基于凌陽單片機(jī)病人呼叫系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

1、基于凌陽單片機(jī)病人呼叫系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)    摘要：設(shè)計了以SPCE061A為核心的病人呼叫系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的描述。通過對病區(qū)的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)療人員值班室和病人房之間的通信呼叫聯(lián)系，具有使用方便、操作簡單等特點(diǎn)。要害詞：SPCE061A；數(shù)據(jù)采集；中圖分類號：TP274.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A傳統(tǒng)的病房呼叫（監(jiān)護(hù)）系統(tǒng)普遍采用有線式,不僅布線安裝繁瑣、維護(hù)不便、利用率低,而且實(shí)時性差。雖然無線式呼叫（監(jiān)護(hù)）系統(tǒng)沒有布線問題,但它的可靠性差,而且無線電波會干擾其它醫(yī)療儀器設(shè)備,目前大多數(shù)醫(yī)院不采用此類無線呼叫系統(tǒng)。1病房呼叫系統(tǒng)的基本

2、要求臨床求助呼叫（監(jiān)護(hù)）是傳送臨床信息的重要手段,病房呼叫系統(tǒng)是病人請求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷和護(hù)理的緊急呼叫工具,可將病人的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士,并在值班室的監(jiān)控中心電腦上留下準(zhǔn)確完整的記錄,是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危,歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時、準(zhǔn)確、可靠、簡便可行。為此，我們采用凌陽高性能16位單片機(jī)SPCE061A為系統(tǒng)核心，配以LED及鍵盤接口專用芯片BC7281B電路模塊和MT22G06B彩屏LCD電路模塊實(shí)現(xiàn)病人呼叫(監(jiān)護(hù))系統(tǒng)的設(shè)計。2系統(tǒng)的硬件設(shè)計采用臺灣凌陽科技公司推出的高性能16位單片機(jī)SPCE061A為

3、核心的系統(tǒng)主要包括2個部分：數(shù)據(jù)采集從機(jī)和系統(tǒng)控制主機(jī)，其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1病人呼叫(監(jiān)護(hù))系統(tǒng)框圖將由8×8鍵盤矩陣采集到的鍵值經(jīng)過BC7281B電路模塊輸入到從機(jī)核心SPCE061A，通過從機(jī)簡單的點(diǎn)亮呼叫病號對應(yīng)床號燈和病區(qū)內(nèi)的警示燈，同時報警聲響起，然后通過UART高速串行通信線路把相關(guān)信息傳送到主機(jī)核心。主機(jī)核心SPCE061A接收到UART的中斷信號，主機(jī)系統(tǒng)由睡眠狀態(tài)被喚醒1，進(jìn)入高速工作狀態(tài)（最高系統(tǒng)時鐘49.152MHz），處理后的相關(guān)信息通過8位并行通信口送到MT22G06B彩屏LCD電路模塊顯示，同時報警警示燈閃爍、報警聲響起。醫(yī)療人員可以通過控制鍵盤

4、操作，完成呼叫響應(yīng)和信息查詢等監(jiān)護(hù)工作。2.116位單片機(jī)SPCE061A的特點(diǎn)隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從傳統(tǒng)的控制擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理等領(lǐng)域，凌陽單片機(jī)具有低電壓、低功耗、性價比高、功能強(qiáng)、指令效率高等優(yōu)點(diǎn)2。凌陽單片機(jī)的主要特點(diǎn)，1)集成度高，易于擴(kuò)展；2)較強(qiáng)的中斷處理能力，支持異常中斷、事件中斷和軟件中斷三種類型的中斷；3)高效的指令系統(tǒng)。相對51系列單片機(jī)來說，程序編程指令非凡嚴(yán)密，如在中斷控制時必須加reti指令、在子程序結(jié)束時必須加retf指令，否則程序會跑飛。而且它有多種中斷系統(tǒng)和多種定時器系統(tǒng)，可以根據(jù)需要具體選擇，靈活性很大。2.2L

5、ED及鍵盤接口專用芯片BC7281B電路模塊BC7281系列是8位/16位LED數(shù)碼管及鍵盤接口專用控制芯片3。通過外接移位寄存器（典型芯片如74HC164，74LS595等），BC7281B最多可以控制16位數(shù)碼管或128個獨(dú)立的LED。BC7281B芯片可以連接最多64鍵(8×8)的鍵盤矩陣，內(nèi)部具有消抖功能，并且具有2種工作模式。它因?yàn)椴捎酶咚俣€接口與MCU進(jìn)行通信，只占用很少的I/O口資源和主機(jī)時間，內(nèi)部設(shè)計的改進(jìn)（非凡是增加了“寄存器保護(hù)”模式）使其具有更強(qiáng)的抗干擾性能。2.3MT22G06B彩屏LCD電路模塊本系統(tǒng)采用的MT22G06B電路模塊是一款高畫質(zhì)的低溫多晶硅T

