【正文】 為例介紹。2 方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 主要任務(wù)1) 可實(shí)現(xiàn)基于按鍵的呼叫方式；2) 可進(jìn)行呼叫后LED或蜂鳴器報(bào)警提示；3) 可進(jìn)行患者與護(hù)士雙向通話；4) 裝置的電氣原理圖和PCB圖5) 設(shè)計(jì)完成各模塊的程序流程圖、源程序；6) 完成裝置的調(diào)試；7) 驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)裝置的功能；8) 醫(yī)院住院樓大多一層樓配備一個(gè)護(hù)士站。2）無(wú)線收發(fā)模塊：設(shè)計(jì)使用NRF24L01+模塊，進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)。6）信息存儲(chǔ)模塊：設(shè)計(jì)使用AT24C02芯片為呼叫信息存儲(chǔ)芯片。3）、AT24C02子程序。圖21 主機(jī)硬件系統(tǒng)框圖圖22 主機(jī)軟件結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)以1主機(jī)2分機(jī)來(lái)模擬整個(gè)呼叫系統(tǒng)，且分機(jī)的原理、功能和電路都完全相同，以下都以分機(jī)1為例，介紹分機(jī)的工作原理，分機(jī)1的硬件系統(tǒng)框圖如圖23所示，軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖24所示。16位RISC結(jié)構(gòu)，使MSP430運(yùn)算速度很快。 無(wú)線收發(fā)模塊方案1:使用高頻電路，直接發(fā)送模擬信號(hào)。方案2：使用TI公司基于ZigBee協(xié)議的CC2530無(wú)線收發(fā)芯片，CC2530工作電壓為2V~，集成增強(qiáng)型8051MCU，系統(tǒng)內(nèi)有8KB RAM，32KB~256KB Flash存儲(chǔ)器，CPU主動(dòng)接收模式下為24mA，主動(dòng)發(fā)送模式下為29mA，最高工作速率500kbps。 語(yǔ)音模塊方案1：使用PCF8591等AD、DA功能一體化芯片，由于此處并未選擇STC89C52RD或STC12C5A60S2等自帶AD、DA的主控芯片，由此需要選擇對(duì)拾音器采集處理后的模擬信號(hào)進(jìn)行ADC和對(duì)無(wú)線接收到并處理后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行DAC，但本設(shè)計(jì)要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理并用于通信，就以適合語(yǔ)音通信的32Kbit/s的采樣頻率來(lái)研究，其AD、DA轉(zhuǎn)換速率和轉(zhuǎn)換要求過(guò)于嚴(yán)苛，此類芯片不能達(dá)到要求，故本設(shè)計(jì)選擇棄用此方案。 利用該芯片能全雙工的壓縮和解壓 ，其壓縮率可在 2kb p s～9. 6kb p s范圍內(nèi)，由軟件調(diào)節(jié) , 且具有 FEC(前向糾錯(cuò)) 、VAD(語(yǔ)音激活檢測(cè)) 功能和 DTMF 信號(hào)檢測(cè)功能[2]，但一片AMBE2000的價(jià)格在￥150~￥230之間，成本過(guò)高。NS73發(fā)送模塊發(fā)射頻率范圍為85~108MHz，RDA接收模塊接收頻率范圍為76~108MHz。 時(shí)鐘模塊方案1：直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒信息提供，采用此種方案雖然減小芯片的使用，節(jié)約成本，但是極大增大軟件編程難度，最缺陷的還是其提供的時(shí)間誤差太大，不容直視。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 存儲(chǔ)模塊AT24CXX系列是集E178。WP為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài)，頁(yè)寫緩沖器自定時(shí)擦寫周期計(jì)劃存儲(chǔ)10條呼叫信息，其容量至多為（時(shí)間8字節(jié)，狀態(tài)4字節(jié)），估算為16*120=1920B，滿足。~20V時(shí)，輸出電壓的精度為177。電路包含1個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在177。方案2：使用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示極少個(gè)文字比較合適，如用在此處需求量大，電路板制作和編程難度相應(yīng)增大，價(jià)格也相對(duì)較高，所以也不用此種作為顯示。 軟件方案選擇和論證 主程序主要結(jié)構(gòu)都由一個(gè)while(1)大循環(huán)構(gòu)成，、無(wú)線收發(fā)控制、按鍵和語(yǔ)音回復(fù)控制、串口通信之用。接收的原理是：配置子程序進(jìn)行寫命令話轉(zhuǎn)換為接收模式、讀狀態(tài)寄存器、讀出寄存器中數(shù)據(jù)。 、讀寄存器命令、寫寄存器命令、讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)子程序構(gòu)成。無(wú)線收發(fā)由NRF24L01+模塊構(gòu)成，語(yǔ)音模塊由、NS73發(fā)送模塊、RDA5807接收模塊組成，存儲(chǔ)模塊使用AT24C02芯片，顯示部分為L(zhǎng)CD12864液晶顯示屏，能夠?qū)崿F(xiàn)字符與數(shù)字同時(shí)顯示的功能。