基于DTMF的医院护理呼叫对讲系统

2011-07-23 15:34:39来源: 互联网

 O 引言

  医院护理呼叫系统是现代化医院实现信息化、现代化管理的重要组成部分,可以有效地提升医院形象,强化机构管理,保证服务质量。如何利用先进的信息技术为医院服务,更大程度地提高医院的服务质量,是医院信息化建设中的一个重要着眼点。本文设计的呼叫系统,大大降低了医护人员的劳动强度,提高了医院的工作效率和服务水平,增强了医院的竞争实力,节约了管理成本,使机构管理变得更加顺畅。

  1 DTMF的呼叫对讲系统工作原理

  整个系统示意图如图1所示。系统的主机与分机都采用单片机控制,主机通过单总线方式与各病床相连,具有呼叫对讲功能。分机呼叫主机时,接受器将分机发来的DTMF、信号编码成4位二进制码送入单片机内部,主机通过解码器接收分机并译码后,控制振铃电路、LED显示与发光二极管指示进行声光提示,话机摘机后便可通话;主机呼叫分机时,分机接收到主机拨打的号码后,号码与各自所固有的号码相比较,如果号码相同,则接通电话机通话。本系统的走廊显示屏可以显示呼叫床位号,当前呼叫个数,呼叫护理级别,无呼叫时显示实时时间。

  


 

  2 DTMF信号的介绍

  双音多频传输(Dual Tone Multi-Frequency,DTMF)是一种新型的拨号信息的传输方式,它利用两个音频的组合来对一个拨号键进行编码,其中两个音频分别来自不同的频率组:低频组(697~941 Hz)和高频组(1 209~1 633 Hz),每组频率包括4个不同的频率,它们构成16种组合,代表了O~9,*,#,A,B,C和D键,如表1所示。

  

 

  3 系统的硬件设计

  本呼叫对讲系统在机构上可分为三个区,即医护人员值班室、走廊和病房。主机、电话机和显示及指示屏都安装在医护人员值班室,走廊上安装有LED数码管,分机安装在病房。系统原理框图如图2所示。

  

 

  3.1 系统工作原理

  主机是整个系统的核心,它一方面负责分机与电话机号码的接收与发送,另一方面控制分机与电话机的接通与断开,据病人的病情,设置特护、1级、2级三种护理级别,控制床位与时间显示、级别与呼叫指示、摘挂机检测电路及显示屏的显示等。

  在系统中,分机呼叫主机时,接收器将分机发来的DTMF信号进行编码,译成4位二进制码并进入单片机内部,发送器再将数据总线上的4位二进制码译解成DTMF信号输出;主机将发送的数据进行存储;CPU的数据锁存后通过译码器译出对应的数码与位码,由数码管显示分机号码与时间;电话机摘机应答后,CPU检测到摘机信号,振铃信号清除,主机与分机通话,通话完毕主机挂机。主机呼叫分机时,电话机摘机后,CPU通过DTMF解码后接收到所拨分机号后,将此分机号发给分机;如果几个分机同时拨打主机,主机接听护理级别高的分机并与之通话,普通护理级别只做显示指示处理。

  3.2 系统主要硬件设计

  3.2.1 DTMF信号发送电路

  DTMF发送电路主要是由HT9200A/B承担,它将主机送来的8421码编成DTMF信号经放大处理后传送给分机或电话机。发号电路如图3所示。

  

 

  3.2.2 DTMF信号接收电路

  收号电路是将电话机送来的DTMF信号译解成4位二进制码,以便主机读取。它实质是一个解码的过程,DTMF信号的解码主要由MT8870承担。MT8870与AT89C52单片机接口电路如图4所示。

  

 

  其工作原理如下:MT8870如接收到一有效的DTMF信号,EST端首先变为高电平,经积分电路使控制输入端ST升高。若ST端电平低于门限电平时,MT8870内部的4位二进制代码保持不变,STD端保持低电平;若ST端高于门限电平,MT8870内部的4位二进制代码被更新,STD输出由低电平变为高电平,向AT89C52发出中断申请,通知单片机主控台现在已有控制信息发出,AT89C52接到中断申请后,送到MT8870的STD,STD端做出相应的反映,并通过P0.O~PO.3读取MT8870的译码数据,根据译码数据内容相应控制显示器、发光二极管等的显示及指示。而无效的DTMF信号(电话线杂音、人们的语音信号等)或DTMF信号连续失真是不会引起MT8870的STD端变化的。

  3.2.3 摘、挂机检测电路

  电话机在待机状态下,40V直流电源是供电话机线路板使用的工作电压。实际上摘机后电话机两端电压只需6~12V左右,剩余电压都落在电话机远程通信线路上了。本装置由于线路很近,其阻值很小,因此设置有恒流源电路来代替电话机的远程通信电路的高电阻值。这就是如图5所示的摘、挂机电路。

  

 

  由R1,R2,Q1,D1组成恒流源电路,其电流为(VD1-VBE1)/R2,该电流经D2,D3,D4正向稳压产生2.1V的电压给GDl光电耦合器提供发光能源,待机状态(挂机)下电话机的HUAJI1和HUAJI2节点开路,恒流源电路和光耦电路均不工作,光耦截止,经U1A,UlB输出高电平;工作状态(摘机)下电话机的HUAJI1和HUAJl2节点形成通路,恒流源电路和光耦电路开始工作,光耦左侧电流为(VD2+VD3+VD4-VGD1)/R3=(O.7+O.7+O.7-1.8)/120=2.5 mA,满足光耦工作条件(1~50 mA),其内部发光二极管发光,光电三极管导通,经U1A,U1B输出低电平。可见,摘机和挂机能分别使U1B输出不同的电平,以便使单片机区别出电话机的摘挂机状态。恒流源电路使得电话机在摘机状态下的工作电流始终保持在(VD1-VQBE1)/R2=(12-O.7)/1.5=7.5 mA,满足电话机正常工作条件。单片机通过检测INTl的高低电平来判断摘挂机。

  3.2.4 语音通话电路

  图6是主机向分机发送通话信号的放大电路,采用LM386低电压音频功率放大器

  

 

  4 结语

  本文的研究主要侧重于设计一个实用、低成本的病房护理呼叫对讲系统,应该说通过一系列的努力已经达到了设计目标。但是对医院护理呼叫系统的研究是一个不断向前发展的课题,因此需要在此基础上进一步研究,力求使系统更加完善,增加如广播功能、语音报号功能、输液完毕警告等功能。

关键字:医院  护理  呼叫

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0723/article_7440.html
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