【導(dǎo)讀】呼叫系統(tǒng)歷來(lái)受到各大醫(yī)院的普遍重視。如果采用無(wú)線(xiàn)傳輸，會(huì)節(jié)約布線(xiàn)和改造。線(xiàn)路的資金，為醫(yī)院節(jié)約成本，并且及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠，簡(jiǎn)便可行。線(xiàn)麻煩和改建麻煩的問(wèn)題。所設(shè)計(jì)的病區(qū)無(wú)線(xiàn)呼叫系統(tǒng)主要分為發(fā)射和接收兩大。其中系統(tǒng)有多個(gè)呼叫通道，可供多個(gè)床位或病房使用，以數(shù)據(jù)編解碼芯片。其中利用NE555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路控制數(shù)碼管顯示和聲音提示的時(shí)。系，提高護(hù)理水平有很大幫助。本次設(shè)計(jì)完成了各項(xiàng)指標(biāo)，而且在要求傳輸距離。20米的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了40米的傳輸，接收端反應(yīng)靈敏穩(wěn)定。窩系統(tǒng)經(jīng)歷了指數(shù)性的快速增長(zhǎng)，全球用戶(hù)已達(dá)20億。窩電話(huà)已成為工作和日常生活中不可或缺的工具。許多家庭、商務(wù)區(qū)和校園已經(jīng)開(kāi)通了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，1745—1827）命名的伏特電池出現(xiàn)后，開(kāi)始有了直流電路。分迅速，成為人們生活不可或缺的極重要的組成部分。傳輸信息，就成為人們追求的另一目標(biāo)。們尋求快速遠(yuǎn)距離通信的手段。直到11世紀(jì)電磁學(xué)的理論與實(shí)踐已有堅(jiān)實(shí)的

　　

【正文】 、從機(jī)檢測(cè)原理框圖 圖 49 中 AT89C51 由鍵盤(pán) 2 控制，當(dāng)有機(jī)器發(fā)生故障按下按鈕，將送給AT89C51，此時(shí) AT89C51 將進(jìn)行三部分工作，一部分送給 LED 進(jìn)行顯示，一部分進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射，另一部分則可以進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警 圖 49 從機(jī)原理框圖 單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì) 從機(jī) 硬件 設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)如圖 410 鍵盤(pán) 1 控制 無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收系統(tǒng) AT89C51 LCD 顯示手持器的數(shù)字 鍵盤(pán) 2 控制 AT89C51 無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射 電路 LED 顯示 RS232接口 語(yǔ)音報(bào)警電路 蜂鳴器報(bào)警 PC機(jī) . 圖 410 硬件電路設(shè)計(jì) 注：從機(jī) 部分三路采集信號(hào)，硬件電路基本相似。 、軟件部分設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)從機(jī)部分主要采用 89C51 單片機(jī)控制無(wú)線(xiàn)信號(hào)的采集及發(fā)射。軟件流程 如圖 411所示。 圖 411 系統(tǒng)流程圖 采樣數(shù)據(jù)濾波算法 本次設(shè)計(jì)中無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)采集，軟件采用采樣次數(shù)可變的算術(shù)平均濾波算法。根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，當(dāng)按鍵反應(yīng)變化較大時(shí)，信號(hào)檢測(cè)值的測(cè)試誤差較大；當(dāng)按鍵反應(yīng)變化較小時(shí)，測(cè)試的誤差不大。因此，我們?cè)跍y(cè)試軟件編程時(shí)，采用采樣次數(shù)可變的數(shù)字濾波技術(shù)。即所測(cè)數(shù)據(jù)變化大的時(shí)候采用采樣次數(shù)多的算術(shù)平均 算法，而在數(shù)據(jù)變化小的情況下采用采樣次數(shù)少的算術(shù)平均算法，從而獲得較準(zhǔn)的鍵值及較快的檢測(cè)速度，為控制提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。提高了控制的精度。 主機(jī)設(shè)計(jì) 主機(jī)硬件實(shí)現(xiàn) 主機(jī)采用 89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。通過(guò)無(wú)線(xiàn)接收模塊，接收檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。顯示采用點(diǎn)陣式 LCD（ 240? 128），可進(jìn)行漢字顯示。它的工作模式有定點(diǎn)和巡回檢測(cè)兩種工作方式，可顯示從從機(jī)傳輸來(lái)的從機(jī)號(hào)和回答的數(shù)據(jù)。在巡回檢測(cè)時(shí)，能任意設(shè)定要查詢(xún)的從機(jī)數(shù)量、從機(jī)號(hào)和各從機(jī)的數(shù) 據(jù)值；當(dāng)收到從機(jī)報(bào)警信號(hào)時(shí)，可以語(yǔ)音報(bào)警并顯示相應(yīng)的從機(jī)號(hào)并可解警。硬件方面擴(kuò)展了一片 74LS244，用于鍵盤(pán)輸入，擴(kuò)展了一片 74LS273，用于控制語(yǔ)音芯片根據(jù)不同的要求用語(yǔ)音提示。 74LS138 為地址譯碼電路。