【文章內(nèi)容簡介】 EM可在數(shù)字域執(zhí)行解調(diào)、濾波和包處理功能，這些特性可大幅簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的工作，以及允許使用低端的微控制器。圖37 SRW1012模塊電路SRW1012其工作433Mhz，采用GFSK調(diào)制模式，使用SPI電氣接口與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作電壓為3V,，并再穩(wěn)壓二極管的負(fù)極輸出作為無線模塊的工作電源，其電路圖如圖38所示。圖38 無線傳輸電路167。 自動(dòng)阻斷模塊本設(shè)計(jì)采用L9110直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，L9110是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過750～800mA的持續(xù)電流，～；同時(shí)它具有較低的輸出飽和壓降；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。圖39 L9110芯片管腳圖L9110作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，驅(qū)動(dòng)芯片的OA和OB接直流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)芯片的IA和IB端接單片機(jī)引腳上，單片機(jī)分別給定高和低電平時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，給定低和高電平時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。其電路圖如圖310所示。其阻斷原理如圖311所示。圖310 阻斷裝置電路自動(dòng)阻斷的設(shè)計(jì)是在電機(jī)上加一個(gè)偏心輪，在輪上放置一個(gè)前端尖端的擋片。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使擋片向前運(yùn)動(dòng)，起到阻斷輸液管的作用。反之，當(dāng)電機(jī)向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使擋片向后運(yùn)動(dòng)，使得輸液管放開。這樣當(dāng)檢測液面的傳感器檢測到信號以后，單片機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，將輸液管阻斷或者是松開，做到了自動(dòng)阻斷的功能。輸液管阻斷前輸液管阻斷后圖311 阻斷輸液原理167。 顯示模塊本設(shè)計(jì)采用3位共陰數(shù)碼管顯示房間號，數(shù)碼管具有發(fā)光強(qiáng)、可視性好、顯示電路較為簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表的輸入輸出人機(jī)交互設(shè)備中經(jīng)常用作顯示器件。采用2位共陰數(shù)碼管顯示病床號，使用74HC138芯片作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)芯片。其電路圖如圖312所示。圖312 數(shù)碼管顯示電路，鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用?，F(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流，鋰電池使用壽命相對較長，使用壽命可達(dá)到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1CDOD充放，有可以使用1000次的記錄；具備高功率承受力，其中電動(dòng)汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到1530C充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)加速；自放電率低，無記憶效應(yīng)；鋰電池高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在20℃60℃的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在45℃環(huán)境下使用；綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。，電壓檢測電路為兩47千歐姆電阻串聯(lián)，接到系統(tǒng)電源上，中間端接到單片機(jī)的ADC輸入引腳。其電路圖如圖313所示。圖313 電源及電壓檢測電路167。167。 本設(shè)計(jì)采用Atmega16L單片機(jī)作為主控芯片，,使用內(nèi)部振蕩電路，系統(tǒng)工作頻率為4Mhz，使用片內(nèi)的ADC電路作為電池電壓檢測，，使用片內(nèi)的SPI串行接口與無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，采用上電自動(dòng)復(fù)位電路，并使能內(nèi)部看門狗。其電路圖如圖314所示。圖314 單片機(jī)最小系統(tǒng)167。 ，帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。其電路圖如圖315所示。圖315 LCD顯示電路167。 本設(shè)計(jì)采用8550三極管作為驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)壓電式蜂鳴器。