【導讀】呼叫系統(tǒng)歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。如果采用無線傳輸，會節(jié)約布線和改造。線路的資金，為醫(yī)院節(jié)約成本，并且及時、準確、可靠，簡便可行。線麻煩和改建麻煩的問題。所設計的病區(qū)無線呼叫系統(tǒng)主要分為發(fā)射和接收兩大。其中系統(tǒng)有多個呼叫通道，可供多個床位或病房使用，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。系，提高護理水平有很大幫助。本次設計完成了各項指標，而且在要求傳輸距離。20米的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了40米的傳輸，接收端反應靈敏穩(wěn)定。窩系統(tǒng)經(jīng)歷了指數(shù)性的快速增長，全球用戶已達20億。窩電話已成為工作和日常生活中不可或缺的工具。許多家庭、商務區(qū)和校園已經(jīng)開通了無線局域網(wǎng)，1745—1827）命名的伏特電池出現(xiàn)后，開始有了直流電路。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。們尋求快速遠距離通信的手段。直到11世紀電磁學的理論與實踐已有堅實的

　　

【正文】 、從機檢測原理框圖 圖 49 中 AT89C51 由鍵盤 2 控制，當有機器發(fā)生故障按下按鈕，將送給AT89C51，此時 AT89C51 將進行三部分工作，一部分送給 LED 進行顯示，一部分進行無線信號發(fā)射，另一部分則可以進行蜂鳴器報警 圖 49 從機原理框圖 單片機軟硬件設計 從機 硬件 設計 硬件電路設計如圖 410 鍵盤 1 控制 無線信號接收系統(tǒng) AT89C51 LCD 顯示手持器的數(shù)字 鍵盤 2 控制 AT89C51 無線信號發(fā)射 電路 LED 顯示 RS232接口 語音報警電路 蜂鳴器報警 PC機 . 圖 410 硬件電路設計 注：從機 部分三路采集信號，硬件電路基本相似。 、軟件部分設計 本系統(tǒng)從機部分主要采用 89C51 單片機控制無線信號的采集及發(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 本次設計中無線數(shù)據(jù)信號采集，軟件采用采樣次數(shù)可變的算術(shù)平均濾波算法。根據(jù)我們實驗測試表明，當按鍵反應變化較大時，信號檢測值的測試誤差較大；當按鍵反應變化較小時，測試的誤差不大。因此，我們在測試軟件編程時，采用采樣次數(shù)可變的數(shù)字濾波技術(shù)。即所測數(shù)據(jù)變化大的時候采用采樣次數(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，從而獲得較準的鍵值及較快的檢測速度，為控制提供了準確的依據(jù)。提高了控制的精度。 主機設計 主機硬件實現(xiàn) 主機采用 89C51 單片機實現(xiàn)監(jiān)控功能。通過無線接收模塊，接收檢測到的實時數(shù)據(jù)信息。顯示采用點陣式 LCD（ 240? 128），可進行漢字顯示。它的工作模式有定點和巡回檢測兩種工作方式，可顯示從從機傳輸來的從機號和回答的數(shù)據(jù)。在巡回檢測時，能任意設定要查詢的從機數(shù)量、從機號和各從機的數(shù) 據(jù)值；當收到從機報警信號時，可以語音報警并顯示相應的從機號并可解警。硬件方面擴展了一片 74LS244，用于鍵盤輸入，擴展了一片 74LS273，用于控制語音芯片根據(jù)不同的要求用語音提示。 74LS138 為地址譯碼電路。打印采用榮達 MP 系列漢字微型打印機，具有超小體積、超低功耗，工作穩(wěn)定可靠，打印速度快，操作簡單，連接方便等優(yōu)點 [10]。 主機電路包括高頻發(fā)射 模塊 、超載波接 收模塊、數(shù)碼顯示驅(qū)動模塊、鍵盤掃描、聲光報警、復位電路等。待機情況下，數(shù)碼管顯示全零，聲光報警電路均不工作。當病 按動安裝在床頭的從機按鍵時，安裝在護士站的主機收到信號后發(fā)出 3 聲 “ 嘀 ” 的提示音，同時發(fā)光二極管亮，數(shù)碼管顯示呼叫病人的床位號和呼叫次數(shù)，醫(yī)生或 護士根據(jù)顯示床位號進行治療與服務。主機具有記憶最近呼叫的9組床位號及其呼叫次數(shù)的功能。 AT89C51 中有一個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)設計中， UATR 為串行工作方式1。單片機以串行通信方式工作時，串行口檢測到 1 個由 “l(fā)” 到 “0” 的跳變時開始啟動串行接收，且單片機在非串行通信時段內(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 個非門，防止發(fā)射電路在非通信時一直處于發(fā)射狀態(tài)，同時滿足單片機串行通信要求，保證單片機能夠正常 收發(fā)數(shù)據(jù)。需要 發(fā)射的數(shù)據(jù)信號從 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，無需任何調(diào)試即可正常工作。因為高頻接收電路易受干擾，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經(jīng)反相后送入 AT89C51 的 10引腳進行解碼。 