ASM1117包含1個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以并且通過(guò)輸入端和輸出端的濾波確保輸輸出精度在177。圖32 語(yǔ)音發(fā)送模塊電氣原理圖 語(yǔ)音接收模塊電路STC15L104將RDA5807的接收頻率設(shè)定為100MHz，接收NS73發(fā)送模塊發(fā)送的語(yǔ)音信號(hào)。NRF24L01+模塊外部有8個(gè)引腳，簡(jiǎn)易引腳圖如圖34和35所示。當(dāng)對(duì)方接收到數(shù)據(jù)后，發(fā)送方會(huì)再次將數(shù)據(jù)重發(fā)，接收方將數(shù)據(jù)與上一次接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如是相同則丟棄此次接收數(shù)據(jù)，如不同，則表明上次數(shù)據(jù)發(fā)送不成功，接收此次數(shù)據(jù)。本單片機(jī)是線收發(fā)控制、語(yǔ)音模塊控制、LED提示報(bào)警控制、串口通信的主控芯片。I/0口分配：：按鍵 ；：按鍵 ；：按鍵；：LED；：CMX639數(shù)字信號(hào)輸出端口 ；：CMX639編碼數(shù)字時(shí)鐘；：CMX639時(shí)鐘模式1；：CMX639時(shí)鐘模式2；：CMX639編碼壓縮算法選擇；：CMX639譯碼數(shù)字時(shí)鐘；：CMX639數(shù)字信號(hào)輸入端口；：CMX639功率節(jié)省端口：CMX639數(shù)據(jù)使能端；：NRF24L01片選端口： SPI從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入端口：： SPI時(shí)鐘端口： SPI從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出端口；： SPI時(shí)鐘端口；：收發(fā)模式控制端口；：NS73發(fā)送指示端口；：RDA5807接收指示端口圖39 無(wú)線語(yǔ)音主控模塊電氣原理圖 時(shí)鐘模塊電路采用DS1302時(shí)鐘芯片，其中VCC1為后備電源，VCC2為主電源，在主電源關(guān)閉的情況下，也能通過(guò)紐扣電磁等電源供電也能保持時(shí)鐘芯片的繼續(xù)運(yùn)行。4個(gè)按鍵的功能分別為：模式選擇、信息加1/查詢呼叫記錄、信息減信息確認(rèn)/退出查詢模式。具體電路原理圖如圖312所示。具體電路原理圖如圖314所示。每個(gè)按鍵/開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)功能如表34所示。IO資源分配完全和主機(jī)無(wú)線語(yǔ)音主控模塊相同，在此不重復(fù)介紹。鑒于軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和規(guī)模性，我們采用KEIL編譯器支持的C語(yǔ)言編程，放棄了效率高但可讀性不強(qiáng)的匯編語(yǔ)言。（4）信息顯示函數(shù)。無(wú)線語(yǔ)音系統(tǒng)可分為主程序模塊和無(wú)線收發(fā)模塊。分機(jī)軟件系統(tǒng)由分機(jī)1系統(tǒng)和分機(jī)2系統(tǒng)構(gòu)成，由于分機(jī)1和分機(jī)2幾乎完全相同，以下以分機(jī)1為例介紹。 圖41 主機(jī)無(wú)線語(yǔ)音系統(tǒng)程序流程圖主機(jī)信息顯示主控系統(tǒng)可分為主程序模塊（包含按鍵調(diào)整、串口通信模塊）、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊。此主控系統(tǒng)是分機(jī)與主機(jī)無(wú)線通信的單片機(jī)控制系統(tǒng)。在發(fā)送子程序中，進(jìn)行初始化之后，單片機(jī)寫入命令，NRF24L01裝載發(fā)送端地址、發(fā)送數(shù)據(jù)、設(shè)置模式后發(fā)送，在接收子程序中，初始化后，設(shè)置NRF24L01為 接收模式，讀取接收數(shù)據(jù)指定的寄存器，判斷是否接收到數(shù)據(jù)。NRF24L01設(shè)置模式和讀寄存器子程序流程圖如圖45所示。 i8。 SCK = 1。 呼叫子程序呼叫子程序通過(guò)按鍵掃描來(lái)判斷呼叫按鍵按下與否作為是否呼叫的標(biāo)準(zhǔn)。串口發(fā)送數(shù)據(jù)程序過(guò)于簡(jiǎn)單，此處以代碼說(shuō)明。單片機(jī)從1302中讀取實(shí)時(shí)信息并給12864顯示。整個(gè)過(guò)程有SCL（時(shí)鐘總線）和SDA（數(shù)據(jù)總線）完成。從而實(shí)現(xiàn)液晶屏對(duì)數(shù)據(jù)的顯示功能。 write_lcd_mand(0X30)。} 時(shí)間調(diào)整子程序按鍵模塊通過(guò)對(duì)按鍵的選擇從而觸發(fā)單片機(jī)不同的指令。程序流程圖如圖411所示。程序流程圖如圖413所示。 RDA_reg_data[0] = 0x00。 RDA_reg_data[0] = 0xd0。其程序如下所示。 for(i=0。}IIC的啟動(dòng)和停止子程序已經(jīng)是規(guī)范化的例程，在此，不做過(guò)多講述。通過(guò)實(shí)際情形分析得到使用9V電池供電時(shí)，電壓的波動(dòng)較小即能夠給系統(tǒng)供應(yīng)穩(wěn)定的電壓。