打印采用榮達(dá) MP 系列漢字微型打印機(jī)，具有超小體積、超低功耗，工作穩(wěn)定可靠，打印速度快，操作簡(jiǎn)單，連接方便等優(yōu)點(diǎn) [10]。 主機(jī)電路包括高頻發(fā)射 模塊 、超載波接 收模塊、數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤(pán)掃描、聲光報(bào)警、復(fù)位電路等。待機(jī)情況下，數(shù)碼管顯示全零，聲光報(bào)警電路均不工作。當(dāng)病 按動(dòng)安裝在床頭的從機(jī)按鍵時(shí)，安裝在護(hù)士站的主機(jī)收到信號(hào)后發(fā)出 3 聲 “ 嘀 ” 的提示音，同時(shí)發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管顯示呼叫病人的床位號(hào)和呼叫次數(shù)，醫(yī)生或 護(hù)士根據(jù)顯示床位號(hào)進(jìn)行治療與服務(wù)。主機(jī)具有記憶最近呼叫的9組床位號(hào)及其呼叫次數(shù)的功能。 AT89C51 中有一個(gè)全雙工異步串行通信接口，可用作 UATR(通用異步接收和發(fā)送器 )，也可用作同步移位寄存器。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， UATR 為串行工作方式1。單片機(jī)以串行通信方式工作時(shí)，串行口檢測(cè)到 1 個(gè)由 “l(fā)” 到 “0” 的跳變時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)串行接收，且單片機(jī)在非串行通信時(shí)段內(nèi)的輸出為 “1” ，所以在發(fā)射電路之前和接收模塊之后均需再加 1 個(gè)非門(mén)，防止發(fā)射電路在非通信時(shí)一直處于發(fā)射狀態(tài)，同時(shí)滿(mǎn)足單片機(jī)串行通信要求，保證單片機(jī)能夠正常 收發(fā)數(shù)據(jù)。需要 發(fā)射的數(shù)據(jù)信號(hào)從 AT89C51的 11引腳輸出經(jīng)反相后送到 433MHz高頻發(fā)射電路發(fā)射。該高頻發(fā)射電路采用聲表面波 (SAW)諧振器穩(wěn)頻， 性能 穩(wěn)定，無(wú)需任何調(diào)試即可正常工作。因?yàn)楦哳l接收電路易受干擾，不易調(diào)試，而市售成品接收模塊性能穩(wěn)定， 價(jià)格 低，故本系統(tǒng)中采用成品接收模塊，該接收模塊收到的信號(hào)經(jīng)反相后送入 AT89C51 的 10引腳進(jìn)行解碼。 具體硬件電路如圖 412 所示。 圖 412（ a） 系統(tǒng)整體框圖 圖 312（ b） APR9600封裝模塊 主機(jī)和從機(jī)之間的通信方法采用無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射接收模塊，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貼片工藝， 選用優(yōu)質(zhì)名牌阻容件，以及用聲表面諧振器穩(wěn)頻 , 使其性能在惡劣的環(huán)境下更能顯示出其優(yōu)勢(shì)所在 。 滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求 [11]。通信協(xié)議如下： 9BHFFH 主機(jī)接收 1100 號(hào)從機(jī)數(shù)據(jù)信息 00H64H 1100 號(hào)從機(jī)解警命令 主機(jī) 軟件流程圖 主程序流程圖 N Y 圖 313 主程序流程圖 子程序流程圖（工作部分） 圖 子流成圖 開(kāi) 始 各部分初始化 調(diào)顯示子程序 鍵識(shí)別子程序 有無(wú)鍵按下？ 工作 、 選站 模式處理 故障號(hào)碼 解警 巡檢選擇 第五章 主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 儀器是人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的基本工具，也是信息社會(huì)人們獲取信息的主要手段之一。電子測(cè)量?jī)x器發(fā)展至今，經(jīng)歷了指針式儀表、模擬器件儀器、數(shù)字器件儀器、智能儀器、個(gè)人儀器、虛擬儀器的發(fā)展階段。 由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及其在電子測(cè)量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中 的應(yīng)用，新的測(cè)試?yán)碚摗⑿碌臏y(cè)試方法、新的測(cè)試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，電子測(cè)量?jī)x器的功能和作用已發(fā)生質(zhì)的變化，其中計(jì)算機(jī)處于核心地位 [12]。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)更加緊密的結(jié)合趁一個(gè)有機(jī)整體，導(dǎo)致儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀(guān)點(diǎn)的也發(fā)生突破性的變化。在上述的背景下，出現(xiàn)了新的儀器概念 —— 虛擬儀器。 虛擬儀器 所謂虛擬儀器技術(shù)，就是用戶(hù)在通用的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，根據(jù)測(cè)試任務(wù)的需要來(lái)定義和設(shè)計(jì)儀器的測(cè)試功能，其實(shí)只是充分利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器功能。虛擬儀器技術(shù)綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù) 、標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)技術(shù)和軟件工程方法，代表了測(cè)量?jī)x器與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向。 