【正文】 利用先進(jìn)的信息技術(shù)為醫(yī)院服務(wù)，更大程度的提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量及利潤，是醫(yī)院信息化建設(shè)中的一個(gè)重要著眼點(diǎn)?？梢?，醫(yī)院無線呼叫系統(tǒng)是各醫(yī)院提高服務(wù)質(zhì)量的良好解決方案。通過無線呼叫系統(tǒng)的建設(shè)，醫(yī)院不僅可以更大程度地提高服務(wù)質(zhì)量及工作效率，更可以體現(xiàn)出醫(yī)院的高科技特色、吸引眾多患者，同時(shí)也可以利用無線呼叫系統(tǒng)多種多樣的增值業(yè)務(wù)來提高醫(yī)院的利潤、達(dá)到盈利性的目的。 隨著無線科技的發(fā)展和應(yīng)用，醫(yī)護(hù)呼叫系統(tǒng)可以擺脫線纜的束縛，實(shí)現(xiàn)即時(shí)通訊，移動(dòng)接收呼叫信息。此 系統(tǒng)采用低輻射、低功率、高無線接收靈敏度、零電磁干擾的無線編碼技術(shù)，發(fā)射功率不足手機(jī)的 1/10，完全滿足醫(yī)院的低無線電輻射的要求。 無線呼叫系統(tǒng)與有線呼叫系統(tǒng)對(duì)比 無線呼叫系統(tǒng) 傳統(tǒng)有線呼叫系統(tǒng) 安裝 安裝方便，無需布線，無需改變現(xiàn)有裝修，省去繁瑣的布線工程 需要技術(shù)人員測(cè)量、打眼、走線、連線、安裝調(diào)試，很麻煩，費(fèi)時(shí)費(fèi)力 維護(hù) 即安即用，醫(yī)護(hù)人員也可自行設(shè)置，非常方便 發(fā)生故障，查詢故障原因很不方便，重新走線，影響醫(yī)院正常營業(yè) 費(fèi)用 可重復(fù)利用，安裝便易，根據(jù)需要可隨意移動(dòng)位置，無任何成本 重復(fù)使用率低，需布線材料費(fèi)和人工費(fèi)，比“無線”產(chǎn)品高出 60% 移動(dòng)性 醫(yī)護(hù)人員可隨身佩帶，只要患者有需要，隨叫隨到 醫(yī)護(hù)人員不在值班 室，無法找到，延誤對(duì)患者的診治，引起患者不滿 圖 1— 1 研究內(nèi)容 本文結(jié)構(gòu) 第二章 無線電通信基本原理 通信系統(tǒng)的一般模型 通信的目的就是傳輸信息。對(duì)于電通信來說，首先要把消息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后經(jīng)過發(fā)送設(shè)備，將信號(hào)送入信道，在接收端利用接收設(shè)備對(duì)接收信號(hào)作相應(yīng)的處理后，送給信宿再轉(zhuǎn)換為原來的消息。 圖 2— 1 通信系統(tǒng)一般模型 圖 1— 1 中各部分的功能簡述如下： 1． 信息源 信息源（簡稱信源）的作用是把各種消息轉(zhuǎn)變成原始的電信號(hào)。模擬信源輸出連續(xù)的模擬信號(hào)，如話筒、攝像機(jī)等；數(shù)字信源則輸出離散的數(shù)字信號(hào)，如電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端等。 2． 發(fā)送設(shè)備 發(fā)送設(shè)備的作用是產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，即使發(fā)送信號(hào)的特征和信道特性相匹配，具有抗信道干擾的能力，并且具有足夠 的功率以滿足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枰?。?duì)于 多路徑傳輸系統(tǒng)，發(fā)送設(shè)備中還包括多路復(fù)用器。在無線信道中，信道可以是自由空間；在有線信道中，可以是明線、電纜和光纖。信道既給信號(hào)以通路，也會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生各種干擾和噪聲。 4． 接收設(shè)備 接收設(shè)備的功能是將信號(hào)放大和反變換 （如譯碼、解調(diào)），其目的是從受到減損的接收信號(hào)中正確的恢復(fù)原始電信號(hào)。此外，它還要盡可能減小在傳輸過程中噪聲與干擾所帶來的影響。 2．按傳輸媒介分類 按傳輸媒介，通信系統(tǒng)可以分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩大類。所謂無線通信是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞消息的目的，如短波電離層傳播、微波視距離傳播、衛(wèi)星中繼等。 圖 2— 2 列出了通信使用的頻段、常用的傳輸媒質(zhì)及主要用途。 1． 單工、半雙工、全雙工通信 對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信，按消息傳遞的方向 與時(shí)間關(guān)系，通信可以分為單工、半雙工、全雙工通信。通信的雙方中只有一個(gè)可以進(jìn)行發(fā)送，另一個(gè)只能接收。 （ 3）全雙工通信，是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式。 2． 并行傳輸和串行傳輸 在數(shù)據(jù)通信（主要是計(jì)算機(jī)或其他數(shù)字終端設(shè)備之間的通信）中，按數(shù)據(jù)代碼排列的不同方式，可分為并行傳輸和串行傳輸。 并行傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)是節(jié)約傳輸時(shí)間，速度快。缺點(diǎn)是需要 n 條通信線路，成本高，一般只用于設(shè)備之間的近距離通信。遠(yuǎn)距離數(shù)字傳輸常采用這種方式。缺點(diǎn)是速度慢，需要外加同步措施以解決收、發(fā)雙方碼組或字符的同步問題。在無線電技術(shù)中采用振蕩器來產(chǎn)生高頻電流。振蕩器是無線電發(fā)送設(shè)備的基本單元。這樣，就得到了高頻電流（含有信息），高頻電流送至發(fā)射天線，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪òl(fā)射出去。 實(shí)際上，為了提高振蕩器的頻率穩(wěn)定性和增加輸出功率，在振蕩器之后往往還要加緩沖級(jí)與放大級(jí)，將發(fā)射功率提高到所需數(shù)值，再發(fā)射出去。由于受控電流大，往往超過電鍵的載流能力，常用電鍵控制一個(gè)電流放大器（鍵控管），由鍵控管來控制發(fā)射機(jī)中某一級(jí)電流的通斷。以調(diào)幅發(fā)射機(jī)為例如圖2— 3 所示。在接收處，先用接收天線將收到的電磁波轉(zhuǎn)變已調(diào)波電流，然后從已調(diào)波電流中檢出原始的信號(hào)。最后再用聽筒或揚(yáng)聲器將檢波取出的音頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷埽司吐牭搅税l(fā)射機(jī)出發(fā)送的語言、音樂等信號(hào)。為了提高接收機(jī)的靈敏度，可在檢波器之前加一級(jí)至幾級(jí)高頻小信號(hào)放大器，然后再檢波。 接 收機(jī)有直接放大式接收機(jī)和超外差式接收機(jī)， 下圖為超外差式接收機(jī)，圖 2— 4 所示。性能指標(biāo)也稱質(zhì)量指標(biāo)，他們是從整個(gè)系統(tǒng)的角度綜合提出的。盡管不同的通信業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)性能的要求不盡相同，但是從研究信息傳輸?shù)慕嵌葋碚f，通行的有效性和可靠性是主要的矛盾所在。 這兩個(gè)問題相互矛盾而又相對(duì)統(tǒng)一，并且還可以進(jìn)行互換。 模擬通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度?？煽啃酝ǔＳ媒邮斩私庹{(diào)器輸出信噪比來度量。不同調(diào)制方式在同樣信道信噪比下所得到的解調(diào)后的輸出信噪比是不同的。 數(shù)字通信的有效性可用傳輸速率和頻帶利用率來衡量。它被定義為單位時(shí)間（每秒）傳送碼元的數(shù)目，單位為波特，簡記為 B。 （ 2）信息傳輸速 率 Rb，簡稱傳信率，又稱比特率。 Rb = RB * ㏒ 2(M) （ 3）頻帶利用率。所以，真正衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的有效指標(biāo)是頻帶利用率，它定義為單位帶寬（每赫茲）內(nèi)的傳輸速率，即 數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性可用差錯(cuò)率來衡量。 （ 1）誤碼率 Pe， 是指錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比率，更確切地說，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，即 Pe = （ 2）誤信率 Pb，又稱誤比特率，是指錯(cuò)誤接收的比特?cái)?shù)在傳輸總比特?cái)?shù)中所占的比例，即 Pb = 第三章 病房無線呼叫系統(tǒng)總體 設(shè)計(jì) 方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體要求 當(dāng)病房有呼叫需要時(shí)，病人只要按下呼救按鍵無線發(fā)射模塊就會(huì)輸入電路所需控制的床位號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)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(hào)，在通過無線電發(fā)射電路將信號(hào)發(fā)射出 去，而無線電接收電路將接收到的編碼脈沖信號(hào)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。即顯示屏顯示床位號(hào)，語音系統(tǒng)發(fā)出相對(duì)應(yīng)的 語音播報(bào)， 通知護(hù)士。 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。 4 當(dāng) 從機(jī)無 任何 動(dòng)作時(shí)，從機(jī)處于靜默狀態(tài) （自動(dòng)斷電） ，以節(jié)約電能。 6 用 LabVIEW 制作主機(jī)顯示界面。 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(chǔ)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(chǔ)電路和語音播報(bào) 電路等組成。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。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。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。 由于醫(yī)院屬于公共場(chǎng)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(duì)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。 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。 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(hào)比較干凈，干擾信號(hào)為短暫的針狀脈沖，而不像其它超再生接收電路會(huì)產(chǎn)生密集的噪聲波形，所以抗干擾能力較強(qiáng)。 （ 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(dòng)性能都有極大改善?？烧{(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(huì)使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。 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(shì)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)。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。 顯示模塊 方案一 :顯示采用圖形 LCD，它是一種被動(dòng)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。當(dāng)在玻璃電極上加上電壓后，在電場(chǎng)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。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)。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)。 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(tái)（ 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(tái)軟件，它的功能強(qiáng)大靈活，可以廣泛應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、工業(yè)過程自動(dòng)化、實(shí)驗(yàn)室仿真等各個(gè)領(lǐng)域。 方案二 :在實(shí)踐中，使用 PC 機(jī)對(duì) In1rise 公司推出的 Del1hi 是一種功能強(qiáng)大的高級(jí)編程語言，其具有可視化面向?qū)ο蟮奶卣鳎貏e適合 Windows 平臺(tái)下的圖形界面和用戶程序的編制 , 在 Windows 平臺(tái)下， Win32 A1I支持同步和異步兩種 I/O 操作。 target=39。程序設(shè)計(jì)相對(duì)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(duì)復(fù)雜一些，但是可以讓 I/O 操作在后臺(tái)運(yùn)行，而不會(huì)掛起調(diào)用線程，這在大數(shù)據(jù)量通信情況下對(duì)改善調(diào)用線程的響應(yīng)速度是相當(dāng)有效的。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(duì)于適應(yīng)性強(qiáng)的程序都是選擇異步方式。 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(chǔ)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)。單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。由于將多功能 8 位 C1U和閃爍存儲(chǔ)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。 圖 4— 1 1．主要特性： 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ； 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 32 可編程 I/O 線 5 個(gè)中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 GND：接地。當(dāng) P1口的管腳第一次 寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。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。 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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 在給出地址 “ 1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 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。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。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/1ROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)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)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每