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,~，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。本設(shè)計(jì)在報(bào)警上還采用了振動(dòng)器。振動(dòng)器就是偏心電動(dòng)機(jī)就是普通電動(dòng)機(jī)，頭上裝了一個(gè)凸輪，而凸輪的重心并不在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪做圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生離心力，由于離心力的方向隨凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷變化，連續(xù)的看就使手機(jī)產(chǎn)生了左右方向的較大幅度的擺動(dòng)，實(shí)際上是有上下方向的振動(dòng)的，但是由于阻力過大使這個(gè)方向的振動(dòng)不是很明顯，于是感覺是振動(dòng)了。另外再跟電路結(jié)合起來，當(dāng)有信息收到并需要以振動(dòng)方式提醒的時(shí)候，控制電路就會發(fā)出信號，從而會有適當(dāng)大小的電流輸入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，于是產(chǎn)生了振動(dòng)。其基本電路如圖316所示。圖316 振動(dòng)和聲音提示電路第4章 輸液監(jiān)控器和接收終端的軟件設(shè)計(jì)167。整個(gè)系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)涉及到很多方面，是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，不可能一次把所有的代碼都寫出來。這里對軟件代碼的編寫采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)軟件系統(tǒng)逐步劃分為子系統(tǒng)，再將子系統(tǒng)逐步細(xì)化為單一功能的模塊來實(shí)現(xiàn)，最后再將所有的模塊整合成一個(gè)大系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。下面是主程序流程圖：圖41 輸液報(bào)警器流程圖圖42 便攜式終端流程圖由輸液報(bào)警器和便攜式終端的系統(tǒng)流程圖可知其工作原理。系統(tǒng)開機(jī)以后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化，當(dāng)系統(tǒng)開始工作的時(shí)候，紅外對管開始檢測點(diǎn)滴液面，輸液報(bào)警器開始向護(hù)士手持終端發(fā)送無線數(shù)據(jù)，顯示各個(gè)報(bào)警器的信息，同時(shí)護(hù)士手持終端之間開始進(jìn)行通信，將各自的信息發(fā)送的對方的手持終端里。當(dāng)有點(diǎn)滴打完以后，紅外對管檢測到信號，單片機(jī)收到信號之后，啟動(dòng)電機(jī)將輸液管阻斷，同時(shí)通過無線信號向所有的護(hù)士手持終端發(fā)出報(bào)警信號，同時(shí)將自己的地址信息發(fā)送出去。當(dāng)護(hù)士手持終端接到報(bào)警信息之后，會分析接收到的地址是屬于哪個(gè)輸液監(jiān)控器的，并在液晶上顯示出來。當(dāng)有護(hù)士發(fā)現(xiàn)有輸液監(jiān)控器報(bào)警時(shí)，按下處理鍵，這時(shí)屏幕上就會顯示出該信息已經(jīng)處理，同時(shí)計(jì)時(shí)器開啟。該計(jì)時(shí)器會記錄你從按下處理到你處理該報(bào)警的時(shí)間，同時(shí)該護(hù)士終端就會向其他護(hù)士終端發(fā)出該報(bào)警已經(jīng)處理的信號，以防止有護(hù)士重復(fù)處理該問題，造成勞動(dòng)浪費(fèi)。167。輸液監(jiān)控器的控制流程，將上端輸液管夾入檢測槽內(nèi)。，報(bào)警器開機(jī)，并顯示00000。，并且調(diào)整哪位數(shù)字，對應(yīng)的那位就會1s閃爍一次，按+鍵來調(diào)整房間號和床位號，每位數(shù)字從09循環(huán)變化。，再按S/R鍵，報(bào)警器進(jìn)入初始化狀態(tài)，約5s后，再次顯示設(shè)定好的房間號和床位號（如102房01床），表示進(jìn)入工作狀態(tài)。若顯示房床,表示無線模塊通信錯(cuò)誤，需重新設(shè)定房間號和床位號。，數(shù)碼管會在15s后熄滅，進(jìn)入省電模式。，發(fā)出連續(xù)“BiBi”提示音，并自動(dòng)阻斷輸液管。 ，報(bào)警器發(fā)出“BiBi”響兩聲，壓輪松開輸液管。 ，報(bào)警器此時(shí)關(guān)機(jī)。 ：直接將充電器插頭接到監(jiān)控器電源孔，次數(shù)充電器上顯示紅燈，約5小時(shí)左右充電器顯示綠燈，表示充電完畢。 ：當(dāng)報(bào)警器工作時(shí)出現(xiàn)每隔30秒發(fā)出短“Bi”提示音，表明電量已不足，需要充電。此時(shí)插入充電變壓器可立即充電。若經(jīng)過約10分鐘還未對其充電報(bào)警將在發(fā)出連續(xù)短“Bi”音后自動(dòng)關(guān)機(jī)同時(shí)阻斷輸液管。便攜式護(hù)士終端的控制流程，便攜式護(hù)士終端進(jìn)入工作狀態(tài)。，以顯示最新報(bào)警信息。