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 主機和從機之間的通信方法采用無線信號發(fā)射接收模塊，具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強、靈敏度高等優(yōu)點，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)勢所在 。 滿足了設計要求 [11]。通信協(xié)議如下： 9BHFFH 主機接收 1100 號從機數(shù)據(jù)信息 00H64H 1100 號從機解警命令 主機 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 始 各部分初始化 調(diào)顯示子程序 鍵識別子程序 有無鍵按下？ 工作 、 選站 模式處理 故障號碼 解警 巡檢選擇 第五章 主機系統(tǒng)設計 儀器是人類認識世界的基本工具，也是信息社會人們獲取信息的主要手段之一。電子測量儀器發(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、個人儀器、虛擬儀器的發(fā)展階段。 由于電子技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的高速發(fā)展及其在電子測量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中 的應用，新的測試理論、新的測試方法、新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，電子測量儀器的功能和作用已發(fā)生質(zhì)的變化，其中計算機處于核心地位 [12]。計算機軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更加緊密的結(jié)合趁一個有機整體，導致儀器的結(jié)構(gòu)概念和設計觀點的也發(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)，就是用戶在通用的計算機平臺上，根據(jù)測試任務的需要來定義和設計儀器的測試功能，其實只是充分利用計算機來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器功能。虛擬儀器技術(shù)綜合運用了計算機技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù) 、標準總線技術(shù)和軟件工程方法，代表了測量儀器與自動測試系統(tǒng)未來的發(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”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“實物”，而且是由“手動”和“觸摸”進行操作的；虛擬儀器前面板是外形與實物相象的“圖標”，每個圖標的“通”、“斷”、“放大”、等動作通過用戶操作計算機鼠標或鍵盤來完成。因此，設計虛擬儀器前面板就是在前面板設計窗口中擺放所需的圖標，然后對圖標的屬性進行設置。 （ 2）虛擬儀器測量功能是通過對圖形化軟件流程圖的編程來實現(xiàn)的。 虛擬儀器是在一個 1C 為核心組成的硬件平臺支持下，通過軟件編程來實現(xiàn)儀器功能的。因此，可以通過不同測試功能軟件模塊的組合來實現(xiàn)多種測試功能。 1. 傳統(tǒng)的面板只有一個，其上布置著種類繁多的顯示和操作元件，易導致許多識別與操作錯誤。虛擬儀器可以通過在幾個分面板撒謊感的操作來實現(xiàn)比較復雜的功能。這樣，在每個分面板上就可以實現(xiàn)功能操作的單純化與面板布置的簡捷化，從而提高操作的正確性和便捷性。同時，虛擬儀器面板上的顯示 元件和 操作元件的種類和形式不受“標準件”和“加工工藝”的限制，它們是由編程來實現(xiàn)的，設計者可以根據(jù)用戶的認知要求和操作要求，設計儀器面板。 2. 在通過硬件平臺確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來完趁一起的功能。 3. 儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件來定義的，而不是事先由廠家定義好的。 4. 儀器性能的改進和功能的擴展只需更新相關(guān)的軟件設計，而不需要購買新的儀器。 5. 研制用期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。 6. 虛擬儀器開放、靈活、可與計算機同步發(fā)展，與網(wǎng)絡及其他周圍設備互聯(lián)。 虛擬儀器的基本工作原 理 工作過程如下：首先，用戶通過虛擬儀器面板設置好儀器功能，量程，頻段等工作參數(shù)后，啟動儀器進行測量。在計算機控制下，被測對象經(jīng)儀器部分的調(diào)理和采集后，變成數(shù)據(jù)，再經(jīng)過計算機處理，其結(jié)果送顯示，由用戶讀取或打印輸出。 圖 41 虛擬儀器的基本組成 因此，虛擬儀器的基本組成應包括 [13]： （ 1） 用戶（人 機）接口部分 此部分完成參數(shù)設置和結(jié)果顯示等人 機對話功能。其硬件有 鼠標、鍵盤、顯示器、打印機、繪圖儀等，其軟件有用戶界面。 （ 2） 信號（機 機）接口部分 此部分完成信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集功能。