基于stm32病房呼叫系统---毕业论文

毕业论文学生姓名：马婷婷学号：100701129学院：信息科学与工程学院专业：电子信息工程题目：基于stm32的病房呼叫系统指导教师：孟志永（讲师）评阅教师：马洪涛（副教授）2014年6月河北科技大学毕业设计成绩评定表姓名马婷婷学号100701129成绩专业电子信息工程题目基于STM32的病房呼叫系统指导教师评语及成绩指导教师：年月日评阅教师评语及成绩评阅教师：年月日答辩小组评语及成绩答辩小组组长：年月日答辩委员会意见学院答辩委员会主任：年月日注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书中。毕业设计说明书中文摘要病房呼叫系统是为了提高医院的服务质量而提出的，它能使病人及时快捷的进行呼叫，以方便医院能快速准确的了解病人情况，并能及时施以救助。系统是基于无线网络开发的、以单片机stm32为核心的医院无线病房呼叫系统，利用无线网传输信号和语音信息，远程控制部分接收无线网发送来的信号，由stm32对其进行解码，解码后由数码管和灯屏显示，语音信息由话筒传出。其重点对STM32的外围扩展，硬件配置，软件设计，工作原理，功能以及技术性能进行了论述。系统以单片机作为控制和分析核心，采用语音芯片VS1053B，利用无线传输数据和信号，实现病房呼叫系统所有功能。关键词单片机无线网络语音芯片病房呼叫系统毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleWardCallSystemBasedonSTM32AbstractWardcallsystemistoenhancethequalityofservicesandtheproposedhospital.Itenablespatienthaveatimelyandefficientcall,toofacilitatequickandaccurateunderstandingthepatient'scondition,andcanimposerescuetimely.Systemisbasedonawirelessnetworkdevelopedstm32microcontrollerasthecoreofthewirelesshospitalwardcallsystemdevices.Usingawirelessnetworktotransmitsignalandvoiceinformation.Remotecontrolportionreceivestheradiosignaltransmittedtothenetwork.Bythestm32decode.Afterdecodingthedigitaltubesandlightscreendisplay,voicemessagecamefromthemicrophone.ThefocusontheexpansionofSTM32peripherals,hardwareconfiguration,softwaredesign,workingprinciple,functionandtechnicalperformancearediscussed.Systemusingmicrocontrollerasthecontrolandanalysiscore,usingvoicechipVS1053Bandusingwirelesstotranslatethedataandsignals,toachieveallfunctionsofthewardcallsystem.KeyWordsSingle-chipWirelessNetworkVoicechipWardcallsystem本科毕业设计第I页共II页目录1绪论………………………………………………………………………………………11.1课题的发展背景………………………………………………………………………11.2课题研究的目的和意义………………………………………………………………21.3课题研究的内容和方法………………………………………………………………32系统总体设计方案………………………………………………………………………32.1病房呼叫系统的总体构成……………………………………………………………32.2系统的基本工作过程…………………………………………………………………43病房呼叫系统主机硬件电路设计………………………………………………………53.1显示模块电路设计……………………………………………………………………63.2键盘模块电路设计……………………………………………………………………93.3语音模块电路设计……………………………………………………………………103.4报警模块电路设计……………………………………………………………………123.5无线网卡模块电路设计………………………………………………………………133.6电源电路设计…………………………………………………………………………133.7stm32最小系统电路设计……………………………………………………………144病房呼叫系统分机硬件电路设计………………………………………………………164.1呼叫器电路设计………………………………………………………………………174.2语音模块电路设计……………………………………………………………………174.3无线网卡模块电路设计………………………………………………………………174.4电源电路设计…………………………………………………………………………174.5stm32最小系统电路设计……………………………………………………………174.6病房呼叫系统PCB版图设计…………………………………………………………175病房呼叫系统软件设计…………………………………………………………………185.1主程序设计……………………………………………………………………………185.2语音模块程序设计……………………………………………………………………185.3显示模块程序设计……………………………………………………………………19本科毕业设计第I页共II页5.4键盘模块程序设计……………………………………………………………………205.5无线传输模块程序设计………………………………………………………………205.6软件调试………………………………………………………………………………21结论…………………………………………………………………………………………22致谢…………………………………………………………………………………………23参考文献……………………………………………………………………………………24附录A源程序设计…………………………………………………………………………26本科毕业设计第1页共33页1绪论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。