[導(dǎo)讀]隨著現(xiàn)代工作和生活壓力的加大，各類疾病的患病率也日益增高。面對越來越多的疾病治療與護理需求，僅僅依靠醫(yī)院是遠遠不能滿足的。因此，面向家庭的生物信號監(jiān)護與報警裝置就成為家庭監(jiān)護系統(tǒng)的一個重要組成部分。生
隨著現(xiàn)代工作和生活壓力的加大，各類疾病的患病率也日益增高。面對越來越多的疾病治療與護理需求，僅僅依靠醫(yī)院是遠遠不能滿足的。因此，面向家庭的生物信號監(jiān)護與報警裝置就成為家庭監(jiān)護系統(tǒng)的一個重要組成部分。生物信號以心電信號的研究最為廣泛，其失常類型主要包括心搏停止、心臟漏搏、極度心動過速、極度心搏過緩等。本文所設(shè)計的報警裝置在失常生物信號的觸發(fā)信號下，能夠自動撥打多個預(yù)置電話號碼進行語音求救，從而使病人能夠得到及時救助。
1 裝置整體設(shè)計
本文所設(shè)計的失常生物信號緊急自動撥號報警裝置由單片機構(gòu)成主控部分，接收外部信息進行判斷，并對外部接口電路進行指令控制。接口電路主要包括模擬摘掛機電路、語音錄放電路、DTMF收發(fā)電路和其他外圍電路。接口電路實現(xiàn)的功能主要包括：模擬摘掛機控制、求救錄音錄放、DTMF信號音判別和DTMF自動撥號發(fā)送。
2 硬件電路設(shè)計
所設(shè)計的失常生物信號緊急自動撥號報警裝置硬件電路包括三個模塊：
(1)由單片機AT89S51構(gòu)成的控制電路主要實現(xiàn)接收外部信息、對外部電路進行控制的功能；
(2)由DTMF收發(fā)芯片MT8888ce構(gòu)成的DTMF收發(fā)電路主要實現(xiàn)DTMF信號音判別和DTMF自動撥號發(fā)送功能；
(3)由語音芯片ISD1420構(gòu)成的語音錄放電路主要實現(xiàn)求救錄音錄制和播放功能。
如圖1所示，當(dāng)單片機的P1.7管腳檢測到來自病人生理參數(shù)異常的觸發(fā)信號時，單片機啟動繼電器，將摘機電阻接人電話線，實現(xiàn)模擬摘機。單片機將MT8888ce設(shè)置為呼叫處理模式。這樣電話線上的信號音就通過1：2的變壓器、電橋整流、運算放大器TL084的放大，最后輸入到MT8888ce芯片。該信號音在MT8888ce內(nèi)被限幅轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率的方波。該方波信號通過IRQ／CP端輸入到P3.4管腳。單片機通過T0在2.8 s內(nèi)的計數(shù)值，判斷該信號音的類型。如該信號音不是撥號音，則單片機控制繼電器實現(xiàn)模擬掛機再重新摘機；如該信號音是撥號音，則單片機啟動自動撥號程序。此時單片機設(shè)置MT8888ce工作在允許發(fā)送DTMF信號的突發(fā)模式，然后將電話號碼對應(yīng)的DTMF信號發(fā)送出去。該DTMF信號經(jīng)過LM324的放大，最后由變壓器耦合到電話線上并傳送到交換機，由交換機實現(xiàn)撥號。為了判斷號碼是否撥通，可以再次設(shè)置MT8888ce工作在呼叫處理模式并檢測信號音。如此時的信號音不是回鈴音，則掛機再重新?lián)艽螂娫挘环駝t就等待對方摘機。對方摘機，單片機P1.1管腳變?yōu)榈碗娖?，控制語音芯片播放求救錄音。錄音播放完后繼續(xù)撥打下個電話。所有的電話號碼撥打完后，單片機控制程序重新開始，繼續(xù)進行新的一輪撥號循環(huán)，直至病人得到救助。
2.1 模擬摘掛機電路硬件設(shè)計
