簡易病房呼叫系統設計方案

一、系統概述

簡易病房呼叫系統是一種用于醫院病房內的緊急求助系統，通過病人和醫護人員之間的交互，實現快速響應的目標。系統核心功能包括呼叫、應答、通知、記錄等。系統由病人呼叫終端、護士站控制終端、顯示與廣播模塊、通信模塊以及主控單元組成。

二、設計目標

1. 實時性：能夠快速響應病人呼叫，減少延遲。

2. 可靠性：保證數據傳輸穩定，避免漏報。

3. 易操作性：設計人性化，方便病人和護士使用。

4. 可擴展性：支持未來功能擴展，如數據記錄、統計分析等。

三、系統結構與功能模塊

1. 病人呼叫終端
   病人呼叫終端配備按鍵和語音模塊，支持病人按鍵呼叫或語音求助。

2. 護士站控制終端
   顯示各個病房的呼叫狀態，并提供應答按鈕或觸摸屏操作功能。

3. 通信模塊
   實現病房終端與護士站之間的有線或無線數據傳輸。

4. 顯示與廣播模塊
   包括LED屏顯示、蜂鳴器提示等，用于提示呼叫信息。

5. 主控單元
   負責協調整個系統的工作，處理數據通信、邏輯判斷和狀態更新。

四、主要硬件設計

1. 主控芯片選擇與功能

1.1 STM32F103RCT6

• 作用：作為主控單元，負責處理呼叫請求、邏輯判斷、通信協議以及數據存儲。

• 特點：32位ARM Cortex-M3內核，72MHz主頻，128KB Flash，具有豐富的GPIO接口，適合多種外圍設備的連接。

• 應用場景：主要用于護士站的主控終端。

1.2 ATmega328P-AU

• 作用：用于病人呼叫終端的信號處理和狀態控制。

• 特點：8位微控制器，20MHz主頻，32KB Flash，低功耗，適用于終端設備。

• 應用場景：病人呼叫終端的核心處理單元。

1.3 ESP8266

• 作用：實現無線通信功能，負責病人呼叫終端與護士站之間的數據傳輸。

• 特點：內置Wi-Fi模塊，支持TCP/IP協議，低功耗，成本低。

• 應用場景：適用于無線網絡連接的病房呼叫系統。

1.4 SN75176

• 作用：支持有線RS-485通信，保證數據在長距離傳輸中的可靠性。

• 特點：差分傳輸方式，抗干擾能力強，適合長距離數據通信。

• 應用場景：有線通信病房呼叫系統。

2. 顯示與提示模塊

2.1 TM1637顯示驅動芯片

• 作用：驅動數碼管顯示病房號或呼叫狀態。

• 特點：低功耗，支持多位數碼管驅動。

• 應用場景：用于顯示病房呼叫狀態。

2.2 蜂鳴器模塊

• 作用：通過聲音提示護士注意。

• 特點：高響度、低功耗，簡單易用。

3. 按鍵與輸入模塊

3.1 常用按鍵模塊

• 作用：為病人提供呼叫和取消功能。

• 特點：簡單耐用，便于操作。

4. 供電與電源管理

4.1 LM2596S DC-DC降壓模塊

• 作用：將系統供電電壓（如24V）降壓至5V，為各模塊供電。

• 特點：效率高，支持寬范圍輸入電壓。

4.2 備用電源模塊

• 作用：在停電情況下提供備用電源，保證系統持續運行。

• 實現方式：采用12V鉛酸電池或鋰電池組。

五、系統軟件設計

1. 病人呼叫終端程序設計

1. 按鍵中斷觸發，檢測病人的呼叫信號。

2. 將呼叫信息通過ESP8266無線模塊發送至護士站。

2. 護士站終端程序設計

1. STM32主控芯片接收呼叫信息。

2. 更新顯示屏內容，提示呼叫來源。

3. 提供應答選項，更新狀態信息。

3. 通信協議設計

采用輕量化協議，如JSON格式數據幀，支持呼叫信息、狀態更新等功能。

4. 功能擴展

1. 數據記錄：存儲每次呼叫記錄，方便后續分析。

2. 手機通知：通過Wi-Fi將呼叫信息推送至手機APP。

六、系統實現與調試

1. 硬件調試

• 測試病人呼叫終端按鍵是否有效。

• 檢查通信模塊連接是否正常。

2. 軟件調試

• 檢查呼叫信號的傳輸和處理。

• 調試顯示與提示模塊，確保信息同步更新。

七、總結與展望

本設計方案為簡易病房呼叫系統提供了一種高效可靠的解決方案。未來可以增加語音識別功能、AI分析模塊，以及與醫院信息管理系統（HIS）的無縫對接。