在忽略人為視覺(jué)差的前提下分析得到DS1302一天24小時(shí)的誤差約為2秒，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表53所示。表54 采集語(yǔ)音信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)表時(shí)間6:497:4810:1212:2316:2819：5022:300:34分貝7 dB33dB123dB78dB90dB21dB40dB3dB聲源距離未知約1M約20CM約40M約10CM未知50CM未知拾音器電壓（mv）104588738032563Vout（v） 通信距離測(cè)試本設(shè)計(jì)中，使用NRF24L01進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音以FM進(jìn)行收發(fā)。后經(jīng)過(guò)查閱ASM1117芯片PDF資料和參考網(wǎng)上電子愛(ài)好者的意見(jiàn)后，將后端的22uF電容換成10uF電容后，很好的滿足電壓要求。 時(shí)鐘電路調(diào)試剛開(kāi)始時(shí)，紐扣電磁是焊接在電路板背面，開(kāi)始工作時(shí)，時(shí)鐘信息總是讀取顯示錯(cuò)誤，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)，由于電路板放在桌面上工作，紐扣電磁管腳與時(shí)鐘芯片已管腳短路，導(dǎo)致1302無(wú)法正常工作。 液晶顯示電路調(diào)試在成功下載程序后，插上LCD12864，顯示屏無(wú)反應(yīng)，且背光燈也不常亮，對(duì)照PCB圖進(jìn)行排查后，發(fā)現(xiàn)12864的LED_A引腳未連接到VCC，而且本該連接PSB引腳的IO口連接至RET復(fù)位引腳，經(jīng)過(guò)萬(wàn)用表測(cè)得懸空的PSB引腳為低電平，為數(shù)據(jù)串行模式。調(diào)試故障圖如圖52所示。圖52 語(yǔ)音采集模塊故障處理圖 圖53 語(yǔ)音采集波形圖 軟件調(diào)試 實(shí)時(shí)時(shí)間錯(cuò)誤每次重啟或復(fù)位電路板后，12864顯示的實(shí)時(shí)時(shí)間為00月00日00時(shí)00分，而軟件并無(wú)錯(cuò)誤，在進(jìn)行軟件調(diào)試發(fā)現(xiàn)每次啟動(dòng)或復(fù)位，單片機(jī)執(zhí)行1302程序時(shí)，都會(huì)對(duì)1302的時(shí)間進(jìn)行寫入初始值。圖54 時(shí)間顯示錯(cuò)誤圖 圖55 時(shí)間正常顯示圖 串口通信異常由于每當(dāng)主機(jī)無(wú)線模塊接收到呼叫信息后，無(wú)線語(yǔ)音模塊與信息顯示模塊進(jìn)行串口通信。第一次串口通信信息顯示模塊接收到呼叫信息，將其寫入AT24C02的程序中，為了寫數(shù)據(jù)的連續(xù)和可行性，我們必須將中斷開(kāi)關(guān)EA關(guān)閉，但寫程序執(zhí)行完畢后，未將EA打開(kāi)，之后接收到數(shù)據(jù)并不會(huì)產(chǎn)生中斷，無(wú)法讀取串口數(shù)據(jù)。 } 初始化界面顯示混亂圖在系統(tǒng)啟動(dòng)或復(fù)位后，12864顯示初始化歡迎界面，可是界面顯示混亂無(wú)章，而且程序在顯示歡迎界面后應(yīng)該顯示無(wú)呼叫顯示界面，可實(shí)際情況會(huì)顯示混亂的呼叫界面。由于整個(gè)系統(tǒng)程序的冗長(zhǎng)。在改進(jìn)時(shí)，主要對(duì)程序的靜態(tài)變量和動(dòng)態(tài)變量進(jìn)行分類，盡量少使用全局變量和運(yùn)行程序的時(shí)序進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。如圖512所示 圖510 分機(jī)按鍵呼叫圖 圖511 分機(jī)語(yǔ)音呼叫圖主機(jī)收到呼叫后，可以選擇按鍵或語(yǔ)音兩種回復(fù)方式，如圖513所示，為按鍵回復(fù)，分機(jī)LED提示圖。 圖514 時(shí)間調(diào)整界面圖 圖515 歷史呼叫記錄顯示混亂圖對(duì)顯示程序的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化后，可通過(guò)按鍵方式準(zhǔn)確無(wú)誤的查詢歷史呼叫記錄。軟件中的模塊化有效的為此產(chǎn)品的后續(xù)升級(jí)提供了保障。有許許多多的不舍，也有許許多多的感謝要說(shuō)。這些都將使我終生受益。最重要的是讓我有了責(zé)任感，對(duì)自己、對(duì)家人和對(duì)社會(huì)的責(zé)任感。關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)和研究成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)的說(shuō)明：本人完全了解成都信息工程學(xué)院有關(guān)保管使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：（1）學(xué)校有權(quán)保管并向有關(guān)部門遞交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件。（5）學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定）。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它第 48 頁(yè) 共 44