【文章內(nèi)容簡介】 路、LED提示報警模塊電路、無線語音主控模塊電路，時鐘模塊電路、按鍵模塊電路、顯示模塊電路、存儲模塊電路、信息顯示主控模塊電路，分機主控模塊電路和分機呼叫模塊電路。 電平轉(zhuǎn)換模塊電路。ASM1117包含1個齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以并且通過輸入端和輸出端的濾波確保輸輸出精度在177。1%以內(nèi)的穩(wěn)定電壓。具體原理圖如圖31所示：圖31 電平轉(zhuǎn)換模塊電氣原理圖 語音發(fā)送模塊電路拾音器采集語音并轉(zhuǎn)換為模擬電信號，經(jīng)電容隔直和9014放大后得到的電信號，STC15L104設(shè)定NS73發(fā)射頻率（本設(shè)計為100MHz）通過NS73以電磁波的形式發(fā)送。具體原理圖如圖32所示。圖32 語音發(fā)送模塊電氣原理圖 語音接收模塊電路STC15L104將RDA5807的接收頻率設(shè)定為100MHz，接收NS73發(fā)送模塊發(fā)送的語音信號。具體原理圖如圖33所示。圖33 語音接收模塊電氣原理圖 無線收發(fā)模塊電路無線射頻收發(fā)的的主流芯片有TI公司遵循ZigBee協(xié)議的CC系列和Nordic公司的NRF系列。此處我們使用的事NRF24L01+模塊，高達2Mbps的工作速率，兼具CRC檢錯和自動應(yīng)答機制[7]。NRF24L01+模塊外部有8個引腳，簡易引腳圖如圖34和35所示。圖34 NRF24L01+引腳簡易視圖 圖35 NRF24L01+PCB簡易視圖每個引腳的名稱和功能見表31所示。表31 NRF24L01+引腳功能表管腳名稱管腳功能方向VDD電源正，~—CE工作模式選擇，INCSNSPI片選使能，低電平有效INSCKSPI時鐘INMOSISPI輸入INMISOSPI輸出OUTIRQ中斷輸出OUTGND電源地—NRF24L01+有發(fā)送、接收、待機和關(guān)機4種工作模式，其工作模式由寄存器內(nèi)部的PWR_UP、PRIM_RX共同控制，控制規(guī)則如表32所示。表32 NRF24L01+模式控制規(guī)則表模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111—發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在TX_FIFO寄存器中發(fā)射模式101→0處于發(fā)射模式，等待數(shù)據(jù)發(fā)完待機模式II101TX_FIFO為空待機模式I1—0無正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)掉電模式0———當主分機按下呼叫/回復按鍵，或語音通信開關(guān)時，NRF24L01開始工作，NRF初始化后默認進入發(fā)送模式，發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要向設(shè)定頻段設(shè)定通道設(shè)定目標地址傳輸數(shù)據(jù)。當對方接收到數(shù)據(jù)后，發(fā)送方會再次將數(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)。具體電氣原理圖如圖36和37所示。圖36 無線收發(fā)模塊電氣原理圖圖37 NRF2401電氣原理圖 LED提示報警模塊電路使用8個LED來表示有呼叫時，呼叫的方式以及呼叫的病床號或病房號。具體電氣原理圖如圖38所示圖38 LED提示報警模塊電氣原理圖 無線語音主控模塊電路STC89C52RC晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗/的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘周期可以任意選擇，內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，時鐘頻率在12MHZ一下時，復位腳可以接地。本單片機是線收發(fā)控制、語音模塊控制、LED提示報警控制、串口通信的主控芯片。具體電路原理圖如圖39所示。