病床呼叫系统课程设计

病床呼叫系统课程设计（精选7篇）

病床呼叫系统课程设计 第1篇

※目 录 ※

一、概述

（1）PLC简介„„„„„„„„„„„„„„„„„第3页（2）可编程控制器的发展„„„„„„„„„„„„第3页（3）可编程序控制器的基本结构及工作原理„„„„第4页（4）设计课题简介„„„„„„„„„„„„„„„第4页

二、设计任务和要求„„„„„„„„„„„„„„„第5页

三、设计方案说明„„„„„„„„„„„„„„„„第7页

四、电气控制系统的主电路设计„„„„„„„„„„第8页

五、PLC控制器的选择及编程元件的地址分配„„„„第10页

六、PLC控制程序设计

（1）I/O接线图设计„„„„„„„„„„„„„„第12页

（2）功能图表„„„„„„„„„„„„„„„„„第12页

（3）梯形图设计„„„„„„„„„„„„„„„„第13页

（4）指令表„„„„„„„„„„„„„„„„„„第16页

七、程序调试方式及过程说明„„„„„„„„„„„第20页

八、设计中的心得体会„„„„„„„„„„„„„„第21页

九、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第22页

1、PLC简介

可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

2、可编程控制器的发展

1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。

3、可编程序控制器的基本结构及工作原理

PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电

PLC的结构框图如图1.1所示。

4、课题研究意义

而随着社会的进步和发展，医疗水平的不断提高，现代医院护理需要简易及时地获知并处理病人的突发病况，实现患者在住院的任意时间可请求医生或护士进行诊断或护理。基于PLC设计的医院病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫的工具,能及时、准确、可靠地实现病房呼叫管理，避免了人工呼叫的不便与效果差等缺点，它是现代医院提高医院和病室护理水平必不可少的设备。

有了病床呼叫控制系统，医院的护理工作变得更加方便全面，不用再为值班医生和护士未能及时发现突发病况而烦恼。基于可编程控制器PLC设计的病床呼叫系统可以及时、准确、可靠地实现病房呼叫管理,具有良好的应用前景。

5、课程设计的性质和意义

本次课程设计教学的主要任务是在学生学完《PLC原理与实践》理论课程后，进行的实践教学。通过课程设计一方面可验证所学的基本理论知识，同时培养同学们的基本操作技能与与设计能力，是的课堂上所学的理论知识在实践中灵活运用。

二、设计任务和要求

1、总体要求：

学生要按课程设计任务书内容要求执行，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。）设计原则

① 最大限度的满足机械电气设备或生产过程的控制要求； ② 在满足控制要求的情况下，力求使控制系统简单、经济； ③ 保证控制系统的安全可靠；

④ 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应当留有余地。2）设计内容

① 拟定控制系统设计的技术要求；

② 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行元件；

③ 选定PLC型号；

④ 编制PLC的输入/输出端子接线图；

⑤ 根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后在用相应的编程语言进行程序设计；

⑥ 设计操作台、电气柜及非标准电器元件；

⑦ 编写设计说明书和使用说明书。3）设计步骤

① 深入了解和分析被控制对象的工艺条件及控制要求；

② 选择适合的的PLC类型；

③ 分配I/O点；

④ 设计控制系统梯形图；

⑤ 输入并调试程序。

2、具体任务要求： 1）设计课题 病床呼叫系统 2）控制要求

① 共有3个病房，每间病房2个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫；

② 设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处 理完毕的重置按钮；

③ 每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未

在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，④ 在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示 哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力；

⑤ 一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方灯被重置。

三、设计方案说明

通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析，可以初步得出设计方案：该病床呼叫系统由从机、主机等两部分组成。从机(呼叫源)即病床按钮，主机包括PLC 及指示灯报警系统。呼叫源每张病床配备一个，呼叫源一般放在病床床头。患者有呼叫请求时，按下手持式按钮向护士站呼叫。主机中PLC 工作方式为循环扫描方式，在系统程序控制下，PLC 顺序读入输入端口各呼叫源的状态, 并且不断地循环扫描。一旦有呼叫按钮按下且未在5秒内按下重置按钮，PLC 立即响应, 通过设置的程序实现对系统的控制：点亮床头指示灯和护士站报警指示灯，并通过报警指示灯指出病房号；同时，病房门口报警指示灯也被点亮。并通过互锁实现优先级别判断的能力（即只有在护士处理完首先呼叫的病床后进行按钮置位后，其他病床方可继续呼叫，以实现优先级）。主机监控系统响应后，将出现相应的光报警指示，以便提示医护人员尽快赶到现场。此外，系统采用主从结构形式后，主机中的PLC 还可以通过网线与计算机相接，将多个护士站联网构成病房监护管理中心。

因此初步选定如下装置：启动/复位开关9个（病床6个、护士站3个）、停止开关1个、指示灯12个（病床6个、病房门口3个、护士站3个），并带有计时功能；设计要求PLC控制器为10入/12出，可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU224和一个EM222扩展模块。通过互锁实现优先级别判断的能力。