虛擬儀器的“虛擬”兩字主要包含以下兩方面的含義： （ 1）虛擬儀器的面板是虛擬的。 虛擬儀器面板上的各種“圖標(biāo)”與傳統(tǒng)儀器面板上的各種“器件”所完成的功能是相同的。傳統(tǒng)儀器面板上的器件都是“實(shí)物”，而且是由“手動(dòng)”和“觸摸”進(jìn)行操作的；虛擬儀器前面板是外形與實(shí)物相象的“圖標(biāo)”，每個(gè)圖標(biāo)的“通”、“斷”、“放大”、等動(dòng)作通過(guò)用戶(hù)操作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)來(lái)完成。因此，設(shè)計(jì)虛擬儀器前面板就是在前面板設(shè)計(jì)窗口中擺放所需的圖標(biāo)，然后對(duì)圖標(biāo)的屬性進(jìn)行設(shè)置。 （ 2）虛擬儀器測(cè)量功能是通過(guò)對(duì)圖形化軟件流程圖的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 虛擬儀器是在一個(gè) 1C 為核心組成的硬件平臺(tái)支持下，通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器功能的。因此，可以通過(guò)不同測(cè)試功能軟件模塊的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)試功能。 1. 傳統(tǒng)的面板只有一個(gè)，其上布置著種類(lèi)繁多的顯示和操作元件，易導(dǎo)致許多識(shí)別與操作錯(cuò)誤。虛擬儀器可以通過(guò)在幾個(gè)分面板撒謊感的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能。這樣，在每個(gè)分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化與面板布置的簡(jiǎn)捷化，從而提高操作的正確性和便捷性。同時(shí)，虛擬儀器面板上的顯示 元件和 操作元件的種類(lèi)和形式不受“標(biāo)準(zhǔn)件”和“加工工藝”的限制，它們是由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶(hù)的認(rèn)知要求和操作要求，設(shè)計(jì)儀器面板。 2. 在通過(guò)硬件平臺(tái)確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來(lái)完趁一起的功能。 3. 儀器的功能是用戶(hù)根據(jù)需要由軟件來(lái)定義的，而不是事先由廠(chǎng)家定義好的。 4. 儀器性能的改進(jìn)和功能的擴(kuò)展只需更新相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，而不需要購(gòu)買(mǎi)新的儀器。 5. 研制用期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。 6. 虛擬儀器開(kāi)放、靈活、可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周?chē)O(shè)備互聯(lián)。 虛擬儀器的基本工作原 理 工作過(guò)程如下：首先，用戶(hù)通過(guò)虛擬儀器面板設(shè)置好儀器功能，量程，頻段等工作參數(shù)后，啟動(dòng)儀器進(jìn)行測(cè)量。在計(jì)算機(jī)控制下，被測(cè)對(duì)象經(jīng)儀器部分的調(diào)理和采集后，變成數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理，其結(jié)果送顯示，由用戶(hù)讀取或打印輸出。 圖 41 虛擬儀器的基本組成 因此，虛擬儀器的基本組成應(yīng)包括 [13]： （ 1） 用戶(hù)（人 機(jī)）接口部分 此部分完成參數(shù)設(shè)置和結(jié)果顯示等人 機(jī)對(duì)話(huà)功能。其硬件有 鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等，其軟件有用戶(hù)界面。 （ 2） 信號(hào)（機(jī) 機(jī)）接口部分 此部分完成信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集功能。它的硬件主要由測(cè)量?jī)x器的模擬電路為主構(gòu)成。由于被測(cè)對(duì)象是各種各樣的，有點(diǎn)或非電的物理量、化學(xué)量、生物量被測(cè)對(duì)象 調(diào)理、采集 激勵(lì) 檢測(cè) 軟件 計(jì) 算機(jī)及附件 （控制、處理） 用戶(hù) 鍵盤(pán) 顯示 讀出 鍵入 儀器驅(qū)動(dòng)程序 （機(jī) 機(jī)接口） 用戶(hù)接口 （人 機(jī)接口） 等，由于這些被測(cè)對(duì)象千差萬(wàn)別，因此，在采集前通常要進(jìn)行非電量到電量的變換（各式傳感器）、幅度（放大、衰減）、頻率（混頻、檢波、濾波）、阻抗（高阻、低阻、匹配）、隔離、激勵(lì)（交直流源、恒壓恒流源）等各種調(diào)理，使其到采集板時(shí)為歸一化的模擬電信號(hào)，最后再由采集板進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。此外，信號(hào)接口 部分通常還含 D/A 變換，定時(shí) /記數(shù)、數(shù)字 I/O 等功能模塊。這部分的軟件稱(chēng)為儀器（或設(shè)備）驅(qū)動(dòng)器。 （ 3） 控制與處理部分 此部分硬件包括各種高性能的計(jì)算機(jī)（筆記本機(jī)、 1C 機(jī)、工控機(jī)、工作站等）及附件。起軟件為控制、分析、處理程序。 LabVIEW 語(yǔ)言 LabVIEW 是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境的簡(jiǎn)稱(chēng)，是美國(guó)國(guó)家儀器公司（簡(jiǎn)稱(chēng) NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣，發(fā)展最快，功能最強(qiáng)的圖形化軟件開(kāi)發(fā)集成環(huán)境。 