【文章內(nèi)容簡介】 人只要按下呼救按鍵無線發(fā)射模塊就會輸入電路所需控制的床位號，同時(shí)啟動編碼電路產(chǎn)生帶有地址編碼和開關(guān)狀態(tài)信息的編碼脈沖信號，在通過無線電發(fā)射電路將信號發(fā)射出 去，而無線電接收電路將接收到的編碼脈沖信號通過解碼電路進(jìn)行編碼地址確認(rèn)，確認(rèn)是否是本遙控開關(guān)系統(tǒng)的地址。如 果是則解碼電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號控制繼電器電路，開關(guān)電路動作。即顯示屏顯示床位號，語音系統(tǒng)發(fā)出相對應(yīng)的 語音播報(bào)， 通知護(hù)士。 根據(jù)上述分析，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求包括以下幾個(gè)方面 ： 1 以 51 單片機(jī)為核心控制器件， 輔以相關(guān)接口電路及 IC構(gòu)成硬件系統(tǒng)。 2 利用無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn) 無線 數(shù)據(jù)傳輸。 3 有 多 臺從機(jī)由主機(jī)控制且可以同時(shí)工作， 并且可以隨意增加有限臺從機(jī)，實(shí)現(xiàn)最小控制距 離。 4 當(dāng) 從機(jī)無 任何 動作時(shí)，從機(jī)處于靜默狀態(tài) （自動斷電） ，以節(jié)約電能。 5 當(dāng)從機(jī)有需要進(jìn)行呼叫時(shí)， 在主機(jī)上顯示出病床號碼，伴隨語音播報(bào)，以便通知護(hù)士和醫(yī)生 ,并可通過主機(jī)直接解警 。 6 用 LabVIEW 制作主機(jī)顯示界面。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)原理框圖如圖 31 所示。 鍵盤 鍵盤 單片機(jī) 單片機(jī) 無線發(fā)射模塊 無線發(fā)射模塊 無線接收模塊 單片機(jī) LCD 顯示 上位機(jī) 顯示 存儲器 語音播報(bào) 圖 3— 1 系統(tǒng)原理框圖 如上圖所示，本系統(tǒng)由 單片機(jī)（主機(jī)）、 直流電源、無線發(fā)射 /接收模塊、接口電路、顯示存儲電路和語音播報(bào) 電路等組成。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案討論 主機(jī)選擇 方案一 ：采用 AT81C51 為核心的單片機(jī)，成本較低，處理速度較快，增加多路也易于實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過串口在顯示器隨機(jī)產(chǎn)生十以內(nèi)加、減法題目。采用語音報(bào)警，可使醫(yī)生或護(hù)士聽到報(bào)警信息，并可通過主機(jī)直接解警。通信接口可利用 MAX485 芯片實(shí)現(xiàn)半雙工通信，其通信傳輸線少，從而更滿足設(shè)計(jì)需要。 方案二 ：采用 PC 機(jī) 直接 對該系統(tǒng)進(jìn)行控制，其優(yōu)點(diǎn)在顯示界面和方法多，編程格式靈活，如采用 VB、 JAVA 或用 LabVIEW 等，比較美觀。通信接口需采用機(jī)內(nèi)的 RS232，實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。 相比較而言，方案一比較有利于從機(jī)設(shè)計(jì)，方案二比較有利于主機(jī)設(shè)計(jì)。 由于醫(yī)院屬于公共場所，從機(jī)容易丟失或損壞， 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，方案一的代價(jià)相對較小， 因此在此系統(tǒng)中，我們選擇方案一作為我們的設(shè)計(jì)方案。 無線收發(fā)模塊選擇 方案一 :采用美國 ACM 公司生產(chǎn)的新一代高性能、低成本的單片發(fā)射芯片ACMTX16,可工作于 400─ 460MHZ 頻段，性能優(yōu)良，外圍電路簡單，是專為遙控、數(shù)據(jù)傳輸、無線標(biāo)簽、小型尋呼系統(tǒng)等應(yīng)用設(shè)計(jì)的。 ACMTX16 是大規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)獨(dú)特，內(nèi)部 采用 1LL 合成技術(shù)，因此只需外接廉價(jià)的低頻率晶體和少數(shù)外部元件即可得到所需頻率。 方案二 ： PT2262/PT2272 是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗 、 低價(jià)位通用編 碼、 解碼電路， PT2262/PT2272 最多可有 12 位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 ,接高電平 H,接低電平 L),任意組合可提供 531441 地址碼 ,PT2262 最多可有 6 位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳 ,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 DOUT(17腳 )串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。 采用基于 PT2262/2272 無線接收發(fā)模塊的主要優(yōu)點(diǎn) （ 1）天線輸入端有選頻電路，而不依賴 1/4 波長天線的選頻作用，控制距離較近時(shí)可以剪短甚至去掉外接天線 （ 2）輸出端的波形在沒有信號比較干凈，干擾信號為短暫的針狀脈沖，而不像其它超再生接收電路會產(chǎn)生密集的噪聲波形，所以抗干擾能力較強(qiáng)。 （ 3）無線接收發(fā)模塊自身輻射極小，加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作 用，可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號的侵入。 （ 4）采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到 315MHZ 后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動性能都有極大改善。可調(diào)電容調(diào)整精度較低，只有 3/4 圈的調(diào)整范圍，而可調(diào)電感可以做到多圈調(diào)整。可調(diào)電容調(diào)整完畢后無法封固，因?yàn)闊o論導(dǎo)體還是絕緣體，各種介質(zhì)的靠近或侵入都會使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調(diào)電容在受到振動時(shí)定片和動片之間發(fā)生位移；溫度變化時(shí)熱脹冷縮會使定片和動片間距離改變；濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?；長期工作在潮濕環(huán)境中還會因定片和動片的氧化改變?nèi)萘?