人们对医疗水平的要求不断提高，特别是突发情况下病人请求值班医生或护士进行及时诊断或护理这一环节,对提高医院的管理服务质量显得尤其重要。因此通过病房呼叫系统完成向医生的求助是一种极为方便有效的手段,相关的应用设计正逐步推出。目前病房呼叫系统主要有两种,一种是有线式,一种是无线式。而在我国，大多数医院都是采用的传统的有线式病房呼叫系统。这种设计很难做到隐蔽和美观，而且安装与维护都不方便，抗电气干扰能力也不强。因此我们采用无线wifi来设计病房呼叫系统。1.1课题的发展背景随着社会的进步和科技的发展，医疗水平的不断提高，现代医院护理需要快速、及时的获知并处理病人的突发病况，实现患者在住院的任何时间都能请求医生或护士进行诊断和护理。以便医院病房区的病患在有紧急情况或者有自己不方便处理的事件时呼叫医生或护士寻求帮助，医生或护士则通过响铃及站内指示灯获取求助信息的来源，并及时提供帮助。因此，一种新型的临床呼叫仪器的研制成为近些年来的研发热点之一。在以往医院里，病人遇到突发情况时，由于向医护人员得不到及时的救助，往往错过了最佳的治疗时间，最后造成小病酿成大病，大病酿成无法医，最后导致无药可医以至于死亡。因此，人们对医疗水平的要求不断提高，医院有必要将“智能化”引入医疗建设中。如何更好的满足患者的要求，提高患者的满意度，是从事医疗行业的所有管理人员应该思考的问题。医疗水平的提高很大一方面体现在医院运用多元化信息技术，并达到监护与信息交互的能力，因此实现新型的临床呼叫系统是实现医院医疗信息化的基础和实现最终建设目标的垫脚石。医院的病房呼叫系统所提供的功能有如下几项内容：呼叫，报警，显示排队，优先级设定，存储记录，语音通话等。如图1-1所示，在传统的病房呼叫系统中，应用最为普及的是有线式病房呼叫系统。但是，随着科学技术的发展和医疗改革的不断升入，该方案已经无法满足越来越多的服务需求。例如，有线设备的位置相对固定，病人只能通过病床床头的呼叫器来实现呼叫功能，护士也只能通过病房外的液晶显示屏才能收到病人的呼叫信息，一旦护士离开液晶显示屏显示区域就无法及时收到病人的呼叫信息，无法快速响应病房突发事件。特别是医院出现紧急加床情况时，紧急加床根本无法实现紧急呼叫功能，这将给病患者带来很大的困扰。由于有线方案采用硬本科毕业设计第2页共33页线连接，因此随着使用时间的增加线路容易发生老化或被腐蚀、磨损的现象，系图1-1传统的呼叫求助系统统故障发生率也会越来越高。并且，传统的有线病房呼叫系统还有功能升级性差、布线繁琐、无法移动、成本高等弊端。另一方面,近几年短距离无线通信技术发展得如火如茶,WiFi、蓝牙和ZigBee等技术蜂拥而至,采用无线的解决方案将很轻松的避免上述问题。1.2课题研究的目的和意义病房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,是提高医院护理水平的必备设备之一。有了病床呼叫系统，医院的护理工作才能变得更加方便全面，不再为值班护士或医生未能及时发现突发病况而烦恼。病房呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危,历来受到各大医院的普遍重视。它要求及时、准确可靠、简便可行、利于推广。同时由于人们生活水平的提高，人们对服务行业的要求也越来越高，尤其是关乎生命的医疗服务业，能可靠的进行日常监护工作，及时发现各种病情并进行抢救和护理，这样人们便可安心就诊，同时也保证了患者的生命安全，这是从事医疗行业的所有管理人员应该思考的问题。另外，使用无线后，医院可以利用无线网络传输代替传统的通信设备，可以在同一个网络里传输数据和语音，提供双向的语音通信。医护人员可以通过手柄设备接收患者的呼叫，并且直接和病患进行语音通话，更加及时了解病患的需求。因此，无线病房呼叫系统将会成为主流，代替传统的有线设备，它有着光明的前景。随着电子通讯技术的飞速发展，单片微机以其具有体积小、价格低、集成度高、性价比高等突出优点己在工业控制、智能仪表、数控机床、数据采集以及各本科毕业设计第3页共33页种家用电器等方面得到了广泛应用。因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种适合于医院，养老院等重要场所的低价位、运行可靠、使用方便的病房呼叫系统，来监护那些患者或老人已经势在必行。1.3课题研究的内容和方法无线病房呼叫系统设计是为了改善有线病房呼叫系统的不足,提高整机的可靠性和灵活性而开发出的一种实用的呼叫系统，采用Samsung公司的STM32单片机作为核心，开发其外围电路设计和软件设计。课题需要研究的内容主要有以下几个方面:a)根据系统功能要求进行系统的整体方案设计。该方案采用模块化设计方法，以方便系统的调试和用户的使用。b)系统硬件设计。包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外围电路的合理设计。主要内容有芯片的选择、键盘电路的设计、显示电路的设计和语音电路的设计、无线网卡电路的设计。c)系统软件设计。主要包括系统主程序、动态扫描显示程序、语音程序、键盘扫描程序等。根据课题性质拟实现的功能和所要研究的内容，应采取以下研究步骤来实现:系统整体功能分析与可行性研究、划分功能模块、各功能模块的电路原理设计、元器件(芯片)选择、各