四、电气控制系统的主电路设计

1、开关、继电器、计数器分配 停止按钮(I0.0)1号房1号床开关——I0.1 1号房2号床开关——I0.2 2号房1号床开关——I0.3 2号房2号床开关——I0.4 3号房1号床开关——I0.5 3号房2号床开关——I0.6 1号房开关——I0.7 护士站对应2号房开关——I1.0 护士站对应3号房开关——I1.1 1号房门口指示灯继电器——Q0.0 1号房1号床指示灯继电器——Q0.1 1号房2号床指示灯继电器——Q0.2 2号房门口指示灯继电器——Q0.3 2号房1号床指示灯继电器——Q0.4 2号房2号床指示灯继电器——Q0.5 3号房门口指示灯继电器——Q0.6 3号房1号床指示灯继电器——Q0.7 3号房2号床指示灯继电器——Q1.0 护士站对应1号房指示灯继电器——Q1.1 护士站对应2号房指示灯继电器——Q1.2 护士站对应3号房指示灯继电器——Q1.3 1号房1号床计时器——T101 1号房1号床计时器——T102 1号房1号床计时器——T103 1号房1号床计时器——T104 1号房1号床计时器——T105 1号房1号床计时器——T106

2、电路设计图如下

五、PLC控制器的选择及编程元件的地址分配

1、PLC控制器的选择

SIMATIC S7-200系列是西门子公司的可编程控制器，这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200 PLC可以满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性。

1台S7-200 PLC包括一个单独的S7-200 CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200 CPU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制；输入和输出是系统的控制点：输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备；电源向CPU 及其所连接的任何设备提供电力；通讯端口允许将S7-200 CPU同编程器或其他一些设备连起来；状态信号灯显示了CPU 的工作模式（运行或停止），本机I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误；通过扩展模块可提供其通讯性能；通过扩展模块可增加CPU的I/O点数（CPU 221不扩展）；一些CPU有内置的实时时钟，或添加实时时钟卡；EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序送到另一个CPU中；通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间；最大I/O配置。

通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析，确定的设计方 PLC控制器为10入/12出，考虑到要留有一些可扩展的单元，故可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU224和一个EM222扩展模块。

2、编程元件的地址分配 ① 输入信号

停止按钮开关SB0——I0.0 1号房1号床开关SB1——I0.1 1号房2号床开关SB2——I0.2 2号房1号床开关SB3——I0.3 2号房2号床开关SB4——I0.4 3号房1号床开关SB5——I0.5 3号房2号床开关SB6——I0.6 护士站对应1号房开关SB7——I0.7 护士站对应2号房开关SB8——I1.0 护士站对应3号房开关SB9——I0.1 ② 输出信号

1号房门口指示灯继电器KM0——Q0.0 1号房1号床指示灯继电器KM1——Q0.1 1号房2号床指示灯继电器KM2——Q0.2 2号房门口指示灯继电器KM3——Q0.3 2号房1号床指示灯继电器KM4——Q0.4 2号房2号床指示灯继电器KM5——Q0.5 3号房门口指示灯继电器KM6——Q0.6 3号房1号床指示灯继电器KM7——Q0.7 3号房2号床指示灯继电器KM8——Q1.0 护士站对应1号房指示灯继电器KM9——Q1.1 护士站对应2号房指示灯继电器 KM10——Q1.2 护士站对应3号房指示灯继电器KM11——Q1.3 ③ 内存变量

1号房1号床计时器——T101 1号房1号床计时器——T102 1号房1号床计时器——T103 1号房1号床计时器——T104 1号房1号床计时器——T105 1号房1号床计时器——T106

PLC控制程序设计

1、I/O接线图设计

2、功能表图

、梯形图设计

4、指令表

NETWORK 1（网络1）LD I0.1 AN I0.0 TON T101, +50 NETWORK 2（网络2）LD T101 LPS AN Q0.3 AN Q0.6 = Q0.0 LPP AN Q0.2 = Q0.1 NETWORK 3（网络3）

AN I0.0 TON T102, +50 NETWORK 4（网络4）LD T102 LPS AN Q0.3 AN Q0.6 = Q0.0 LPP AN Q0.1 = Q0.2 NETWORK 5（网络5）LD T101 O T102 AN I1.0 AN I1.1 = Q1.1 NETWORK 6（网络6）LD I0.3 AN I1.1 TON T103, +50 NETWORK 7（网络7）LD T103 LPS AN Q0.0 AN Q0.6 = Q0.3 LPP AN Q0.5 NETWORK 8（网络8）LD I0.4 AN I0.0 TON T104, +50 NETWORK 9（网络9）LD T104 LPS AN Q0.0 AN Q0.6 = Q0.3 LPP AN Q0.4 = Q0.5 NETWORK 10（网络10）LD T103 O T104 AN I0.7 AN I1.1 = Q1.2 NETWORK 11（网络11）LD I0.5 AN I0.0 TON T105, +50 NETWORK 12（网络12）LD T105 LPS AN Q0.0 AN Q0.3 = Q0.6 AN Q1.0 = Q0.7 NETWORK 13（网络13）LD I0.6 AN I0.0 TON T106, +50 NETWORK 14（网络14）LD T106 LPS AN Q0.0 AN Q0.3 = Q0.6 LPP AN Q0.7 = Q1.0 NETWORK 15（网络15）LD T105 O T106 AN Q1.1 AN Q1.2 = Q1.3

