基于DTMF的醫(yī)院護(hù)理呼叫對講系統(tǒng)

　O 引言

　　醫(yī)院護(hù)理呼叫系統(tǒng)是現(xiàn)代化醫(yī)院實現(xiàn)信息化、現(xiàn)代化管理的重要組成部分，可以有效地提升醫(yī)院形象，強(qiáng)化機(jī)構(gòu)管理，保證服務(wù)質(zhì)量。如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)為醫(yī)院服務(wù)，更大程度地提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量，是醫(yī)院信息化建設(shè)中的一個重要著眼點。本文設(shè)計的呼叫系統(tǒng)，大大降低了醫(yī)護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，提高了醫(yī)院的工作效率和服務(wù)水平，增強(qiáng)了醫(yī)院的競爭實力，節(jié)約了管理成本，使機(jī)構(gòu)管理變得更加順暢。

　　1 DTMF的呼叫對講系統(tǒng)工作原理

　　整個系統(tǒng)示意圖如圖1所示。系統(tǒng)的主機(jī)與分機(jī)都采用單片機(jī)控制，主機(jī)通過單總線方式與各病床相連，具有呼叫對講功能。分機(jī)呼叫主機(jī)時，接受器將分機(jī)發(fā)來的DTMF、信號編碼成4位二進(jìn)制碼送入單片機(jī)內(nèi)部，主機(jī)通過解碼器接收分機(jī)并譯碼后，控制振鈴電路、LED顯示與發(fā)光二極管指示進(jìn)行聲光提示，話機(jī)摘機(jī)后便可通話;主機(jī)呼叫分機(jī)時，分機(jī)接收到主機(jī)撥打的號碼后，號碼與各自所固有的號碼相比較，如果號碼相同，則接通電話機(jī)通話。本系統(tǒng)的走廊顯示屏可以顯示呼叫床位號，當(dāng)前呼叫個數(shù)，呼叫護(hù)理級別，無呼叫時顯示實時時間。

　　2 DTMF信號的介紹

　　雙音多頻傳輸(Dual Tone Multi-Frequency，DTMF)是一種新型的撥號信息的傳輸方式，它利用兩個音頻的組合來對一個撥號鍵進(jìn)行編碼，其中兩個音頻分別來自不同的頻率組：低頻組(697～941 Hz)和高頻組(1 209～1 633 Hz)，每組頻率包括4個不同的頻率，它們構(gòu)成16種組合，代表了O～9，*，#，A，B，C和D鍵，如表1所示。

　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　本呼叫對講系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)上可分為三個區(qū)，即醫(yī)護(hù)人員值班室、走廊和病房。主機(jī)、電話機(jī)和顯示及指示屏都安裝在醫(yī)護(hù)人員值班室，走廊上安裝有LED數(shù)碼管，分機(jī)安裝在病房。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。

　　3.1 系統(tǒng)工作原理

　　主機(jī)是整個系統(tǒng)的核心，它一方面負(fù)責(zé)分機(jī)與電話機(jī)號碼的接收與發(fā)送，另一方面控制分機(jī)與電話機(jī)的接通與斷開，據(jù)病人的病情，設(shè)置特護(hù)、1級、2級三種護(hù)理級別，控制床位與時間顯示、級別與呼叫指示、摘掛機(jī)檢測電路及顯示屏的顯示等。

　　在系統(tǒng)中，分機(jī)呼叫主機(jī)時，接收器將分機(jī)發(fā)來的DTMF信號進(jìn)行編碼，譯成4位二進(jìn)制碼并進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部，發(fā)送器再將數(shù)據(jù)總線上的4位二進(jìn)制碼譯解成DTMF信號輸出;主機(jī)將發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲;CPU的數(shù)據(jù)鎖存后通過譯碼器譯出對應(yīng)的數(shù)碼與位碼，由數(shù)碼管顯示分機(jī)號碼與時間;電話機(jī)摘機(jī)應(yīng)答后，CPU檢測到摘機(jī)信號，振鈴信號清除，主機(jī)與分機(jī)通話，通話完畢主機(jī)掛機(jī)。主機(jī)呼叫分機(jī)時，電話機(jī)摘機(jī)后，CPU通過DTMF解碼后接收到所撥分機(jī)號后，將此分機(jī)號發(fā)給分機(jī);如果幾個分機(jī)同時撥打主機(jī)，主機(jī)接聽護(hù)理級別高的分機(jī)并與之通話，普通護(hù)理級別只做顯示指示處理。