如圖2所示，模擬摘掛機電路主要由一個三極管開關(guān)電路控制繼電器的開關(guān)，繼電器控制接入電話線兩端一個300 Ω(1 W)的電阻。摘掛機信令由單片機通過控制P1.0變?yōu)榈碗娖綄崿F(xiàn)。因為R16電阻僅為300 Ω，因而電話線回路電流變大，控制電路向交換機發(fā)出模擬摘機的信號，交換機響應(yīng)摘機信號，完成電話線路接通。
2.2 語音錄放電路硬件設(shè)計
圖3所示語音錄放電路中，語音錄放電路通過控制P1.1清零，可以將語音芯片內(nèi)部事先錄好的病人病情、地址等信息以語音方式告知電話線的對方，以確保病人能得到及時救助。
2.3 DTMF收發(fā)電路硬件設(shè)計
如圖4所示，DTMF收發(fā)電路主要由單片機AT89S51、DTMF收發(fā)芯片MT8888ce、雙電源供電運放TL084、全橋整流電橋、1：2變壓器、單電源供電運放LM324以及其他電阻電容元件構(gòu)成。
信號音判別功能的具體工作原理：模擬摘機后，交換機會發(fā)出撥號音信號。單片機將MT8888ce置為呼叫處理模式。電話線上的信號音通過1：2變壓器、全橋整流電橋、運放TL084，最后輸入到MT8888ce的DTMF IN端。MT8888ce芯片對輸入的信號音進行限幅，在IRQ／CP端輸出與輸入信號音頻率一致的方波信號。該方波信號連入單片機的T0計數(shù)中斷管腳(P3.4)。根據(jù)T0在2.8 s內(nèi)的方波計數(shù)值即可判別信號音的類型。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3.1 軟件總體設(shè)計功能模塊圖
圖5為所設(shè)計的失常生物信號緊急自動撥號報警裝置的軟件功能模塊圖。
3.2 軟件實際工作流程圖
圖6為所設(shè)計裝置的實際工作程序流程圖。
在圖6的程序開始時，為了避免單片機P0，P1，P2，P3口的管腳電壓可能引起的某些誤操作，首先應(yīng)該進行系統(tǒng)初始化。此后，程序采用查詢方式判別P1.7管腳是否有病危觸發(fā)信號。如有觸發(fā)信號，則調(diào)用50 ms延時程序消除由噪聲、干擾等引起的錯誤觸發(fā)。如延時后仍有觸發(fā)信號，則將P1.0清零，實現(xiàn)模擬摘機。然后將MT8888ce置為呼叫處理模式，調(diào)用信號音判別子程序，判斷電話線上的信號音是否為撥號音。如不是撥號音，則掛機再重新模擬摘機；否則將MT8888ce置為突發(fā)模式，取出預(yù)置號碼進行發(fā)送。一組號碼發(fā)送完畢后，再次將MT8888ce置為呼叫處理模式，調(diào)用信號音判別子程序進行信號音判別。如果該信號音不是回鈴音，則掛機再重新摘機；否則證明電話已經(jīng)撥通，應(yīng)該等待對方摘機。對方摘機后，通過將P1.1清零可以實現(xiàn)求救錄音的5次播放。錄音播放完畢，繼續(xù)撥打下一組電話號碼。
4 結(jié)語
報警系統(tǒng)大多應(yīng)用于煤氣、火災(zāi)以及家庭防盜報警，而幾乎沒有在社區(qū)醫(yī)療監(jiān)護領(lǐng)域的應(yīng)用。本文所設(shè)計的失常生物信號緊急自動撥號報警裝置用于家庭監(jiān)護系統(tǒng)中的生物信號失常報警，填補了這一空缺。本文利用先進的DTMF收發(fā)集成芯片MT8888ce及其他芯片實現(xiàn)電話自動撥號和語音報警功能，外圍電路非常簡單，系統(tǒng)功能比較完善。
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