七、程序调试方式及过程说明

运用STEP 7-MicroWIN V3.1(西门子S7-200编程软件)编写的梯形图程序，并注意选择对应的PLC型号（CPU224）。编译无错误后使用引出命令将梯形图程序存成后缀为.awl格式的可执行程序文件并保存在你设定的文件夹中（如bchjxt.awl）。

打开西门子s7-200仿真程序汉化版，输入密码，设定PLC的CPU型号为CPU224，打开“程序”使用“装载程序”命令将bchjxt.awl程序文件载入仿真程序软件中，点击命令“切换到运行状态”，打开“查看“使用”内存监视“命令输入你所要观察

通过对仿真程序中指示灯的运行状态的观察来检验程序是否准确，并对错误部分进行修改，完成程序。

在程序运行过程中可以配合秒表，手表等器材大概的估计时间的准确性，并实时的对错误的程序段进行标记，以方便后面的修正工作。最好有两个人分工协作对程序校验，以免一个人分心做不同的事而造成不必要的错误。

八、设计心得体会

在郭老师的指导和自己花了一个多星期时间的努力下，终于把这次的课程设计顺利完成了。这次病床呼叫系统的设计是在我们学完《PLC原理与实践》理论课程后，进行的一项可编程控制器相关知识综合应用的实践训练。

课程设计的过程中，我加深了对PLC理论知识、梯形图、指令表、外部接线图的理解；学会了西门子编程软件及PLC控制仿真软件的使用，在不断的调试各自的程序中，发现了很多存在的问题并进行研究解决。在课程设计之初，刚拿到课题和任务书的我感到无从下手，后来经过自己对课程理论知识的进一步复习及查阅相关资料，同时得到了郭老师的细心指导和同学们的热情帮助，才较顺利的完成了此次的课程设计。

总的来说，这次关于病床呼叫系统的课程设计整个过程自己收获较大。通过本次课程设计，首先我不仅复习、巩固和验证了自己所学的PLC相关理论知识，而且也初步培养了自己在PLC相关课程设计的基本操作技能与设计能力以及将课堂上所学的理论知识运用于实践中；其次设计过程中所遇到的问题，让自己清楚认识到前期自己所学的知识没理解、掌握的还不是非常牢固，警示了自己今后要加强理论知识的学习；再者让我学会了如何更好的和老师、同学交流、探讨问题，共同学习，相互帮助；最后也是最重要的，这次课程设计让我学会了较基本的设计思路及设计理念，更好的培养了自己认真思考问题、分析问题、思索问题全面性等能力以及对待事情认真、耐心、细致的学习态度。

九、参考文献

1、《PLC原理与实践》 殷洪义 吴建华 主编

基于单片机的病床呼叫系统设计 第2篇

随着全球老龄化进程的加快, 全球生存环境的恶化, 以及人类对健康关注的增加, 医疗行业正快速膨胀。由于医疗行业的客户是患者, 医疗行业比任意一个行业都需要提高客户满意度。病床呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断护理的紧急呼叫工具, 用来联系沟通医护人员和病员, 当病员需要医护人员帮助时, 可以通过病房呼叫系统发出呼叫请求, 是提高医院和病室护理水平的必要设备之一。设计一种简单实用、安全可靠、性能稳定具有良好性能价格比的病房呼叫系统是必要的。利用单片机的多机通讯功能, 设计出的具有振铃、显示房号等功能的多功能病床呼叫系统, 满足了医院的病房管理和护理的要求。

二、设计原理

在本系统中, 采用单片机AT89C51为核心的系统主要包括2个部分:数据采集和数据的输出, 数据的输出用来进行呼叫, 编码使用单片机完成, 数据采集负责接收分机发来的信号, 并进行解码、显示该患者的床位号并响铃, 主机上设有键盘可以取消当前呼叫。将由8×8键盘矩阵采集到的键值经过P0、P2口输入到单片机AT89C51中, 通过简单的点亮呼叫病号对应床号灯和病区内的警示灯, 然后通过P1口把相关信息传送到LED显示。同时报警警示灯闪烁、报警声响起。医疗人员可以通过控制键盘操作, 完成呼叫响应和信息查询等监护工作。其系统原理框图如图1所示。

三、单元电路设计

1. 显示电路

按显示方式分, 用单片机驱动LED数码管的方法有静态显示和动态 (扫描) 显示两种。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能, 单片机将所要显示的数据送出后需要刷新, 直到下一次显示内容需要更新时再传送新的数据, 这种方法显示稳定, 占用CPU时间少。本设计主要是用的动态显示, 它的特点正好与静态显示相反, 需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新, 显示数据有闪烁感, 占用的CPU时间多, 但动态显示所需硬件少, 电路相对简单, 能节省线路板空间, 适合于显示位数较多的系统。采用2位8段共阴极LED, P0口作为LED显示码输出端, P3.0、P3.1口接线选端, 如图2所示。

