無線病房病床呼叫系統(tǒng)

第1章緒論在該章節(jié)中的第一部分，對系統(tǒng)的設計意義進行介紹，第二部分對國內外的發(fā)展狀況進行敘述，第三部分對該論文的整體構成進行分析，論述其意義。在本章的最后組成結構進行論述。1.1研究目的及意義病床病房呼叫系統(tǒng)是為了提高醫(yī)療服務質量和效率而設計的，其目的是為醫(yī)院提供一種快速、可靠的病床呼叫和管理解決方案，幫助醫(yī)護人員更好地管理病人，提高病人的滿意度和醫(yī)院的整體服務質量[1]。具體而言，病床病房呼叫系統(tǒng)的意義包括：快速響應病人需求：病人需要及時得到醫(yī)護人員的關注和幫助，病床病房呼叫系統(tǒng)可以通過呼叫器和顯示屏等設備，快速響應病人的呼叫需求，幫助病人及時得到幫助和治療。提高醫(yī)療服務效率：病床病房呼叫系統(tǒng)可以幫助醫(yī)護人員更快地找到病人，更好地管理和協(xié)調病人的護理和治療，從而提高醫(yī)療服務效率和減輕醫(yī)護人員的工作壓力[2]。提高病人滿意度：病床病房呼叫系統(tǒng)可以幫助病人及時得到醫(yī)護人員的關注和幫助，提高病人的滿意度和治療效果，從而增強醫(yī)院的聲譽和競爭力。提高醫(yī)院管理水平：病床病房呼叫系統(tǒng)可以幫助醫(yī)院實現對病人的實時管理和監(jiān)控，加強醫(yī)院的管理和協(xié)調能力，提高醫(yī)院的整體管理水平和運營效率。因此，病床病房呼叫系統(tǒng)在提高醫(yī)療服務質量和效率、提高病人滿意度、提高醫(yī)院管理水平等方面都具有重要的意義和價值。1.2國內外現狀分析隨著通信技術的快速發(fā)展，無線通信技術已逐漸深入人們生活的方方面面。在現代醫(yī)學領域，醫(yī)療設備也開始逐步運用無線傳輸來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線傳輸[3]。2021年，唐建華在《基于物聯網技術的臨床醫(yī)療護理監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設計》文中談到目前，許多醫(yī)療機構所使用的病床呼叫系統(tǒng)基本都屬于有線系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅占用空間較大，而且整個系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端的連線也較為復雜。同時，整個系統(tǒng)后期的維護維修難度與費用都相對較高，因此大大地降低了有線呼叫系統(tǒng)的實用價值[4]。2022年，姜濤;楊學存在《基于Wifi的嵌入式多功能病房呼叫系統(tǒng)》文中講到，每一病區(qū)構成一個呼叫子系統(tǒng),全院各病區(qū)呼叫子系統(tǒng)與計算機可組成網絡,通過軟件設計實現呼叫系統(tǒng)的病床信息管理,形成病房監(jiān)護管理中心。由醫(yī)院管理部門及時了解和掌握各病區(qū)的工作情況,調配醫(yī)護人員[5]。2022年，江琳在《基于NRF24L01的簡易病房呼救系統(tǒng)設計與實現》文中介紹了整個無線病床呼叫系統(tǒng)主要由發(fā)射端和接收端兩部分組成。其中，發(fā)射端主要由單片機控制模塊、無線通信模塊、呼叫按鍵模塊及顯示模塊組成；接收端主要由單片機控制模塊、無線通信模塊、應答按鍵模塊、液晶顯示模塊及蜂鳴器報警模塊組成[6]。2021年，KormosWilliam.Oncall在《Myfeetarealwayscold,especiallywhenIgotobed.CouldIhaveaproblemwithmycirculation?》文章中講到病床呼叫系統(tǒng)由從機、主機等兩部分組成。從機(呼叫源)即病床按鈕,主機包括PLC及顯示和監(jiān)護系統(tǒng)。2022年，EddyChristopher、JonesSusanC在《Bedbugs,publichealth,andsocialjustice:Part1,Acalltoaction》文中，醫(yī)院病床呼叫裝置大多由單片機及低壓電力線等傳輸媒質所構成。本研究擬從可編程控制器(PLC)的應用出發(fā),提出一種以PLC為核心的智能化病床呼叫系統(tǒng)。2020年，ChristinaScott在《Youcallitamenialtask,Icallitholisticcare》文中談論到病床呼叫是醫(yī)院每張病床不可或缺的一個貼心服務功能，它能及時準確地將病人的求助信息通知到醫(yī)護人員，使病人得到快速準確的幫助。為了保障病人的生命安全，避免醫(yī)療事故及糾紛，所以病床呼叫系統(tǒng)一定要穩(wěn)定可靠，準確及時快速傳遞呼叫信息，而且要求便于操作。綜上所述，當今社會科學技術發(fā)展迅速，患者在住院期間,可能會在任意時間請求醫(yī)生或護士進行診斷或護理。臨床求助呼叫是傳送臨床信息的重要手段[7]。1.3主要研究內容本文設計的無線病床病房呼叫系統(tǒng)是基于WiFi通信技術的一個方案，系統(tǒng)利用WiFi無線通信技術構建無線通信網絡。下位機利用STM32微處理器進行信息的檢測、處理和顯示，實現了靜脈輸液的自動檢測、無煙病房的自動報警、TFT彩屏顯示、病床的升降控制、按鈕呼叫、紅外遙控呼叫、病房的語音呼叫和報警指示燈等功能。上位機為護士站監(jiān)控畫面，監(jiān)控畫面由VisualBasic開發(fā)工具制作，進行病房號，床號，呼叫內容的顯示。實驗表明，本系統(tǒng)增強了主控中心的功能，使主控中心免除了布線的困難，呼叫的可靠性提高，適合現代醫(yī)院的需要。該系統(tǒng)應完成的主要功能有:主機：無線接收并通過1602液晶顯示病房呼叫的床位和報警。從機：八個按鍵對應8個不同的病床號，從左到右分別為1到8號病床；檢測病人呼叫信號的采集和無線發(fā)射；（從機）當有病床上的病人要呼叫時，按下按鍵，（主機）LCD1602液晶顯示屏上會對應的顯示病人的床位號，同時對應的指示燈會亮，蜂鳴產生報警提示醫(yī)務人員，醫(yī)務人員按下“響應鍵”可以取消本次的呼叫，對應的指示燈會滅，同時液晶上會清除病床號。