，這些都會嚴(yán)重影響接收頻率的穩(wěn)定性，而采用可調(diào)電感就可解決這些問題，因?yàn)殡姼锌梢栽谡{(diào)整完畢后進(jìn)行封固，絕緣體封固劑不會使電感量發(fā)生變化。 方案 三 :采用無線調(diào)幅發(fā)射模塊 YCF5001,具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，采用 SMT 貼片元件工藝，選用優(yōu)質(zhì)名牌阻容件，以及用 其 表面諧振器穩(wěn)頻 , 使其性能在惡劣的環(huán)境下更能顯示出其優(yōu)勢所在，主要芯片采用目前世界上最先進(jìn)的超外差接收芯 片技術(shù)。接收靈敏度為 105dBm。主要用在 工業(yè)控制，數(shù)據(jù)傳送 , 計(jì)算機(jī)通訊等方面。 綜合考慮此系統(tǒng)所需要的經(jīng)濟(jì)效益、工作環(huán)境、系統(tǒng)靈敏度等要求， 相比較而言 ,第二種方案更有利于我們的實(shí)現(xiàn)和測量 。 顯示模塊 方案一 :顯示采用圖形 LCD，它是一種被動式顯示器， 由于其功耗極低、抗干擾能力強(qiáng)，因而在低功耗的單片機(jī)系統(tǒng)中大量使用。 LCD本身不發(fā)光只是調(diào)節(jié)光的亮度，目前市場上銷售的 LCD 顯示器都是利用液晶的扭曲 — 向列效應(yīng)制成，這是一種電場效應(yīng)，夾在兩片導(dǎo)電玻璃電極間的液晶經(jīng)過一定處理，它內(nèi)部的分子成 10 度的扭曲，當(dāng)線性偏振光透過其偏陣面便會旋轉(zhuǎn) 10 度。當(dāng)在玻璃電極上加上電壓后，在電場作用下，液晶的扭曲結(jié)構(gòu)消失，其旋光作用也消失，偏振光便可直接通過。當(dāng)去掉電場后液晶分子又恢復(fù)扭曲結(jié)構(gòu)。它與 1C 機(jī)相比，成本較低，可以實(shí)現(xiàn)漢字和數(shù)據(jù)的直觀化，增加多路也易于實(shí)現(xiàn)。 方案二 :發(fā)光 二極管顯示器 LED 是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆劃發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用為七段顯示器結(jié)構(gòu)。 所以本系統(tǒng)采用 LCD 顯示。 主機(jī)顯示界面 方案一 :LabVIEW 是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程工作臺（ LabVIEW Virtual Instruments Engineering Workbench）的簡稱，是美國國家儀器公司開發(fā)的虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，它的功能強(qiáng)大靈活，可以廣泛應(yīng)用于自動測量系統(tǒng)、工業(yè)過程自動化、實(shí)驗(yàn)室仿真等各個(gè)領(lǐng)域。 LabVIEW 使用圖形化編程語言編程，簡單直觀，極大節(jié)省程序開發(fā)時(shí)間，同時(shí) LabVIEW 可提供豐富的庫函數(shù)和功能模塊，可完成各種各樣的復(fù)雜編程任務(wù)。 方案二 :在實(shí)踐中，使用 PC 機(jī)對 In1rise 公司推出的 Del1hi 是一種功能強(qiáng)大的高級編程語言，其具有可視化面向?qū)ο蟮奶卣?，特別適合 Windows 平臺下的圖形界面和用戶程序的編制 , 在 Windows 平臺下， Win32 A1I支持同步和異步兩種 I/O 操作。同步操作的方式的 java/j2me/code/39。 target=39。_blank39。程序設(shè)計(jì)相對比較簡單，但是 I/O 操作函數(shù)在 I/O 操作結(jié)束前不能返回，這將掛起調(diào)用線程，直到 I/O 操作結(jié)束；異步操作方式要相對復(fù)雜一些，但是可以讓 I/O 操作在后臺運(yùn)行，而不會掛起調(diào)用線程，這在大數(shù)據(jù)量通信情況下對改善調(diào)用線程的響應(yīng)速度是相當(dāng)有效的。同時(shí)由于 Win1x和 WinNT 下對串行通信的處理不同，這就導(dǎo)致了在 Win1x 下開發(fā)的同步方式串行通信程序在 NT 下會發(fā)生工作線程之間的協(xié)作阻塞，即當(dāng)讀線程在等待 WaitCommEvent 的時(shí)候，寫線程不能正常工作，停在那里，整個(gè)程序處于癱瘓狀態(tài)。這個(gè)問題是 Windows 的 A1I函數(shù)處理串行通信的一個(gè) BUG，所以對于適應(yīng)性強(qiáng)的程序都是選擇異步方式。 鑒于此，本系統(tǒng)采用第一 種方案。 第四章 病房無線呼叫系統(tǒng) 設(shè)計(jì)及 實(shí)現(xiàn) 模塊功能簡介 AT89C51 單片機(jī) 簡介 AT81C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ F1EROM—Falsh 1rogrammable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存 儲器 的單片機(jī)。單片機(jī)的 可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 C1U和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機(jī)為很多 入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 圖 4— 1 1．主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ； 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2．管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0 口為一個(gè) 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次 寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 10 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 12 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位 。 在給出地址 “ 1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平 時(shí)間。 ALE/1ROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引 腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 1SEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /1SEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 /1SEN信號將不出現(xiàn)。 EA/V11：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) E