2. 键盘电路

本系统采用P3口与矩阵8×8键盘连接。键盘的选用方面, 在程序调试时经过橡胶键盘与按钮键盘进行比较, 橡胶键盘的正确率较高, 易用性较强。橡胶键盘如图3所示。

3. 报警电路

接通LED的端口输出相应信号, 连接响铃speaker的P3.7端置位, LED显示按钮所代表的病床位, 响铃发出报警响声, 提醒值班室人员有病人出现紧急情况。某床位按下按钮, LED显示对应的床位号, 且响铃电路产出报警响铃。报警系统与单片机接口电路如图4所示。

四、结束语

本设计是以AT89C51为核心的病床呼叫系统, 对该系统的结构原理进行了相应的描述。通过对病区的数据采集, 实现医院护士值班室和病床之间的通信联系, 具有使用方便、操作简单等特点。随着单片机的日益发展, 它必将在未来显示出更大的活力, 为电子设计增加更多精彩。

参考文献

[1]何立民著, 单片机原理与应用 (中级教程) , 北京航空航天大学出版社[M], 2000.

[2]赫建国, 郑燕, 薛延侠.单片机在电子电路设计中的应用[M].北京:清华大学出版社, 2006.258-295.

[3]余发山.单片机原理及应用技术.中国矿业大学出版社[M].2003.12.

病房呼叫系统设计 第3篇

目前随着医院住院病人的增多，在医院，为了能够更好的的服务病人，医院在每张病床上都安装有呼叫按钮，只要病人按下按钮，护士站通过接收的声、光报警显示后，判断出是哪间病房病人，来及时的帮助病人解决问题，这就是所谓的病房呼叫系统。

病房呼叫系统也称为呼叫仪器，在医院设计病房呼叫系统是非常具有意义的，实用价值大，医院由于医护人员的数量有限，工作的繁忙，护士们不能保证一直待在病人身边。装有病房呼叫系统的病房，可以使医护人员减少巡查病房的次数，减轻工作压力，对于住院的患者来说至关重要，尤其是一些住院期间长时间急需护理人员帮助的病人。病房呼叫系统可以使病人在有需要的时候联系到护士，得到及时的救助，所以医院拥有一套完善的病房呼叫系统，不仅会提高自己医院对病患的服务质量，也可以使医院的人力、物力等各种资源更加合理化的分配，提高工作效率，这系统也是医院现代化的标志。

到目前为止，国内许多医院的病房呼叫系统很落后，没有完善的体系，有时候不能及时的完成救助。随着现代化社会的发展，已经不能满足人们对于现代化、人性化管理的要求，这样不但会给病人带来时间上的损失，也许会错过病人需要救助护理的黄金时间，时间如金，对医院来说也会造成经济损失，也为了防止医疗意外事故的发生。本系统可以避开技术问题，有效节省材料损耗并可以使医院的病房呼叫系统让医院更加的现代化、人性化。消除医院的隐患，从本系统设计的角度上出发，此系统不仅可以显示相应病房号，可以为病人解决医疗问题，使病人得到及时救助。从很大程度上减少了一些麻烦，大大的缩短了病人护理时间，消除了医院安全隐患，提高医院的工作效率，使医院的管理更加合理化。

能够设计出一个六路简易病房呼叫系统，用于一个能够满足实现医院能及时照顾病人的局域呼叫功能的系统。当前病房呼叫系统在医院里是很常见的，现在大型医院每个病房里都配有病房呼叫系统。当病人有紧急情况出现时，需要医护人员救助时，按下床边的呼叫按钮，如果床边警示灯点亮，说明表明呼叫成功，此时在护士站就能发出呼叫的声音以及数码管显示呼叫的病房号，级别高的病人最先得到医治。

下面是设计出一个医院简易病房呼叫系统：可以满足医院科室六个病房的呼叫，设置六个病房的呼叫开关，当有多个病人进行呼叫时，优先呼叫并显示级别较高的病房信息，对低级的暂不理睬，对高级处理完成后，再进行低级的处理。此项设计是为了帮助病情严重急需救助的病人。

本次设计来控制和实现病房呼叫的优先级别显示采用74LS14优先编码器，使用74LS47七段字形译码器接 LED数码管来用数字显示最高优先级的病房号，控制警示灯的点亮和熄灭选用74LS04反相器来控制，用LED数码管作为呼叫警示灯，蜂鸣器作为报警器。用1号-6号6个开关来模拟六个病房的呼叫信号，每个数字代表一个病房，6号病房的优先级最高，6号-1号优先级逐次降低，病情的严重程度也逐次降低，数码管显示呼叫信号的号码，无信号呼叫时显示为0，有多个信号呼出时，系统会优先显示优先级最高的呼叫号。

按键设计选用单刀拨动开关，接通3脚作为低电平，接通1脚作为高电平。原本想采用的轻触型按键开关，使用这种开关，按键按下后会自动弹起，电平不能保持平衡，想要保持电平，就需要增加接触发器，并且数据清零还要加装清零电路，设计起来繁琐复杂，本次设计我希望做到精简实用，所以选用单刀拨动开关，这样既节约成本，也避开了复杂电路的设计。如图1。