6、FT真彩LCD模塊4，具有接口簡單、編程方便、易于擴(kuò)展等良好性能。MT22G06B內(nèi)置專用驅(qū)動和控制IC，以驅(qū)動IC自己集成顯示緩存。無需外部顯示緩存。MT22G系列模塊實(shí)際上就是將MT22G06/7B的TFT-LCD顯示器連接在PCB電路板上，并加在PCB電路板上設(shè)計了總線緩沖、保護(hù)電路，以及背光限流電路，將顯示器不便于與開發(fā)板連接的軟PCB連接接口引出，并以DIP的雙排插針引出模塊以便于應(yīng)用上的連接。為了方便應(yīng)用上的擴(kuò)展使用，MT22G系列模塊將顯示器主供電源和顯示器背光電源分開供電。2.4從機(jī)部分的電路設(shè)計從機(jī)部分的電路由從機(jī)系統(tǒng)核心SPCE061A、LED數(shù)碼管及鍵盤接口控制部分、8&

7、#215;8鍵盤矩陣和64個LED警示燈模塊組成。在鍵盤掃描和LED驅(qū)動部分，使用了LE2 D顯示及鍵盤接口芯片BC7281B。電路原理圖如圖2所示。圖2從機(jī)系統(tǒng)電路原理圖2.5主機(jī)部分的電路設(shè)計主機(jī)部分的電路由主機(jī)系統(tǒng)核心SPCE061A、人機(jī)對話顯示模塊、系統(tǒng)控制鍵盤模塊組成。在顯示模塊上，選用MT22G06BTFT真彩LCD模塊。電路原理圖如圖3所示。圖3主機(jī)系統(tǒng)電路原理圖3系統(tǒng)軟件的設(shè)計該系統(tǒng)軟件主要完成以SPCE061A為核心的數(shù)據(jù)的采集、處理和有線傳輸。采用模塊化程序設(shè)計方法，將系統(tǒng)軟件的設(shè)計主要分為從機(jī)模塊和主機(jī)模塊。從機(jī)模塊主要完成數(shù)據(jù)的采集和初步處理功能，其中的初始化子模塊主

8、要完成從機(jī)核心SPCE061A端口配置、設(shè)置定時器/計數(shù)器的初值、以及中斷優(yōu)先權(quán)寄存器等的設(shè)定，最后完成從機(jī)系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核的啟動。數(shù)據(jù)采集子模塊完成數(shù)據(jù)采集和初步處理，并通過高速串口把數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)主機(jī)。為了最大限度減少系統(tǒng)功耗，在從機(jī)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控一段時間后，如無按鍵中斷發(fā)生，則從機(jī)系統(tǒng)開始進(jìn)入睡眠狀態(tài)2。從機(jī)模塊的工作流程如圖4所示。主機(jī)模塊主要完成數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制功能，其中的初始化子模塊主要完成主機(jī)核心SPCE061A端口配置、設(shè)置定時器/計數(shù)器的初值、以及中斷優(yōu)先權(quán)寄存器等的設(shè)定，還有LCD顯示的初始化工作，同樣最后是完成主機(jī)系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核的啟動。數(shù)據(jù)處理子模塊完成從機(jī)數(shù)據(jù)

9、的接收和處理，發(fā)出提示等待相關(guān)人員處理。系統(tǒng)控制子模塊提供數(shù)據(jù)的查詢和相關(guān)系統(tǒng)設(shè)置功能。在主機(jī)系統(tǒng)中也設(shè)置了減少系統(tǒng)功耗的睡眠功能，在主機(jī)系統(tǒng)實(shí)時鍵控一段時間后，如無按鍵中斷和UART通信中斷發(fā)生，則系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。主機(jī)模塊的工作流程如圖5所示。4結(jié)語與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)相比較，以高性能新一代單片機(jī)SPCE061A為核心，配以LED及鍵盤接口專用芯片BC7281B和MT22G06B彩屏LCD完成的該數(shù)據(jù)的采集、處理和有線傳輸系統(tǒng)，減少了元件從而簡化了設(shè)計，不僅減少了電路布板的面積，有利于系統(tǒng)小型化和降低開發(fā)成本，而且使可靠性能大大增加5。該系統(tǒng)適用于大量的數(shù)據(jù)采集的場合，使用方便、性能穩(wěn)定，便于維護(hù)。能廣泛用于惡劣環(huán)境下工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集（開關(guān)量）和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)的提取，具有很高的實(shí)用價值。創(chuàng)新點(diǎn)主要在于一方面把應(yīng)用越來越廣泛的SPCE061A單片機(jī)自帶的數(shù)字語音處理應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備。另一方面在于對上位機(jī)與下位機(jī)的通信設(shè)計。根據(jù)通道方向的不同分別調(diào)用不同的函數(shù)，從而使得通信更加實(shí)時、準(zhǔn)確。參考文獻(xiàn)2田會方,吳興