（從機）如果同時有多人同時呼叫時，（主機）液晶上會按先后順序顯示出不同的床位號，并對應的指示燈會亮。醫(yī)務人員按鍵“響應鍵“會按先后順序依次取消病人的呼叫，按一下取消一位病人，直到全部取消。1.4論文構成論文在開始部分對系統(tǒng)管理開發(fā)背景中，使用相應的開發(fā)技術進行論述，在對系統(tǒng)的生產和市場需求等分析，完成詳細的論述，最后實現系統(tǒng)各個模塊的設計、編輯，實現對功能模塊的搭建，最后在這些基礎上，對其開發(fā)流程完成論述。本論文的組織結構如下。第1章主要的內容是完成系統(tǒng)開發(fā)狀況的分析，對當前國內外的狀況分析，研究其開發(fā)的意義。第2章主要內容是系統(tǒng)開發(fā)過程中所用到的核心技術以及、系統(tǒng)開發(fā)過程中使用的開發(fā)平臺以及需求分析。第3章主要是對系統(tǒng)的硬件進行了分析。第4章主要是系統(tǒng)軟件設計邏輯說明。第5章主要是系統(tǒng)功能實現的測試說明。第6章主要是對系統(tǒng)設計的總結和展望。

第2章系統(tǒng)總體結構設計在功能結構模塊設計的基礎上，系統(tǒng)設計會詳細展現每個功能模塊具體的實現流程，并詳細描述出系統(tǒng)功能模塊的輸入、輸出和處理過程，這可以有效避免在系統(tǒng)實施階段對程序進行設計時，用特定傳感器進行硬件設計，從而實現系統(tǒng)的整體功能。2.1設計方案本設計是STM32單片機為控制核心，顯示屏、指示燈、蜂鳴器、按鍵、藍牙遠程APP模塊實現病床病房呼叫系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如下圖：圖2-1結構框圖2.2功能需求分析所謂系統(tǒng)的功?能?分析，就是分析用戶提出的?具?體的功?能需求，分析這些?功能是否???合理?，通?過現有的?技術能實現這些需求。為了系統(tǒng)的完整性需求?分析是必?不可少的?，因?此，在需求分?析過程中，分?析的??問題越透?徹系統(tǒng)就越完整[8]。傳感器與計算機技術和通信技術被稱為信息技術的三大支柱，因為硬件系統(tǒng)不能直??接獲取所需的各種信息，因此硬件系統(tǒng)中獲取數據信息常常通過傳感器來實?現。傳感器在硬件系統(tǒng)中將?測量測得的生物量，物理量，化學?量等。?利用生物，物理和化學效應將其轉換為?需的電量[9]。本系統(tǒng)采用的模塊如下。顯示屏模塊：顯示病床號：系統(tǒng)需要在顯示屏上顯示每個病床的編號，方便醫(yī)護人員查看和管理；實時更新：系統(tǒng)需要能夠實時更新病床號信息，例如當患者更換病床或者新患者入住時，系統(tǒng)需要能夠及時更新顯示屏上的病床號信息；顯示屏幕清晰：系統(tǒng)需要保證顯示屏幕清晰，字體大小適中，顏色鮮艷，以便醫(yī)護人員在不同光線環(huán)境下都能清晰地看到病床號信息；顯示格式規(guī)范：系統(tǒng)需要規(guī)范病床號的顯示格式，例如使用數字表示，且每個病床的編號必須唯一，避免出現混淆和錯誤；顯示方式可定制化：系統(tǒng)需要提供顯示方式的可定制化，例如可以設置不同顏色、字體大小等，以便醫(yī)護人員根據自己的需求進行調整；顯示內容簡潔明了：系統(tǒng)需要保證顯示內容簡潔明了，病床號信息的顯示應該盡量減少冗余信息，讓醫(yī)護人員能夠快速地獲取所需信息?？傊?，基于STM32的病床病房呼叫系統(tǒng)中顯示屏顯示病床號的功能需求是為了方便醫(yī)護人員進行病床管理和病人救治，提高醫(yī)療服務質量和效率[10]。指示燈模塊：系統(tǒng)需要檢測到病人的呼叫請求；當有呼叫請求時，系統(tǒng)需要向指定的護士呼叫并通知其到該病床進行處理；系統(tǒng)需要控制指示燈的狀態(tài)，在有呼叫請求時點亮相應的指示燈，以便護士能夠快速發(fā)現呼叫請求；當護士響應呼叫請求并處理完畢后，系統(tǒng)需要及時關閉指示燈[11]。蜂鳴器模塊：響鈴功能：當有病人呼叫時，蜂鳴器應該能夠發(fā)出清晰的響鈴聲音，以吸引醫(yī)護人員的注意；可調音量功能：蜂鳴器應該具有可調節(jié)音量的功能，以便根據實際情況調整聲音大??；可控制開關功能：蜂鳴器應該能夠通過系統(tǒng)的控制信號進行開關控制，以便在不需要響鈴的時候關閉蜂鳴器；報警功能：如果系統(tǒng)檢測到蜂鳴器故障或異常，應該能夠通過顯示屏或其他途徑發(fā)出相應的警報信號，以提示工作人員進行維修或更換[12]。綜上所述，基于STM32的病床病房呼叫系統(tǒng)中蜂鳴器的主要功能是在有病人呼叫時發(fā)出響鈴聲音，具有可調音量、可控制開關和報警功能[13]。2.2.1技術路線（1）硬件部分需要單片機STM32、顯示屏、按鍵、蜂鳴器、藍牙遠程APP模塊；（2）軟件平臺程序用keil5；（3）畫原理圖用AD；（4）編程語言用C語言；（5）用戶信息顯示查看。2.2.2預期結果通過對系統(tǒng)的布設和完善，最終完成的無線病床病房呼叫系統(tǒng)預期有如下成果：主機：無線接收并通過1602液晶顯示病房呼叫的床位和報警。從機：八個按鍵對應8個不同的病床號，從左到右分別為1到8號病床；檢測病人呼叫信號的采集和無線發(fā)射；（從機）當有病床上的病人要呼叫時，按下按鍵，（主機）LCD1602液晶顯示屏上會對應的顯示病人的床位號，同時對應的指示燈會亮，蜂鳴產生報警提示醫(yī)務人員，醫(yī)務人員按下“響應鍵”可以取消本次的呼叫，對應的指示燈會滅，同時液晶上會清除病床號。（從機）如果同時有多人同時呼叫時，（主機）液晶上會按先后順序顯示出不同的床位號，并對應的指示燈會亮。醫(yī)務人員按鍵“響應鍵“會按先后順序依次取消病人的呼叫，按一下取消一位病人，直到全部取消。