我的病房呼叫系统设计是基于数字电路，使用数字电路，设计，使整个设计使呼叫系统更为简单化，更好地展现了患者与医务人员对于病情信息的双向交流的特点，使医院更加的现代化，管理更加的合理化、人性化，一切从病患的角度出发考虑。

经过本次采用数字电路设计的病房呼叫系统，可以使医院医护人员在护理病人时候可以做到临危不乱，有条不紊的进行工作，并可减少巡房的频率，降低工作的压力，能够更好的完成工作任务。

本次设计从实验的过程中可以领会到数字电路的功能优势和在生活中如何运用，特点是接线简单清晰，容易接受和理解。通过病床呼叫的电路设计和系统流程图进行具体的分析和研究，确定了数字电路系统所应具备的功能和能够实现可控的范围后，根据实际医院病房呼叫系统的控制要求，综合考虑价格各方面因素的作用，选择相应符合的元器件材料进行设计仿真。

病床呼叫系统课程设计 第4篇

对于病床的监测和警报,已经成为各大医院以及大型诊所护理人员的基本需求,特别是针对病人单独住院或陪护人员有事不在的情况,病床呼叫系统的设计已经成为必需。目前,病床呼叫分为有线式和无线式,有线式布线安装繁琐,利用率较低,但可靠性高;无线式虽没有布线问题,但可靠性差,并且无线电波会干扰其他医疗仪器设备,故大多数医院不采用此类无线呼叫系统。主要针对目前比较普及的小型社区卫生服务中心,研制了一款成本较低但可靠性较高的有线式病床呼叫系统。实验测试表明,设计的样机系统实现了对病床的监测和警报功能,可靠性高且达到了良好的效果,同时采用太阳能作为供电能源,也响应了当今社会低碳节能环保的倡导,可广泛用于小型医疗中心和控制领域。

1 系统方案设计

病床呼叫系统是传送临床信息的重要手段,是病人请求值班医生或护士进行诊断和护理的重要工具,要求实时、准确、可靠。本系统针对规模较小但是普遍存在的社区卫生服务中心而研制,病人通过直控键盘向护理人员发出呼叫,键盘按下后,产生的编号信息传递给单片机,经单片机处理后,将相应病床编号在护理值班室处的数码管上显示,警报声响起,同时单片机通过串口将呼叫信息传送给PC机保存,以留下完整的记录。值班人员看到信息后,按下复位键,显示灯灭并且警报器停止警报,然后去病房处理病人情况。

本系统采用太阳能作为供电能源,AT89S52单片机作为控制芯片,主要包括电源模块、控制模块、信息传送模块、显示模块、声音指示模块以及串口通信模块。其结构框图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 电源模块

为响应当今社会低碳节能环保的倡导,同时也为节省设计成本,本设计电源部分由太阳能电池板、蓄电池和稳压电路三部分组成。其中蓄电池作为系统供电电源,白天有光照情况下太阳能电池板可吸收太阳能为蓄电池充电[3],使之能够全天候为系统提供电量。本设计使用的太阳能电池板规格为9V 170mA,可向6V蓄电池充电。为了使系统供电电压稳定,本设计将经太阳能充电的蓄电池通过稳压电路稳压,再向单片机供电。该电源模块的框图如图2所示。

2.2 信息传送模块

本设计采用八路直控键盘作为信息传送的控制端,每一路代表一个病床,当病人按下按键,则该路产生一个低电平信号,单片机I/O端口检测到此信号后,送单片机处理,完成信号的传输过程。该设计电路配置灵活,软件实现简便。

2.3 主控模块

本设计采用AT89S52单片机作为主控芯片。该芯片算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且功耗低、体积小、技术成熟、成本低,产品性价比高[4],满足系统的设计需求。本系统中AT89S52不断的对直控按键的I/O端口检测,若检测到低电平,单片机将把对应编号信息送显示模块显示,并经串口送PC机显示保存。

2.4 显示模块

本设计显示部分采用8段共阳极数码管7SEG-MPX4-CA。当某病人按下其病床呼叫按键时,编号信息经单片机处理,在护理值班室的数码管将显示按键病床号,护理人员按下复位键后去处理该病人情况。

2.5 声音指示模块

声音指示用于提醒护理人员,可选择语音提示型、音乐型、警报型等。本设计样机设计中采用蜂鸣器,其电路结构简单,成本较低,同时也可以较好的实现警报功能。

3 系统软件设计

本设计软件部分采用模块化设计,以WAVE6000作为软件开发平台,使用与之配合较好的汇编语言编写程序[5],主要包括键盘检测子程序、显示警报子程序和串口通信子程序等组成。主程序流程图如图3所示。

4 结束语

本设计的病床呼叫系统主要针对目前比较普及的小型社区卫生服务中心,本着节能减排的原则,采用太阳能作为供电能源,以AT89S52单片机作为控制芯片,实时将呼叫病床信息送至护理值班室显示并警报,同时通过单片机串口将呼叫信息传送给PC机保存,以留下完整的记录。设计的样机系统经实验表明,实现了对病床的监测和警报功能,可靠性高且达到了良好的效果,同时采用太阳能作为供电能源,使之更具特色。

参考文献

[1]倪伟.病房智能呼叫系统的研究与开发[J].电气自动化,2004,2(26):42-46.