89C52共有4個8位并行I/O端口：P0、PPP3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。I/0口分配：：按鍵 ；：按鍵 ；：按鍵；：LED；：CMX639數(shù)字信號輸出端口 ；：CMX639編碼數(shù)字時鐘；：CMX639時鐘模式1；：CMX639時鐘模式2；：CMX639編碼壓縮算法選擇；：CMX639譯碼數(shù)字時鐘；：CMX639數(shù)字信號輸入端口；：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時鐘端口： SPI從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出端口；： SPI時鐘端口；：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 無線語音主控模塊電氣原理圖 時鐘模塊電路采用DS1302時鐘芯片，其中VCC1為后備電源，VCC2為主電源，在主電源關(guān)閉的情況下，也能通過紐扣電磁等電源供電也能保持時鐘芯片的繼續(xù)運行。X1和X2是振蕩源，RST是復位片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端，SCLK始終是輸入端。時鐘電路如圖310所示：圖310 時鐘模塊電氣原理圖 按鍵模塊電路利用4個按鍵來修改DS1302的實時時間和查詢歷史呼叫記錄，使得時間準確無誤以及方便呼叫歷史的查詢調(diào)錄。4個按鍵的功能分別為：模式選擇、信息加1/查詢呼叫記錄、信息減信息確認/退出查詢模式。其功能表如表33所示。表33 按鍵功能表模式 按鍵S10S11S12S13調(diào)整模式模式切換信息加1信息減1確認并退出查詢模式無查詢下一記錄查詢上一記錄退出具體電氣原理圖如圖311所示。圖311 按鍵調(diào)整模塊電氣原理圖 顯示模塊電路采用12864帶中文字庫的液晶顯示屏，利用其有完備的漢字顯示庫和數(shù)字圖像顯示能力和較大的屏幕和顯示亮度調(diào)節(jié)功能，能夠顯示更多的信息。具體電路原理圖如圖312所示。圖312 顯示模塊電氣原理圖 存儲模塊電路采用AT24C02芯片，利用外部2k大小ROM來儲存最近一段時間內(nèi)的10個歷史呼叫的日期、時間，病房號碼、病員號碼、呼叫方式。 具體原理圖如下如圖313所示：圖313 存儲模塊電氣原理圖 信息顯示主控模塊電路STC89C52指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機。本單片機是顯示模塊控制、按鍵調(diào)整模塊控制、時鐘模塊控制、存儲模塊、串口通信的主控芯片。具體電路原理圖如圖314所示。89C52共有4個8位并行I/O端口：P0、PPP3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。I/0口分配：：12864數(shù)據(jù)輸入端口；： LCD12864數(shù)據(jù)指令選擇端口；： LCD12864讀寫操作端口；：LCD12864使能端口；：LCD12864串并行選擇端口；：AT24C02時鐘端口；：AT24C02數(shù)據(jù)端口；：DS1302時鐘輸入端口：DS1302數(shù)據(jù)輸入端口；：DS1302復位端口；：按鍵圖314 信息顯示主控模塊電氣原理圖 分機呼叫模塊電路分機呼叫電路由按鍵和語音兩部分構(gòu)成，但都由按鍵觸發(fā)。每個按鍵/開關(guān)對應(yīng)功能如表34所示。表34 按鍵對應(yīng)內(nèi)容表按鍵S7S8S9==1對應(yīng)病員1按鍵呼叫病員2按鍵呼叫病員3按鍵呼叫語音呼叫具體電路原理圖如圖315和316所示。 圖315 分機按鍵呼叫模塊電氣原理圖 圖316 分機語音呼叫模塊電氣原理圖 分機主控模塊電路STC89C52RC晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗/的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機。本單片機是無線收發(fā)控制、按鍵呼叫模塊、語音呼叫模塊、語音模塊控制、LED回復提示控制、串口通信的主控芯片。IO資源分配完全和主機無線語音主控模塊相同，在此不重復介紹。具體電路原理圖如圖317所示。