2.3單片機型號選型51單片機的AD、EEPROM等功能需要靠擴展，增加了硬件和軟件負擔；雖然I/O腳使用簡單，但高電平時無輸出能力，這也是51系列單片機的最大軟肋；運行速度過慢，特別是雙數據指針，如能改進能給編程帶來很大的便利；51單片機保護能力很差，很容易燒壞芯片；目前在教學場合和對性能要求不高的場合大量被采用[14]。32單片機可以直接驅動數碼管顯示且外電路簡單，它的A/D為10位，能滿足精度要求。具有在線調試及編程（ISP）功能。并且具有低工作電壓、低功耗、驅動能力強等特點。PIC系列單片機的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器，從而解決了51系列I/O腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態(tài)。當置位1時為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平，對外均呈高阻狀態(tài);置位0時為輸出狀態(tài)，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài)，有相當的驅動能力，低電平吸入電流達25mA，高電平輸出電流可達20mA。相對于51系列而言，這是一個很大的優(yōu)點[15]。2.4系統(tǒng)運行環(huán)境該病床病房呼叫系統(tǒng)，是基于STM32系列單片機搭載各種硬件設備實現的。2.4.1硬件環(huán)境本系統(tǒng)需要一定的硬件設備支持。（1）STM32單片機核心板模塊；（2）顯示屏模塊；（3）蜂鳴器、按鍵、LED燈；（4）硬件間排線等若干。2.4.2軟件環(huán)境系統(tǒng)對軟件環(huán)境的要求如下。（1）電腦操作系統(tǒng)：Windows10；（2）開發(fā)軟件：KeiluVision5；（3）程序語言：C語言；（4）程序下載串口軟件：FlyMcu；（5）網絡協(xié)議：TCP/IP。2.5總體方案設計第一步：通過圖書館和網絡查詢到所需要的資科，要各個硬件器件的詳細資料，包括STM32芯片的資料、傳感器模塊的詳細資料及其介紹和各個品種的優(yōu)缺點。第二步：確定系統(tǒng)各個模塊，理清各個模塊之間的關系，收集相關得到軟硬件資料；第三步：規(guī)劃課題，確定系統(tǒng)組成結構，勾畫出大體系統(tǒng)框架并在結構框架的基礎上提出原理框圖；第四步：利用軟件完成硬件電路部分設計并畫出各部分電路圖，將系統(tǒng)部件通過接口電路集合在一起，并畫出電路圖；第五步：根據系統(tǒng)控制過程完成軟件設計部分，繪制出主流程圖；第六步：進行模擬仿真，檢查系統(tǒng)是否能夠按照要求實現控制功能，整理論文。

第3章系統(tǒng)硬件部分設計3.1系統(tǒng)總體設計本系統(tǒng)設計一個病床病房呼叫系統(tǒng)設計，全部硬件開發(fā)主要包含顯示屏、按鍵、LED燈、蜂鳴器，硬件系統(tǒng)設計需要完成以下個功能模塊設計組成：3-1總體原理圖（主、從）3.2系統(tǒng)主要功能模塊設計3.2.1顯示屏功能模塊設計基于STM32的病床病房呼叫系統(tǒng)中顯示屏的硬件設計需要考慮以下幾個方面的需求：顯示屏類型：選擇合適的顯示屏類型，例如字符型液晶顯示屏、彩色TFT液晶顯示屏等；分辨率和尺寸：根據實際需要選擇合適的分辨率和尺寸，以保證信息的清晰可見[16??]；顯示接口：選擇適合的顯示接口，例如串口、并口、I2C總線等；控制器：選擇合適的控制器SSD1306，以實現顯示屏的控制；硬件連接：將顯示屏與STM32主控板進行硬件連接，包括VCC、GND、數據線等。根據以上需求，可以進行如下的硬件設計流程：選擇合適的顯示屏類型和尺寸，并確定顯示接口和控制器[17]。根據顯示屏的接口和控制器，設計連接顯示屏的電路，包括電源電路和信號電路。根據STM32的GPIO輸出控制信號，設計驅動顯示屏的電路，包括控制信號的輸出電路和數據傳輸電路。將顯示屏電路和STM32主控板電路進行連接。編寫相應的軟件代碼，實現控制顯示屏的功能。需要注意的是，在設計顯示屏的硬件時，需要根據具體的使用場景和系統(tǒng)功能，選擇合適的顯示屏類型和尺寸，以及控制器和接口，以實現最佳的用戶體驗和系統(tǒng)性能[18]。3.2.2蜂鳴器功能模塊設計基于STM32的病床病房呼叫系統(tǒng)中，蜂鳴器的硬件設計主要涉及到連接方式和驅動電路的設計。連接方式：蜂鳴器通常具有兩個引腳，分別為正極和負極。在連接蜂鳴器時，正極應該連接到STM32的一個GPIO輸出引腳，負極則應該連接到STM32的GND引腳上。驅動電路：圖3-2蜂鳴器報警電路3.2.3按鍵功能模塊設計按鍵類型：選擇適合應用場景的按鍵類型，例如矩形按鍵、圓形按鍵、輕觸開關等。按鍵數量：根據系統(tǒng)需要，確定需要幾個按鍵。接口類型：選擇適合的接口類型，例如GPIO、ADC等。按鍵防抖：使用硬件或軟件方式實現按鍵防抖，防止誤觸發(fā)[19]。按鍵狀態(tài)檢測：通過輪詢或中斷方式檢測按鍵狀態(tài)，實現按鍵的功能。外部上拉/下拉電阻：設置外部上拉/下拉電阻，確保按鍵在空閑狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)[20]。以上內容應該結合具體的系統(tǒng)需求進行設計，并且需要注意硬件的可靠性和穩(wěn)定性。3.3本章小結基于STM32單片機的病床病房呼叫系統(tǒng)分析，基于現有的技術和經濟條件系統(tǒng)功能均可實現；將整個系統(tǒng)劃分為兩個功能模塊進行分析，使得對系統(tǒng)的分析能夠細致入微，同時也有利于后續(xù)工作的進行。