[2]彭建盛,彭其圣,周东,等.基于凌阳单片机病人呼叫系统设计与实现[J].广西轻工业,2007(2):45-46.

[3]广州兆天科技.9V 170mA太阳能电池板使用说明[EB/OL].http://www.zhaotiansolar.cn/.

[4]Atmel公司.AT89S52单片机data sheet[EB/OL].http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.

病床呼叫系统课程设计 第5篇

关键词：病房呼叫；FPGA；层次设计

自改革开放以来，随着经济水平的不断提升，每个行业之间的竞争也越来越激烈，当然医疗行业也不列外，而且人们对医疗行业的服务要求、服务质量还要远远的高于其它行业，因为服务的优劣直接关系到他们的身体健康甚至生命安危，所以拥有一款优秀的病房呼叫系统能在很大程度上提高医院的医疗服务水平、质量。

在病房系统设计的整体当中，需要考虑到以下五点要求：第一点低成本，现有的智能化、人性化的高端病房呼叫系统对于普通医院来说成本太高，乡镇医院无法承担智能化的服务系统。第二点操作性，病人属于弱势群体，在呼叫系统操作方面要考虑到病人的实际情况，使其操作尽情的简单、方便。第三点及时性，对于病人而言，病情的发展情况需要医护人员的实时关注，呼叫系统必须起到呼叫快速及时作用。第四点信息可查性，医生能在办公室查看具体呼叫信息。第五点稳定性，考虑到该系统需要24小时不间断工作，要求系统故障要低、质量要可靠。而基于FPGA的病房呼叫系统就完美的能满足以上要求，其不仅运行速度越快，而且设计灵活、使用也十分方便，基本能用单片机实现的功能用FPGA也都能实现，在复杂的系统中也能完美实用。

1、设计要求

本设计要求基于FPGA，并且能够实现如下功能：病人通过按键，能在医生办公室显示并呼叫，并有时间优先级别；医生按键后复位；呼叫计时功能等。要求可以通过QUARTUS软件仿真验证，并且对仿真要有较高的精确度和可靠性。

2、设计原理

设计分为8路，所以设置8个输入信号，并且能够实现显示时间和声音提醒。八个呼叫输入端，设置一号优先等级为最高，然后依次降低。每一个信号对应一个LED灯，当信号输入时，相应的LED灯亮并且能够在显示器上能有所显示，蜂鸣器有声音提醒。当有一个信号输入时，蜂鸣器只会在输入的前5秒响，之后自动关闭，并且在3分钟内如果没有人应答，则会在3分钟之后发出警报声，持续5秒。当同时有多个信号输入时，系统将选择优先级别最高的输入信号的进行显示病房号时间与声音提醒，其它的只会显示其LED灯亮，不会显示出时间。同样5秒声音提醒之后3分钟内如无人应答，会再次发出警报。如在3分钟内有应答，则显示下一个病房的病房号和时间，同样当计时器的时间超过3分钟时也会报警，如在3分钟内有应答则显示下一个，以此类推。

.3设计方框图

设计方框图如下图1所示，当有多个信号输入时，锁存器对信号进行维持，再进入时间选择器、计时器对输入信号等待时间进行计时，而数据选择器则对信号进行优先选择，显示器对其优先程度高的信号显示，并且显示出时间，相应的蜂鸣器也会发出声音，由于计时器与蜂鸣器之间的位宽不同，则需要一个连接器来衔接。

2 电路图

小结

一种低成本的病床呼叫系统 第6篇

1 系统总体方案设计

本系统中, 病人通过直控键盘向护士台发出呼叫。按键按下后, 产生的信号传递给单片机, 单片机对信号进行处理, 使得护士台处LCD显示相应病床的编号, 语音报警扬声器响起。值班护士看到信息后, 按下复位键, 系统显示回到起始状态, 扬声器停止警报, 然后去处理病人的请求。若病人按键呼叫20 s后, 护士台无应答, 则系统提示病人按下留言键留言, 然后系统自动保存留言, 并在LCD上显示呼叫床号;护士看到LCD上的提示后, 按下放音按键听取留言, 而后按键复位。

系统主要由控制模块、信息发送模块 (键盘接口电路) 、文字显示模块、语音报警模块、录音存储模块构成。系统框图如图1 所示。

2 系统硬件设计

2.1 控制模块、信息发送模块及显示模块

STC89C52作为系统控制器, 信息发送模块采用独立按键设计。由于先前制作一个小型的样机, 只设置4 个床位, 所以采用独立按键设计。 故选用单片机的P1.0~P1.3 口作为4 个病床的呼叫按键。在日后的扩展中, 可以选择8×8 矩阵按键, 可以扩展64 个床位, 也可以进一步扩展单片机的I/O口, 组成更多的矩阵按键。