圖317 分機主控模塊電氣原理圖硬件的電氣原理圖，硬件的印制板電路圖，材料清單表見附錄。4 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計 編程軟件選擇軟件系統(tǒng)在本次設(shè)計中尤其重要，基本功能大部分是由軟件完成的，語音收發(fā)模塊、無線模塊的收發(fā)控制部分同樣需要軟件的密切配合才能順利實現(xiàn)。鑒于軟件設(shè)計的復雜性和規(guī)模性，我們采用KEIL編譯器支持的C語言編程，放棄了效率高但可讀性不強的匯編語言。多功能呼叫機軟件程序的在圖22和圖24的基礎(chǔ)上設(shè)計主要包括（1）、作為整個軟件系統(tǒng)的核心。（2）。（3）呼叫子程序。（4）信息顯示函數(shù)。（5）串口通信子程序。（6）語音接收函數(shù)、語音發(fā)送函數(shù)。 系統(tǒng)流程圖主機軟件系統(tǒng)由無線語音系統(tǒng)和信息顯示系統(tǒng)構(gòu)成。無線語音系統(tǒng)可分為主程序模塊和無線收發(fā)模塊。此主控系統(tǒng)是主機與分機無線通信的單片機控制系統(tǒng)。信息顯示系統(tǒng)可分為主程序模塊、顯示模塊等。當主機無線語音收到無線呼叫時，無線語音主控系統(tǒng)與本系統(tǒng)進行串口通信，發(fā)送呼叫信息。分機軟件系統(tǒng)由分機1系統(tǒng)和分機2系統(tǒng)構(gòu)成，由于分機1和分機2幾乎完全相同，以下以分機1為例介紹。主機無線語音主控系統(tǒng)可分為主程序模塊（包含按鍵回復模塊、語音回復模塊、語音模塊、串口通信模塊、LED報警提示模塊）、無線收發(fā)模塊。此主控系統(tǒng)是主機與分機無線通信的單片機控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)程序流程圖如圖41所示。 圖41 主機無線語音系統(tǒng)程序流程圖主機信息顯示主控系統(tǒng)可分為主程序模塊（包含按鍵調(diào)整、串口通信模塊）、時鐘模塊、顯示模塊、存儲模塊。當主機無線語音收到無線呼叫時，無線語音主控系統(tǒng)與本系統(tǒng)進行串口通信，發(fā)送呼叫信息。其系統(tǒng)程序流程圖42所示。圖42 主機信息顯示系統(tǒng)程序流程圖分機1主控系統(tǒng)可分為主程序模塊（包含按鍵呼叫模塊、語音呼叫模塊）、無線收發(fā)模塊。此主控系統(tǒng)是分機與主機無線通信的單片機控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)流程圖如圖43所示。圖43 分機1主控系統(tǒng)程序流程圖 各單元模塊程序 NRF24L01無線收發(fā)子程序 無線收數(shù)據(jù)子程序和無線發(fā)數(shù)據(jù)子程序如圖44所示。 圖44 無線收、發(fā)子程序程序流程圖、無線接收子程序時，開始進入本程序流程。在發(fā)送子程序中，進行初始化之后，單片機寫入命令，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)置模式和讀狀態(tài)寄存器子程序NRF24L01設(shè)置接收模式、設(shè)置發(fā)送模式、讀狀態(tài)寄存器子程序都是對NRF24L01狀態(tài)寄存器的操作，其中設(shè)置模式子程序都是通過對SPI_RW_Reg()子程序的調(diào)用，將不同的數(shù)據(jù)寫入不同的寄存器來改變NRF24L01的收發(fā)模式。讀狀態(tài)寄存器子程序是通過對SPI_Read()子程序的調(diào)用來讀該寄存器的數(shù)據(jù)。配置為接收模式子程序，調(diào)用子程序SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f)；配置為發(fā)送模式子程序，調(diào)用子程序 SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e)；讀狀態(tài)寄存器子程序，調(diào)用子程序sta = SPI_Read(STATUS)。NRF24L01設(shè)置模式和讀寄存器子程序流程圖如圖45所示。圖45 NRF24L01設(shè)置模式和讀狀態(tài)寄存器子程