第4章軟件系統(tǒng)設計功能模塊系統(tǒng)功能的設計是滿足需求設計的，如果能告訴所有處理特別程序需要的設備，如果該系統(tǒng)對投入、產出和模塊作了準確的描述，就能使程序更有效地避免該系統(tǒng)的應用階段。4.1軟件主流程圖主程序首先對單片機進行初始化，使得相應的IO口以及中斷寄存器置位，以滿足接下來的操作。圖4-1系統(tǒng)軟件主流程圖4.2顯示屏程序的設計硬件初始化：首先需要對OLED顯示模塊進行初始化設置，包括引腳配置、SPI接口設置、顯示模式等。字符庫設計：為了在OLED顯示屏上顯示各種文字和圖標，需要提前設計好相應的字符庫，包括漢字、英文字母、數字、符號等。顯示函數實現：根據具體需求，設計相應的顯示函數，比如顯示實時測量值、歷史數據、報警信息等。顯示控制：根據系統(tǒng)需求，設計相應的顯示控制函數，包括顯示區(qū)域控制、顯示內容更新、清屏等。優(yōu)化和調試：對程序進行優(yōu)化和調試，保證其穩(wěn)定性和正確性，同時確保程序的可擴展性和可維護性。在具體實現中，可以使用OLED驅動庫來快速實現OLED的初始化、字符庫設計、顯示函數實現和顯示控制等功能，以節(jié)省開發(fā)時間和提高開發(fā)效率。同時，需要針對具體的傳感器和數據采集系統(tǒng)，設計相應的數據處理和顯示程序，將采集到的數據實時顯示在OLED屏幕上，并提供相應的操作界面和功能。圖4-2顯示屏流程圖4.3蜂鳴器程序的設計1、配置蜂鳴器引腳為輸出模式；2、初始化定時器，將其配置為自動重裝載模式；3、設置定時器的預分頻器和計數器值，以實現需要的定時時間；4、在按鍵按下時，開啟定時器并輸出高電平到蜂鳴器引腳；5、當定時器溢出時，輸出低電平到蜂鳴器引腳，關閉定時器。圖4-3蜂鳴器流程圖4.4按鍵程序的設計目前各種結構的鍵盤，主要是利用機械觸點的合、斷作用，產生一個電壓信號，然后將這個電信號傳送給CPU。由于機械觸點的彈性作用，在閉合及斷開的瞬間均有抖動過程。抖動時間長短，與開關的機械特性有關，一般約5～10ms之間。圖4-4為閉合及斷開時的電壓抖動波形：圖4-4鍵閉合及斷開時的電壓抖動波形按鍵的穩(wěn)定閉合期，由操作人員的按鍵動作所確定，一般為十分之幾秒至幾秒時間。為保證CPU對鍵的一次操作僅作一次輸入處理，必須去除抖動影響及人為的操作時問長短的影響。通常去抖動影響的措施有硬、軟件兩種；可用基本R－S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路構成硬件去抖動電路如圖4-所示。也可采用軟件延時的方法除去鍵盤抖動產生的影響。采用軟件除去抖動影響的辦法是，在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10ms左右的延時程序，然后再去判斷該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則可確認該鍵為按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。圖4-5RC去抖動電路4.5本章小結對系統(tǒng)的功能進行分析，論述各個功能模塊的需求，對其中功能模塊的設計進行流程化，可以使得系統(tǒng)具有完整性，可以實現相應的功能，利于后期的系統(tǒng)開發(fā)，簡化后期的工作。第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)實物圖無線病床病房呼叫系統(tǒng)實物圖如圖5-1所示。圖5-1系統(tǒng)完整實物圖5.2測試目的軟件測試是為了發(fā)現系統(tǒng)中可能存在的缺陷，有的人認為在測試過程中發(fā)現的錯誤越少越好，但事實并不是這樣的，只有在測試階段發(fā)現更多的問題才有利于提高軟件的完整性。軟件測試是一個破壞性的過程，其目的是為了盡可能多地發(fā)現軟件中的錯誤，而不是為了演示軟件的正確功能。5.3測試原則軟件測試應當遵循四個原則，分別為：測試應基于系統(tǒng)的需求；測試要盡早的進行；在編寫測試用例時，要考慮極端的條件，如特殊值、邊界值的輸入；測試用例編寫應當包括合理的輸入條件和不合理的輸入條件；充分注意測試中的群集現象。5.4功能測試啟動電源，顯示屏顯示0000，在按下8號鍵時，界下部分顯示病床（即8號病床呼叫）；界面上部分代表共有一個病床按下，在起始位置顯示（循環(huán)顯示）；如果現在不按清零鍵，再按下3號鍵時，按鍵號循環(huán)顯示,可以看出該系統(tǒng)具有記憶功能，以至于不會忽略之前按下的按鍵。綜上所述，本系統(tǒng)實現了主要功能：顯示病床號，亮報警提醒值班人員，若有多個病床同時呼叫，則循環(huán)顯示病床號，確保性息不丟失，待值班人員處理呼叫信息。通過PROTEUS軟件仿真，能達到上述結論，滿足課題目目的，達到要求。圖5-2功能測試圖5.5本章小結在該章中，對系統(tǒng)的功能模塊進行測試，對其獲得的測試進行詳細的記錄，并且進行分析，可以使得系統(tǒng)具有正常運行的特性，在模塊控制中，通過正常的使用，可以符合要求，使得該系統(tǒng)通過測試。第6章總結與展望本章主要對整個系統(tǒng)的開發(fā)過程進行了總結敘述和系統(tǒng)開發(fā)完成后的心得體會，整個開發(fā)工程中從開始的選題到最后項目完成這使我從中受益匪淺。6.1總結基于STM32的病床病房呼叫系統(tǒng)的開發(fā)需要涉及硬件設計、軟件編程、系統(tǒng)測試等多個方面，需要具備一定的技術水平和經驗。在開發(fā)過程中，需要注重系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時考慮用戶的實際需求，確保系統(tǒng)的功能實用性和可行性。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：實時性強：系統(tǒng)使用STM32作為核心處理器，可以快速響應用戶的操作請求，保證系統(tǒng)的實時性；穩(wěn)定性高：系統(tǒng)硬件設計合理，軟件編程嚴謹，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；操作簡單：系統(tǒng)界面簡潔明了，易于操作和維護，使用方便；靈活性強：系統(tǒng)具有良好的可擴展性和可定制性，可以根據用戶的需求進行擴展和定制。此時畢業(yè)設計，充分利用單片機開發(fā)上的靈活、快速的特點，來實現智能控制的設計。