显示模块使用LCD12864 带中文字库的液晶显示器, 采用串口模式传送数据。故LCD12864 的RS、WR、E引脚分别与单片机的P0.1~P0.2 连接。

2.2 语音报警模块、录音存储模块

综合考虑录音时间及性价比后, 本设计使用语音芯片ISD1700 系列的ISD1760, 可以任意分段存储60 s的语音数据。该芯片支持两种工作模式:按键模式与SPI模式[4], 芯片可以将存储的语音信息自动分成若干段, 通过对各个段地址的操作, 可以控制播放、删除、录音各段地址内的空间。语音报警模块[5]使用一块ISD1760, 选择使用ISD1760 的SPI模式, 也就是用主控单片机通过SPI接口模式对ISD1760 进行串行通信, 从而控制ISD1760。ISD1760 的4~7 口对应MISO、MOSI、SCLK、SS分别与单片机的P0.4~P0.7 相连接。特别提示, 用户实际录音地址为0x10 到末地址, 因为0x00~0x0F为芯片自带提示音存储位置。

录音存储模块使用一块ISD1760, 选择使用ISD1760 的独立按键模式, 通过芯片外围电路与按键来控制整体电路。使用ISD1760 内部自带的按键功能, 具体使用的按键有:录音按键、放音按键、擦除按键、下一段按键。

综上所述, 系统的总体电路如图2 所示。

3 系统软件设计

主控单片机主要通过SPI接口模式对ISD1760 进行串行通信。通过这个SPI接口模式[6]协议可以完成对芯片控制指令的所有操作。ISD1760 提供了多达25 条控制指令, 控制字一般为2 B或者3 B, 带有地址的指令可以多达7 B, 通过使用这些控制命令可以对ISD1760 进行控制, 可以精确到一个存储单元[7]。

主控芯片控制显示器、按键电路、语音报警模块, 对于语音报警模块采用二次编程来实现最终的目的, 第一次编程, 为了把语音信息存储进ISD1760 和读出所存放每一段的具体地址。首先, 编写控制ISD1760 语音芯片的程序, 可以对ISD1760 进行录音、放音、读地址等操作。具体连接为:ISD1760 语音芯片与单片机连接实现SPI通信模式, 然后单片机通过串口连接与计算机进行通信。 这样就可以通过计算机中的一个软件ISD1700Ver2.02 对ISD1760 进行基本的一些操作。主要是为了把语音信息录进ISD1760 片内, 然后读出语音信息的首末地址, 这样以便在第二次编程更加方便, 可以直接指定播放的段地址, 就可以播放相应的语音信息。由于语音段的存储空间是连续的, 下一段起始地址减一就是上一段的结束地址, 所以很容易通过软件ISD1700Ver2.02 得出具体录音地址, 见表1。

第二次编程, 可以实现最终的病床呼叫功能。只需要编写指定段的放音程序就可以了, 不需要上位机再控制ISD1760 语音芯片。 利用下面函数, 向语音芯片ISD1760 发送7 B带有地址的指令, 就可以实现地点的播放、录音及擦除等功能。

如果在呼叫20 s后, 护士台没人应答, 则系统默认护士台暂时没有护士, 系统即提醒病人或者陪护人员按下留言按键留言, 系统通过录音存储模块自动存储留言, 并在LCD12864 上显示几床呼叫且有留言。具体软件流程框图如图3 所示。

实验测试证明, 设计的样机实现了呼叫系统的基本功能, 稳定性高且达到了良好的效果, 经过进一步的优化和接口的扩展可用于贫困乡镇地区的医院和养老院。实验样机如图4 所示。

4 结语

本设计采用了STC89C52 的通用I/O口与语音芯片的SPI接口相连接, SPI总线系统是一种同步串行外设接口[8], 它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI采用了串行接口模式可以节省单片机的I/O, 在单片机的移位脉冲下, 数据按位传输, 高位在前, 低位在后, 为全双工通信, 数据传输速度总体来说比I2C总线要快[9]。但是由于SPI接口有一个缺点:没有指定的流控制, 没有应答机制确认是否接收到数据。所以系统在测试过程中有时会出现接口信息混乱的问题, 从而引起ISD1760 内部地址混乱, 导致必须全部擦除片内语音信息才可以重新使用。

参考文献

[1]贺娟, 熊飞峤, 袁颂岳.病房呼叫系统的设计与研究[J].微计算机信息, 2012, 29 (10) :266-267.

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[3]李长俊.新型病床呼叫系统的研制[J].仪器仪表学报, 2004, 25 (z1) :180-181.

[4]李佳旭, 丁鹏飞.基于ISD1760的智能语音计费显示系统设计[J].电子元器件应用, 2010, 12 (6) :20-21.

[5]翟位雷, 吴亚锋, 郜淑媛.基于PIC16F877的语音播报系统的实现[J].工业仪表与自动化装置, 2009 (6) :104-106.

