基于大型医院的多功能病员呼叫系统

文/罗榕思

1　研究背景及意义

病房呼叫系统是各级医院病房的必备系统，其作为病员与护士之间信息交互的重要途径，重要性不言而喻。但是大部分医院中呼叫系统存在功能单一，缺乏自动化与智能化，病人与护士之间经常因为呼叫得不到及时的响应而引起纠纷。因此，本文将要介绍一套能实现病员与护士之间的交互、实时检测，自动呼叫的功能，并且在呼叫方式上集视听说为一体的多功能呼叫系统。

2　系统结构

2.1　工作原理

本系统以AT89S52为控制核心，采用RS485半双工串行通信以实现信号远距离的传输以及控制。护士终端主要实现对呼叫病员位置、对讲机座机号的显示，播放语音提示音，与病员进行对讲，以及清除掉将处理信息。病房终端包括多个功能模块：吃药提示模块、体温报警模块、点滴液面检测模块、按键呼叫对讲机通话、烟雾报警模块和夜间自动照明模块。系统方案图如图1所示。

2.2　硬件电路

2.2.1护士终端电路

图1　系统方案图

图2：护士终端硬件电路

图3：病房终端硬件电路

图4：护士站终端程序流程

图5：病房终端程序流程

护士终端的控制芯片采用AT89S52，显示采用型号为KXM12864J的LCD，语音部分使用ISD1730芯片。图2为护士终端的硬件电路，该图截自仿真电路，因语音无法仿真，故语音部分在此图中省略。显示屏能同时显示三个病员的呼叫信息，分为三行，每行显示的内容为房间号、床号、情况及座机号，该电路中的三个独立按键用于清除将处理的信息，一个按键对应清除一行，且在按下清除键的同时可告知病员，呼叫信息已收到，实现呼叫响应（医患间）的交互目的。

2.2.2病房终端电路

病房终端的控制芯片也是采用AT89S52，显示用LCD1602，声音部分使用喇叭，主要用于播放由单片机产生的音乐提示音。而该系统的多功能体现在病房中有多个智能模块为病员提供服务，下面对此进行一一介绍。硬件电路如图3所示。

病房中有多个功能模块。当没有突发状况发生时，显示屏上显示时钟，显示内容为年、月、日、时、分、秒、星期。此处时钟万年历采用DS1302实现。该模块同时具有闹钟功能。

吃药提示模块实质上是一个可调的倒计时器，通过切换按键，切换成显示倒计时器，显示内容为时分秒，通过设置按键对计时时间进行设置，由于吃药时间大多以小时来计算，为方便操作者，故计时时间只有时部分可调，也可置零重设。吃药时间到时声光提示，并向护士端发起呼叫。

体温报警模块采用DS18B20对病员体温进行测量，打开测量开关，显示屏上显示测得的温度值，当体温发生异常时，声光报警并发起呼叫，当得知护士获得呼叫信息时，可将测量开关关掉，待护士来处理情况。

点滴液面检测模块的功能是为了避免由于点滴没有及时更换而造成静脉回血的危险，将红外对管安置在点滴即将输完的液面水平位置（即警戒值），当点滴液面低于该警戒值时，就会产生一个电平信号，该信号经单片机处理后，传递至护士站的系统终端。

当按下呼叫按键时，发起会话，（前面还有些过程……）护士可拨通座机号，通过对讲机与病员进行通话，通话结束时，病员可拨动挂机开关，结束通话。对讲机电路的主要器件TDA2822对采集到的音频信号进行放大，经放大后的音频信号由①脚输出，送入由③脚输出推动扬声器发声，从而实现双工对讲的功能，CD4028和CD4043组成的电子锁以实现一对多的对讲机功能。

为了提醒探视人员或病员不要抽烟，在病房中安置有烟雾报警装置，改模块采用烟雾传感器MQ-2对烟雾进行检测，当检测到烟雾时引发声光报警，并通知护士人员来处理。

夜间自动照明模块选用外购的热释红外模块，该模块具有全自动感应功能，人一旦进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平，配合光敏电阻使用，在外界环境光线强的时候不工作，利用单片机实现为夜间活动的病员提供自动照明。

3　系统程序设计

系统程序包括护士站终端和病房终端两个部分，主要是数据的发送接收和对数据的处理。

护士站终端的系统流程图如图4所示。根据串口接收到的数据判断语音播放和文字显示的内容。显示程序主要包括LCD初始化、写控制指令和写显示数据。语音部分先利用录音程序将提示音录在ISD1730芯片中的指定地址，需要播放语音时，发送播放地址指令，再发送播放指令。

病房终端的系统运行流程图如图5所示。护士终端的程序主要包括对各个模块产生的信号进行处理，然后向护士终端发送，以及病房中显示和提示音乐的处理。另外，对于DS1302和DS18B20器件需要相关的读写操作。

串行中断的发送代码：

4　仿真与调试

本系统采用proteus软件进行仿真调试，仿真主要用于调试软件部分，硬件调试必须与实际电路相结合，因为有些模块在仿真中使用PC自身的硬件来驱动，故忽略了很多的细节，在实际电路中还需要增设外加驱动电路。另外，语音模块ISD1730无法在仿真中实现，所以此模块的软硬件的调试都要在实际电路上实现。

在调试过程中也遇到过许多问题，例如DS1302芯片的三根数据线一定要加上拉电阻，否则阻抗太高就很容易造成数据传输不稳定，受到外界干扰，造成显示数据乱跳的现象。在语音模块的调试过程中，为使语音提示音的播放音量达到最大，利用软件设置ISD1730的模拟通道配置寄存器（APC）选择外接功放的电压输出，然后在加上功放电路。最后，在调试过程中要勇于尝试，并且要有耐心，在实践过程中积累大量的调试经验，才能成功的将系统功能调试出来。

5　结语

经过不断的调试与改进，该系统最终实现了预期的功能，护士终端实现了显示、语音以及对讲功能，病房终端实现了吃药提示功能、体温报警功能、点滴液面检测功能、按键呼叫对讲机通话功能、烟雾报警功能和夜间自动照明功能，护士终端与病房终端之间能实现信号的远距离传输以及控制，并且具有交互的功能。该系统还能通过扩展外部存储器以及IO口，添加更多的功能，为病员实现更加方便及时和智能的医疗服务。