　　3.2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計

　　3.2.1 DTMF信號發(fā)送電路

　　DTMF發(fā)送電路主要是由HT9200A/B承擔(dān)，它將主機(jī)送來的8421碼編成DTMF信號經(jīng)放大處理后傳送給分機(jī)或電話機(jī)。發(fā)號電路如圖3所示。

　　3.2.2 DTMF信號接收電路

　　收號電路是將電話機(jī)送來的DTMF信號譯解成4位二進(jìn)制碼，以便主機(jī)讀取。它實質(zhì)是一個解碼的過程，DTMF信號的解碼主要由MT8870承擔(dān)。MT8870與AT89C52單片機(jī)接口電路如圖4所示。

　　其工作原理如下：MT8870如接收到一有效的DTMF信號，EST端首先變?yōu)楦?strong>電平，經(jīng)積分電路使控制輸入端ST升高。若ST端電平低于門限電平時，MT8870內(nèi)部的4位二進(jìn)制代碼保持不變，STD端保持低電平;若ST端高于門限電平，MT8870內(nèi)部的4位二進(jìn)制代碼被更新，STD輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，向AT89C52發(fā)出中斷申請，通知單片機(jī)主控臺現(xiàn)在已有控制信息發(fā)出，AT89C52接到中斷申請后，送到MT8870的STD，STD端做出相應(yīng)的反映，并通過P0.O～PO.3讀取MT8870的譯碼數(shù)據(jù)，根據(jù)譯碼數(shù)據(jù)內(nèi)容相應(yīng)控制顯示器、發(fā)光二極管等的顯示及指示。而無效的DTMF信號(電話線雜音、人們的語音信號等)或DTMF信號連續(xù)失真是不會引起MT8870的STD端變化的。

　　3.2.3 摘、掛機(jī)檢測電路

　　電話機(jī)在待機(jī)狀態(tài)下，40V直流電源是供電話機(jī)線路板使用的工作電壓。實際上摘機(jī)后電話機(jī)兩端電壓只需6～12V左右，剩余電壓都落在電話機(jī)遠(yuǎn)程通信線路上了。本裝置由于線路很近，其阻值很小，因此設(shè)置有恒流源電路來代替電話機(jī)的遠(yuǎn)程通信電路的高電阻值。這就是如圖5所示的摘、掛機(jī)電路。

　　由R1，R2，Q1，D1組成恒流源電路，其電流為(VD1-VBE1)/R2，該電流經(jīng)D2，D3，D4正向穩(wěn)壓產(chǎn)生2.1V的電壓給GDl光電耦合器提供發(fā)光能源，待機(jī)狀態(tài)(掛機(jī))下電話機(jī)的HUAJI1和HUAJI2節(jié)點開路，恒流源電路和光耦電路均不工作，光耦截止，經(jīng)U1A，UlB輸出高電平;工作狀態(tài)(摘機(jī))下電話機(jī)的HUAJI1和HUAJl2節(jié)點形成通路，恒流源電路和光耦電路開始工作，光耦左側(cè)電流為(VD2+VD3+VD4-VGD1)/R3=(O.7+O.7+O.7-1.8)/120=2.5 mA，滿足光耦工作條件(1～50 mA)，其內(nèi)部發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通，經(jīng)U1A，U1B輸出低電平?？梢姡獧C(jī)和掛機(jī)能分別使U1B輸出不同的電平，以便使單片機(jī)區(qū)別出電話機(jī)的摘掛機(jī)狀態(tài)。恒流源電路使得電話機(jī)在摘機(jī)狀態(tài)下的工作電流始終保持在(VD1-VQBE1)/R2=(12-O.7)/1.5=7.5 mA，滿足電話機(jī)正常工作條件。單片機(jī)通過檢測INTl的高低電平來判斷摘掛機(jī)。

　　3.2.4 語音通話電路

　　圖6是主機(jī)向分機(jī)發(fā)送通話信號的放大電路，采用LM386低電壓音頻功率放大器。

　　4 結(jié)語

　　本文的研究主要側(cè)重于設(shè)計一個實用、低成本的病房護(hù)理呼叫對講系統(tǒng)，應(yīng)該說通過一系列的努力已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。但是對醫(yī)院護(hù)理呼叫系統(tǒng)的研究是一個不斷向前發(fā)展的課題，因此需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，力求使系統(tǒng)更加完善，增加如廣播功能、語音報號功能、輸液完畢警告等功能。