通過本次畢業(yè)論文的設計，使我認識到作為科技人員，重要的是思維縝密，知識經驗積累深厚，堅強的意志，同時還要創(chuàng)新的精神，當你覺得一種做法可能可以實現的時候就應該勇于嘗試，遇到問題的時候應該多問多想，不輕易放棄。在以后的工作和學習中，要勤奮踏實，善于思考，才能在競爭激烈的社會中提升自我的實用價值。這次的畢業(yè)設計給了我一個很好的學習機會，我在這里面學習到很多東西，受益匪淺。6.2展望基于STM32的病床病房呼叫系統(tǒng)可以進一步擴展和改進，以提高其功能和性能。以下是一些展望：添加網絡通信功能：可以通過網絡將病床呼叫信息發(fā)送到護士站，從而加快呼叫響應速度，減少護士的工作負擔。引入聲音提示功能：當病床呼叫被觸發(fā)時，可以通過內置的揚聲器播放聲音提示，以吸引護士的注意。增加安全性：可以添加身份驗證和訪問控制功能，以確保只有授權的人員才能訪問病床呼叫系統(tǒng)。提高數據記錄和分析能力：可以將病床呼叫數據記錄到內部存儲器中，并使用數據分析算法進行處理，以提供有關病人呼叫的有用信息和趨勢分析。應用機器學習算法：可以使用機器學習算法來識別病人的呼叫行為和呼叫緊急程度，并自動調度護士響應不同級別的呼叫。

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附錄A總原理圖主機：從機：圖A-1總原理圖附錄B程序#include<reg52.h> //調用單片機頭文件#defineucharunsignedchar//無符號字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無符號整型宏定義 變量范圍0~65535sbitrs=P1^0; //寄存器選擇信號H:數據寄存器 L:指令寄存器sbitrw=P1^1; //寄存器選擇信號H:數據寄存器 L:指令寄存器sbite=P1^2; //片選信號下降沿觸發(fā)sbitbeep=P3^2; //蜂鳴器IO口定義sbitkey_quxiao=P3^4; //取消鍵IO口定義uintflag_200ms;//300ms的標志位uchardis_lcd[8];//8個病房數據顯示的緩沖區(qū)ucharbr_geshu;//報警病人數//****************************************IO端口定義***************************************sbitCE=P2^2;sbitSCK=P2^1;sbitMISO=P2^0;sbitCSN=P2^3;sbitMOSI=P2^4;sbitIRQ=P2^5;//******************************************************************************************ucharbdatasta;//狀態(tài)標志sbitRX_DR=sta^6;sbitTX_DS=sta^5;sbitMAX_RT=sta^4;//*********************************************NRF24L01*************************************#defineTX_ADR_WIDTH5//5uintsTXaddresswidth#defineRX_ADR_WIDTH5//5uintsRXaddresswidth#defineTX_PLOAD_WIDTH32//32uintsTXpayload#defineRX_PLOAD_WIDTH32//32uintsTXpayloaducharcodeTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x41,0x10,0x15,0x05};//本地地址ucharcodeRX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x12,0x10,0x75};//接收地址ucharTx_Buf[TX_PLOAD_WIDTH];//發(fā)送數據ucharRx_Buf[RX_PLOAD_WIDTH];//接收數據//***************************************NRF24L01寄存器指令*******************************************************#defineREAD_REG0x00//讀寄存器指令#defineWRITE_REG0x20//寫寄存器指令#defineRD_RX_PLOAD0x61//讀取接收數據指令#defineWR_TX_PLOAD0xA0//寫待發(fā)數據指令#defineFLUSH_TX0xE1//沖洗發(fā)送FIFO指令#defineFLUSH_RX0xE2//沖洗接收FIFO指令#defineREUSE_TX_PL0xE3//定義重復裝載數據指令#defineNOP0xFF//保留//*************************************SPI(nRF24L01)寄存器地址****************************************************#defineCONFIG0x00//配置收發(fā)狀態(tài)，CRC校驗模式以及收發(fā)狀態(tài)響應方式#defineEN_AA0x01//自動應答功能設置#defineEN_RXADDR0x02//可用信道設置#defineSETUP_AW0x03//收發(fā)地址寬度設置#defineSETUP_RETR0x04//自動重發(fā)功能設置#defineRF_CH0x05//工作頻率設置#defineRF_SETUP0x06//發(fā)射速率、功耗功能設置#defineSTATUS0x07//狀態(tài)寄存器#defineOBSERVE_TX0x08//發(fā)送監(jiān)測功能#defineCD0x09//地址檢測#defineRX_ADDR_P00x0A//頻道0接收數據地址#defineTX_ADDR0x10//發(fā)送地址寄存器#defineRX_PW_P00x11//接收頻道0接收數據長度#defineFIFO_STATUS0x17//FIFO棧入棧出狀態(tài)寄存器設置/************************************IO口模擬SPI總線代碼************************************************/ucharSPI_RW(ucharbyte){ uchari; 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CE=1;}voidTransmit(unsignedchar*tx_buf){ //傳輸 CE=0;//StandByI模式 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//裝載接收端地址 SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);//裝載數據 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e);//IRQ收發(fā)完成中斷響應，16位CRC，主發(fā)送 CE=1;//置高CE，激發(fā)數據發(fā)送}/*******************************接*****收*****模*****式*****代*****碼*************************************/ucharSPI_Read_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharuchars){ ucharstatus,i; //交易 CSN=0;//SetCSNlow,initSPItranaction status=SPI_RW(reg);//選擇寄存器寫入和讀取的狀態(tài)uchar for(i=0;i<uchars;i++) pBuf[i]=SPI_RW(0);// CSN=1; return(status);//returnnRF24L01statusuchar}/******************************************************************************************************//*函數：unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf)/*功能：數據讀取后放如rx_buf接收緩沖區(qū)中/******************************************************************************************************/unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf){ unsignedcharrevale=0; sta=SPI_Read(STATUS);//讀取狀態(tài)寄存其來判斷數據接收狀況 if(RX_DR)//判斷是否接收到數據 { //CE=0;//SPI使能 SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,RX_PLOAD_WIDTH);//readreceivepayloadfromRX_FIFObuffer revale=1;//讀取數據完成標志 //Delay(100); } SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta);//接收到數據后RX_DR,TX_DS,MAX_PT都置高為1，通過寫1來清楚中斷標志 returnrevale;}/****************************************************************************************************//*函數：voidRX_Mode(void)/*功能：數據接收配置/****************************************************************************************************/voidRX_Mode(void){ CE=0; SPI_RW_Reg(FLUSH_RX,0x00); SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//RX_Addr0sameasTX_AdrforAuto.Ack SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01);//EnableAuto.Ack:Pipe0 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//EnablePipe0 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_CH,40);//SelectRFchannel40 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//設置接收數據長度，本次設置為32字節(jié) SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);//TX_PWR:0dBm,Datarate:1Mbps,LNA:HCURR SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0F); CE=1;}/*********************************************************************名稱:delay_1ms()*功能:延時1ms函數*輸入:q*輸出:無***********************************************************************/voiddelay_1ms(uintq){ uinti,j; for(i=0;i<q;i++) for(j=0;j<120;j++);}/***********************延時函數************************/voiddelay_uint(uintq){ while(q--);}/***********************lcd1602寫命令函數************************/voidwrite_com(ucharcom){ rs=0; //寫命令 rw=0; //對1602寫操作 P0=com; //P0口對1602寫命令數據 delay_uint(25); e=1; //e=1使能信號 delay_uint(100);//延時一下等1602完成操作 e=0;}/***********************lcd1602寫數據函數************************/voidwrite_data(uchardat){ rs=1; //寫數據 rw=0; //對1602寫操作 P0=dat; //P0口對1602寫數據 delay_uint(25); e=1; //e=1使能信號 delay_uint(100);//延時一下等1602完成操作 e=0; }/***********************lcd1602上顯示這字符函數************************/voidwrite_string(ucharhang,ucharadd,uchar*p){ if(hang==1) write_com(0x80+add); //1602寫第一行的地址 else write_com(0x80+0x40+add);//1602寫第二行的地址 while(1) { if(*p=='\0')break; //\0字符串的結尾標志break結束while循環(huán)結束寫字符 write_data(*p); //寫數據 p++; //指針地址加1 } }/***********************lcd1602上顯示這字符函數************************/voidwrite_string_ge(ucharhang,ucharadd,uchar*p,ucharge){ uchari; if(hang==1) write_com(0x80+add); //1602寫第一行的地址 else write_com(0x80+0x40+add);//1602寫第二行的地址 for(i=0;i<ge;i++) { write_data(0x30+*p); //寫數據 p++; //指針地址加1 }}/***********************lcd1602初始化設置************************/voidinit_1602() //lcd1602初始化設置{ write_com(0x38);//顯示模式設置：16×2顯示，5×7點陣，8位數據接口不檢測忙信號 write_com(0x0c);//開顯示不顯示光標 write_com(0x06);//當寫一個字符是，地址指針加1 write_string(1,0,"bingfanghujiao"); //初始化顯示 write_string(2,0,"wubingren"); //初始化顯示}ucharkey_can; voidkey_qx() //取消按鍵程序{ key_quxiao=1;//對應的按鍵IO口輸出為1 if(key_quxiao==0) //按鍵按下 { delay_1ms(1); //按鍵消抖動 if(key_quxiao==0) { //確認是按鍵按下 key_can=9; } }} /**********************按鍵處理函數************************/voidkey_with(){ uchari; if(key_can<=8) { if(br_geshu<8) { br_geshu++; //呼叫病人的人數加1 for(i=7;i>0;i--) dis_lcd[i]=dis_lcd[i-1];//把病人的數據向后移一位 dis_lcd[0]=key_can; //把病人的號碼保存起來 write_string_ge(2,0,dis_lcd,br_geshu); //顯示出來 } } if(key_can==9)//取消鍵的處理 { if(br_geshu>0) { key_can=dis_lcd[br_geshu-1]; //讀出最前一個病人號 dis_lcd[br_geshu-1]=0;//把最前一個病人號清零 br_geshu--; //呼叫病人的人數減1 write_string_ge(2,0,dis_lcd,br_geshu); if(br_geshu==0) //取消到最后一次清顯示屏 { write_string(2,0,"wubingren"); } //24L01無線發(fā)射信號 TX_Mode(); //24L01設置成無線發(fā)射模式 Tx_Buf[0]=0xa1; //起始數據 Tx_Buf[1]=key_can; //呼叫病人號 Tx_Buf[2]=br_geshu; //呼叫病人的人數 Transmit(Tx_Buf); //24L01無線發(fā)射數據 RX_Mode(); //24L01設置成無線接收模式 } }}/*****************主函數********************/voidmain(){ beep=0; //開機叫一聲 delay_1ms(150); beep=1; init_1602(); //lcd1602初始化 RX_Mode(); //24L01設置成無線接收模式 while(1) { key_qx(); //取消按鍵程序 key_with(); //病房處理函數 flag_200ms++; if(flag_200ms>=200) { flag_200ms=0; if(br_geshu>0) //有人呼叫 