LabVIEW 軟件的特點(diǎn)如下： 具有圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無(wú)需寫(xiě)任何文本格式的代碼，是真正的 工程師語(yǔ)言。 提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫(kù)函數(shù)。 提供傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時(shí)提供獨(dú)具特色的執(zhí)行工具，是程序動(dòng)畫(huà)式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀(guān)察到程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開(kāi)發(fā)更為便捷。 32 位的編譯器編譯生成 32 位的編譯程序，保證用戶(hù)數(shù)據(jù)采集、測(cè)試和測(cè)量方案的高速執(zhí)行。 囊括了 1CI、 G1IB、 1XI、 VXI、 RS232/48 USB 等各種儀器通信總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂得總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者也能夠驅(qū)動(dòng)不同總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備和儀器。 提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行鏈接的機(jī)制，諸如 DLL（動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)）， DDE（共享庫(kù)）， Activex 等。 具有強(qiáng)大的 Inter 功能，支持常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程測(cè)控儀器的開(kāi)發(fā)。 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較： 傳統(tǒng)儀器：儀器廠(chǎng)商定義、硬件是關(guān)鍵、價(jià)格昂貴、技術(shù)更新慢（ 5— 10 年）、封閉系統(tǒng)、規(guī)模、功能固定、開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用高、功能單一，維護(hù)不便。 虛擬儀器：由用戶(hù)自己定義、軟件是關(guān)鍵、價(jià)格低、可重復(fù)使用、 技術(shù)更新快（ 1— 2 年）、開(kāi)放系統(tǒng)，可方便的同外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)等連 接、規(guī)模、功能可任意 修改、增減、開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用低、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離傳輸。 在虛擬儀器系統(tǒng) 中，硬件是用來(lái)解決信號(hào)的輸入和輸出，軟件是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。虛擬儀器面板空間對(duì)應(yīng)著軟件程序，這些軟件已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，使用時(shí)用戶(hù)只需將代表該種軟件程序的圖形控件防在窗口中相應(yīng)的位置，然后把所有的圖標(biāo)連起來(lái)，就組成了一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)。 虛擬儀器綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、智能測(cè)試技術(shù)、摸板及總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、圖形處理技術(shù)以及高速專(zhuān)用集成電路制造技術(shù)等，是建立在標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、積木化的硬件與軟件平臺(tái)上的一個(gè)完全開(kāi)放的系統(tǒng)。 由于虛擬儀器具有以上優(yōu)點(diǎn)，本控制系統(tǒng)采用了虛擬儀器語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前 面板。 LabVIEW 是一個(gè)具有革命性的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境，它內(nèi)置信號(hào)采集、測(cè)量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，摒棄了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的復(fù)雜性，為您提供強(qiáng)大功能的同時(shí)還保證了系統(tǒng)靈活性。 LabVIEW 將廣泛的數(shù)據(jù)采集、分析與顯示功能集中在了同一個(gè)環(huán)境中，讓您可以在自己的平臺(tái)上無(wú)縫地集成一套完整的應(yīng)用方案。 數(shù)據(jù)采集∶ LabVIEW 是一個(gè)開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)環(huán)境，用戶(hù)可以將其與任何測(cè)量硬件輕松連接。 LabVIEW 的交互式測(cè)量助手 (assistant) 、自動(dòng)代碼生成以及與成千上萬(wàn)個(gè) 的 設(shè)備的簡(jiǎn)易連接功能，使它能夠如此輕而易舉地完成數(shù)據(jù) 采集。 使用 LabVIEW，可以從插入式板卡、 USB 接口設(shè)備及以太網(wǎng)系