简易病房呼叫系统设计方案

一、系统概述

简易病房呼叫系统是一种用于医院病房内的紧急求助系统，通过病人和医护人员之间的交互，实现快速响应的目标。系统核心功能包括呼叫、应答、通知、记录等。系统由病人呼叫终端、护士站控制终端、显示与广播模块、通信模块以及主控单元组成。

二、设计目标

1. 实时性：能够快速响应病人呼叫，减少延迟。

2. 可靠性：保证数据传输稳定，避免漏报。

3. 易操作性：设计人性化，方便病人和护士使用。

4. 可扩展性：支持未来功能扩展，如数据记录、统计分析等。

三、系统结构与功能模块

1. 病人呼叫终端
   病人呼叫终端配备按键和语音模块，支持病人按键呼叫或语音求助。

2. 护士站控制终端
   显示各个病房的呼叫状态，并提供应答按钮或触摸屏操作功能。

3. 通信模块
   实现病房终端与护士站之间的有线或无线数据传输。

4. 显示与广播模块
   包括LED屏显示、蜂鸣器提示等，用于提示呼叫信息。

5. 主控单元
   负责协调整个系统的工作，处理数据通信、逻辑判断和状态更新。

四、主要硬件设计

1. 主控芯片选择与功能

1.1 STM32F103RCT6

• 作用：作为主控单元，负责处理呼叫请求、逻辑判断、通信协议以及数据存储。

• 特点：32位ARM Cortex-M3内核，72MHz主频，128KB Flash，具有丰富的GPIO接口，适合多种外围设备的连接。

• 应用场景：主要用于护士站的主控终端。

1.2 ATmega328P-AU

• 作用：用于病人呼叫终端的信号处理和状态控制。

• 特点：8位微控制器，20MHz主频，32KB Flash，低功耗，适用于终端设备。

• 应用场景：病人呼叫终端的核心处理单元。

1.3 ESP8266

• 作用：实现无线通信功能，负责病人呼叫终端与护士站之间的数据传输。

• 特点：内置Wi-Fi模块，支持TCP/IP协议，低功耗，成本低。

• 应用场景：适用于无线网络连接的病房呼叫系统。

1.4 SN75176

• 作用：支持有线RS-485通信，保证数据在长距离传输中的可靠性。

• 特点：差分传输方式，抗干扰能力强，适合长距离数据通信。

• 应用场景：有线通信病房呼叫系统。

2. 显示与提示模块

2.1 TM1637显示驱动芯片

• 作用：驱动数码管显示病房号或呼叫状态。

• 特点：低功耗，支持多位数码管驱动。

• 应用场景：用于显示病房呼叫状态。

2.2 蜂鸣器模块

• 作用：通过声音提示护士注意。

• 特点：高响度、低功耗，简单易用。

3. 按键与输入模块

3.1 常用按键模块

• 作用：为病人提供呼叫和取消功能。

• 特点：简单耐用，便于操作。

4. 供电与电源管理

4.1 LM2596S DC-DC降压模块

• 作用：将系统供电电压（如24V）降压至5V，为各模块供电。

• 特点：效率高，支持宽范围输入电压。

4.2 备用电源模块

• 作用：在停电情况下提供备用电源，保证系统持续运行。

• 实现方式：采用12V铅酸电池或锂电池组。

五、系统软件设计

1. 病人呼叫终端程序设计

1. 按键中断触发，检测病人的呼叫信号。

2. 将呼叫信息通过ESP8266无线模块发送至护士站。

2. 护士站终端程序设计

1. STM32主控芯片接收呼叫信息。

2. 更新显示屏内容，提示呼叫来源。

3. 提供应答选项，更新状态信息。

3. 通信协议设计

采用轻量化协议，如JSON格式数据帧，支持呼叫信息、状态更新等功能。

4. 功能扩展

1. 数据记录：存储每次呼叫记录，方便后续分析。

2. 手机通知：通过Wi-Fi将呼叫信息推送至手机APP。

六、系统实现与调试

1. 硬件调试

• 测试病人呼叫终端按键是否有效。

• 检查通信模块连接是否正常。

2. 软件调试

• 检查呼叫信号的传输和处理。

• 调试显示与提示模块，确保信息同步更新。

七、总结与展望

本设计方案为简易病房呼叫系统提供了一种高效可靠的解决方案。未来可以增加语音识别功能、AI分析模块，以及与医院信息管理系统（HIS）的无缝对接。