[6]房向荣.单片机I2C总线和SPI接口总线复用方法研究[J].微电机, 2011, 44 (7) :112-115.

[7]邓坚, 熊瑞庭, 全书海.基于ISD1760的智能电梯语音报站系统[J].中国水运, 2009, 9 (2) :120-121.

[8]段向东, 毋玉芝.基于CP2120的SPI与I2C总线接口转换电路设计[J].国外电子元器件, 2007 (12) :47-49.

病床呼叫系统课程设计 第7篇

关键词 单片机 无线呼叫系统 硬件和软件结构

中图分类号：TN92 文献标识码：A

病床呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护人员和病员的专用呼叫系统，是提高医护水平的必备设备之一。针对传统有线呼叫系统布线较多、维护不便及容易出现各种故障的弊端，我们以AT89C51单片机为核心辅以无线传输电路、LED显示电路和BPMS报警电路设计了病房无线呼叫系统，以期提供一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。

1 系统的硬件结构

采用美国ATMEL公司生产的低电压、高性能AT89C51单片机为系统的核心，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和128 bytes的随机存取数。辅以无線传输电路、LED显示电路和BPMS报警电路，其实现结构框图如图1所示。

1.1 AT89C51单片机的特点

随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐从传统的控制扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理等领域，AT89C51单片机具有低电压、低功耗、性价比高、功能强、指令效率高等优点。其主要特点：（1）集成度高，易于扩展；（2）较强的中断处理能力，支持异常中断、事件中断和软件中断三种类型的中断；（3）高效的指令系统。相对51系列单片机来说，程序编程指令特别严密，如在中断控制时必须加reti指令、在子程序结束时必须加retf指令，否则程序会跑飞。而且它有多种中断系统和多种定时器系统，可以根据需要具体选择，灵活性很大。

1.2 系统数据传输模块的选择

数据传输模块采用NewMsg_DS18B20模块，如图2。无线收发器工作电压为2.9～3.6V，工作在433/868/915 MHz的ISM频段，最大数据速率为100 Kb/s。芯片内部由1个完全集成的频率调制器、1个带解调器的接收器、1个功率放大器、1个晶体振荡器和1个调节器组成。ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码，VCC可以很容易通过SPI接口进行编程配置电流消耗很低，在发射功率为+10 dBm时，发射电流为30 mA，接收电流为12.5 mA。

1.3 系统供电电源模块的选择

系统采用ASM1117-3.3电源3.3 V电压供电。如图3所示。无线传输模块和AT89C51单片机皆为低功耗器件。核心部件LM1117-3.3是一个低压差电压调节器系列。压差在1.2 V输出，此时相应的负载电流为800mA。

2系统的软件设计

2.1 初始化配置

初始化配置分为以下3个部分：（1）编写SPIWRITE和SPIREAD子函数，即通过软件为单片机配置SPI功能。（2）初始化DS18B20的射频配置寄存器。这些寄存器中有很多信息，必须根据实际情况进行配置。设计中DS18B20外接16 MHz晶体，XOF应配置为01，PA2PWB为发射功率，RX2 RED2 PWB为接收灵敏（下转第41页）（上接第39页）度，可根据需要配置。另外还有发送地址、接收地址、发送数据和接收数据的长度，可根据实际应用配置。（3）配置DS18B20的发送地址，最多4B发送端的发送地址应与接收端设备的接收地址相同。在实际工作中，DS18B20可以自动滤除地址不相同的数据，只有地址匹配且校验正确的数据才会被接收，并存储在接收数据寄存器中。

2.2 发送数据

DS18B20发送数据前，通过调用SPI写函数，在待机模式下先把待发数据填进发送数据寄存器。然后把DS18B20的TRX_CE、TX_EN引脚都置为高电平，数据就会自动通过天线发送出去。为了数据可靠地传输，将射频配置寄存器中的自动重发位（AUTO_RE_TRAN）设为有效，这样在TRX_ CE被置高的时间内数据一直在重复不断的发送。程序中设计延时500 ms，之后拉低TRX_CE引脚，回到待机模式。

2.3 接收数据

AT89C51把DS18B20的TRX_CE引脚置为高电平，TX_EN引脚置为低电平后，即开始接收数据。在设计中可设定在一定的时间内一直判断DS18B20的DR引脚是否变高，若为高，则证明接收到了有效数据，可以退出接收模式；若一直没有接收到，待时间到也退出接收模式。退出后在待机模式，单片机把DS18B20内部的接收数据寄存器中的数据读出，即接收到的有效数据。

与传统的数据采集、处理系统相比较，以高性能新一代单片机AT89C51为核心，辅以无线传输电路、LED显示电路和BPMS报警电路的采集、处理无线传输系统，减少了元件从而简化了设计，有利于系统小型化和降低开发成本，而且使可靠性能大大增加。该系统适用于大量的数据采集的场合，使用方便、性能稳定，便于维护，具有一定的实用价值。

参考文献

[1] 陈希球.电子技术基础与应用.北京：科学出版社，2012（2）.

[2] 叶梦雄.基于MCS-51单片机的无线病房呼叫系统设计.数字技术与应用，2010（8）.