，便攜式護(hù)士終端會發(fā)出“BiBiBi”響連續(xù)響兩次，并振動(dòng)連續(xù)振動(dòng)三次；當(dāng)收到呼叫報(bào)警信號，會發(fā)出“BiBi”連續(xù)響兩次，并振動(dòng)連續(xù)振動(dòng)兩次；，便攜式護(hù)士終端顯示10201…… 00:25，表示102房01床正在輸液，輸液時(shí)間0小時(shí)25分；，便攜式護(hù)士終端顯示10201摘瓶 01:07，表示102房01床需要摘瓶，輸液結(jié)束了1分07秒；，便攜式護(hù)士終端顯示10201呼叫 00:28，表示102房01床正在呼叫，呼叫時(shí)長0分28秒；，便攜式護(hù)士終端顯示10201欠壓 00:46，表示102房01床電池電量不足，已經(jīng)過去0分46秒；，護(hù)士根據(jù)報(bào)警信息，上下翻查選定哪個(gè)房間進(jìn)行處理，并按下“處理”鍵，其他接收機(jī)會收到該機(jī)發(fā)出的正在處理信息（10201 A正在處理…），將電源開關(guān)打到OFF，接收機(jī)關(guān)機(jī)。，本機(jī)會顯示“電量不足，請及時(shí)充電”字樣。：直接將充電器插頭接到接收器的電源孔，充電器上顯示紅燈，約5小時(shí)左右充電器顯示綠燈，表示充電完畢。167。輸液監(jiān)控器部分：當(dāng)輸液監(jiān)控器工作時(shí)，護(hù)士手動(dòng)按鍵設(shè)置病房號和病床號，如果調(diào)錯(cuò)以后，可以按鍵來清除，重新調(diào)過。當(dāng)設(shè)置成功以后，數(shù)碼管會一直顯示病房號和病床號，如果15秒之內(nèi)沒有任何操作，數(shù)碼管會進(jìn)入省電模式。當(dāng)進(jìn)入省電模式之后，有任何操作都會重新喚醒數(shù)碼管顯示。由于本設(shè)計(jì)是由電池供電的，所以我加入了這個(gè)設(shè)計(jì)。下圖為顯示流程圖：圖43 數(shù)碼管顯示流程圖護(hù)士手持終端部分：當(dāng)護(hù)士終端開機(jī)時(shí)，會自動(dòng)檢測是否有無線信號傳輸，如果有無線信號傳入的話會在屏幕上顯示出來。發(fā)出報(bào)警信號的報(bào)警器會向所有的護(hù)士手持終端發(fā)出信號，所以所有的護(hù)士手持終端都會接受到信號，這時(shí)如果有第二個(gè)報(bào)警信號發(fā)送過來之后，會順延到第一下方，做出這個(gè)設(shè)定是因?yàn)榻邮艿降男盘栐骄镁驮叫枰幚?，所以就采用了順延的算法。?dāng)護(hù)士收到該報(bào)警信號時(shí)，按下處理按鍵，這時(shí)會在屏幕上顯示該報(bào)警已經(jīng)有人處理，并顯示是哪個(gè)號碼的手持終端去處理的，同時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。按下處理按鍵的護(hù)士的手持終端會同時(shí)向其他的護(hù)士終端發(fā)送信號，更新其他護(hù)士手持終端的信息。當(dāng)報(bào)警處理完成以后，會將計(jì)時(shí)器關(guān)閉，同時(shí)向其他的終端發(fā)送已處理的信號，防止有人重復(fù)處理同一報(bào)警。圖44 護(hù)士手持終端顯示模塊167。輸液監(jiān)控器和護(hù)士手持終端的無線通信模塊統(tǒng)一都是SRW1012，為了實(shí)現(xiàn)無線信號穿透墻壁的能力和方便同一管理，同一采用433M通信頻率。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問題，433M是國家免費(fèi)開放的頻段，市面上有很多設(shè)備都是基于這個(gè)頻段的，如果某個(gè)未知設(shè)備發(fā)出的信號被我們的監(jiān)控器和手持終端接收到會影響到其正常工作。針對這樣的問題我提出的解決方案的就是將通信協(xié)議進(jìn)行加密，這樣外界的干擾在理論上就會消除。SRW1012之間通信是運(yùn)用的SPI協(xié)議。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，如今越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以（單向傳輸時(shí)）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時(shí)鐘），CS（片選）。SPI 模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn)行配置，時(shí)鐘極性（CPOL）對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果 CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)備時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。圖45 SPI讀寫時(shí)序消除了外界的干擾之后，又發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)本身的干擾。當(dāng)某個(gè)報(bào)警器發(fā)出無線信號之后，所有的監(jiān)控器和手持終端都會接到該信號，而設(shè)計(jì)的主要目的就是只讓手持終端接收到該信號，如果別的監(jiān)控器收到之后會干擾其正常工作。而在手持終端之間互相通信的時(shí)候也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，為了防止這種情況的發(fā)生，我們采用了地址識別的思想。167。當(dāng)某一輸液監(jiān)控器檢測到點(diǎn)滴打完之后發(fā)出報(bào)警信號，這個(gè)報(bào)警信號里面包括密碼段、第一地址段、第二地址段和數(shù)據(jù)段。密碼段就是整套系統(tǒng)的密碼，用于區(qū)分是否本系統(tǒng)的設(shè)備。第一地址段里面的內(nèi)容是區(qū)分