它的硬件主要由測量儀器的模擬電路為主構(gòu)成。由于被測對象是各種各樣的，有點或非電的物理量、化學量、生物量被測對象 調(diào)理、采集 激勵 檢測 軟件 計 算機及附件 （控制、處理） 用戶 鍵盤 顯示 讀出 鍵入 儀器驅(qū)動程序 （機 機接口） 用戶接口 （人 機接口） 等，由于這些被測對象千差萬別，因此，在采集前通常要進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（交直流源、恒壓恒流源）等各種調(diào)理，使其到采集板時為歸一化的模擬電信號，最后再由采集板進行 A/D 轉(zhuǎn)換。此外，信號接口 部分通常還含 D/A 變換，定時 /記數(shù)、數(shù)字 I/O 等功能模塊。這部分的軟件稱為儀器（或設備）驅(qū)動器。 （ 3） 控制與處理部分 此部分硬件包括各種高性能的計算機（筆記本機、 1C 機、工控機、工作站等）及附件。起軟件為控制、分析、處理程序。 LabVIEW 語言 LabVIEW 是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境的簡稱，是美國國家儀器公司（簡稱 NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應用最廣，發(fā)展最快，功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。 LabVIEW 軟件的特點如下： 具有圖形化的編程方式，設計者無需寫任何文本格式的代碼，是真正的 工程師語言。 提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲的庫函數(shù)。 提供傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設置斷點、單步運行，同時提供獨具特色的執(zhí)行工具，是程序動畫式運行，利于設計者觀察到程序運行的細節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。 32 位的編譯器編譯生成 32 位的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測試和測量方案的高速執(zhí)行。 囊括了 1CI、 G1IB、 1XI、 VXI、 RS232/48 USB 等各種儀器通信總線標準的所有功能函數(shù)，使得不懂得總線標準的開發(fā)者也能夠驅(qū)動不同總線標準接口設備和儀器。 提供大量與外部代碼或軟件進行鏈接的機制，諸如 DLL（動態(tài)鏈接庫）， DDE（共享庫）， Activex 等。 具有強大的 Inter 功能，支持常用的網(wǎng)絡協(xié)議，方便網(wǎng)絡遠程測控儀器的開發(fā)。 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較： 傳統(tǒng)儀器：儀器廠商定義、硬件是關(guān)鍵、價格昂貴、技術(shù)更新慢（ 5— 10 年）、封閉系統(tǒng)、規(guī)模、功能固定、開發(fā)維護費用高、功能單一，維護不便。 虛擬儀器：由用戶自己定義、軟件是關(guān)鍵、價格低、可重復使用、 技術(shù)更新快（ 1— 2 年）、開放系統(tǒng)，可方便的同外設、網(wǎng)絡等連 接、規(guī)模、功能可任意 修改、增減、開發(fā)維護費用低、智能化、多功能、遠距離傳輸。 在虛擬儀器系統(tǒng) 中，硬件是用來解決信號的輸入和輸出，軟件是整個儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。虛擬儀器面板空間對應著軟件程序，這些軟件已經(jīng)設計好了，使用時用戶只需將代表該種軟件程序的圖形控件防在窗口中相應的位置，然后把所有的圖標連起來，就組成了一個虛擬儀器系統(tǒng)。 虛擬儀器綜合運用了計算機軟件技術(shù)、智能測試技術(shù)、摸板及總線標準化技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、圖形處理技術(shù)以及高速專用集成電路制造技術(shù)等，是建立在標準化、系列化、模塊化、積木化的硬件與軟件平臺上的一個完全開放的系統(tǒng)。 由于虛擬儀器具有以上優(yōu)點，本控制系統(tǒng)采用了虛擬儀器語言來設計系統(tǒng)的前 面板。 LabVIEW 是一個具有革命性的圖形化開發(fā)環(huán)境，它內(nèi)置信號采集、測量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，摒棄了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復雜性，為您提供強大功能的同時還保證了系統(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環(huán)境中，讓您可以在自己的平臺上無縫地集成一套完整的應用方案。 數(shù)據(jù)采集∶ LabVIEW 是一個開放式的開發(fā)環(huán)境，用戶可以將其與任何測量硬件輕松連接。 LabVIEW 的交互式測量助手 (assistant) 、自動代碼生成以及與成千上萬個 的 設備的簡易連接功能，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 接口設備及以太網(wǎng)系