［J］.江西理工大学学报，2007（1）：23－25.