beep=~beep;//蜂鳴器報警 else beep=1;//取消報警 if(nRF24L01_RxPacket(Rx_Buf)) //24L01無線接收 { if(Rx_Buf[0]==0xa1) { key_can=Rx_Buf[1];//接收病人號 } } } delay_1ms(1); }}#include<reg52.h> //調用單片機頭文件#defineucharunsignedchar//無符號字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無符號整型宏定義 變量范圍0~65535ucharflag_en;uchari;bitflag_300ms;//300ms的標志位sbitled1=P1^0;//第1號病房指示燈sbitled2=P1^1;//第2號病房指示燈sbitled3=P1^2;//第3號病房指示燈sbitled4=P1^3;//第4號病房指示燈sbitled5=P1^4;//第5號病房指示燈sbitled6=P1^5;//第6號病房指示燈sbitled7=P1^6;//第7號病房指示燈sbitled8=P1^7;//第8號病房指示燈ucharbr_geshu;//報警病人數uchardis_lcd[8];//8個病房數據顯示的緩沖區(qū)uintflag_200ms; //****************************************IO端口定義***************************************sbitCE=P2^2;sbitSCK=P2^1;sbitMISO=P2^0;sbitCSN=P2^3;sbitMOSI=P2^4;sbitIRQ=P2^5;//******************************************************************************************ucharbdatasta;//狀態(tài)標志sbitRX_DR=sta^6;sbitTX_DS=sta^5;sbitMAX_RT=sta^4;//*********************************************NRF24L01*************************************#defineTX_ADR_WIDTH5//5uintsTXaddresswidth#defineRX_ADR_WIDTH5//5uintsRXaddresswidth#defineTX_PLOAD_WIDTH32//32uintsTXpayload#defineRX_PLOAD_WIDTH32//32uintsTXpayloaducharcodeTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x41,0x10,0x15,0x05};//本地地址ucharcodeRX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x12,0x10,0x75};//接收地址ucharTx_Buf[TX_PLOAD_WIDTH]={0};//發(fā)送數據ucharRx_Buf[RX_PLOAD_WIDTH];//接收數據//***************************************NRF24L01寄存器指令*******************************************************#defineREAD_REG0x00//讀寄存器指令#defineWRITE_REG0x20//寫寄存器指令#defineRD_RX_PLOAD0x61//讀取接收數據指令#defineWR_TX_PLOAD0xA0//寫待發(fā)數據指令#defineFLUSH_TX0xE1//沖洗發(fā)送FIFO指令#defineFLUSH_RX0xE2//沖洗接收FIFO指令#defineREUSE_TX_PL0xE3//定義重復裝載數據指令#defineNOP0xFF//保留//*************************************SPI(nRF24L01)寄存器地址****************************************************#defineCONFIG0x00//配置收發(fā)狀態(tài)，CRC校驗模式以及收發(fā)狀態(tài)響應方式#defineEN_AA0x01//自動應答功能設置#defineEN_RXADDR0x02//可用信道設置#defineSETUP_AW0x03//收發(fā)地址寬度設置#defineSETUP_RETR0x04//自動重發(fā)功能設置#defineRF_CH0x05//工作頻率設置#defineRF_SETUP0x06//發(fā)射速率、功耗功能設置#defineSTATUS0x07//狀態(tài)寄存器#defineOBSERVE_TX0x08//發(fā)送監(jiān)測功能#defineCD0x09//地址檢測#defineRX_ADDR_P00x0A//頻道0接收數據地址#defineRX_ADDR_P10x0B//頻道1接收數據地址#defineRX_ADDR_P20x0C//頻道2接收數據地址#defineRX_ADDR_P30x0D//頻道3接收數據地址#defineRX_ADDR_P40x0E//頻道4接收數據地址#defineRX_ADDR_P50x0F//頻道5接收數據地址#defineTX_ADDR0x10//發(fā)送地址寄存器#defineRX_PW_P00x11//接收頻道0接收數據長度#defineRX_PW_P10x12//接收頻道0接收數據長度#defineRX_PW_P20x13//接收頻道0接收數據長度#defineRX_PW_P30x14//接收頻道0接收數據長度#defineRX_PW_P40x15//接收頻道0接收數據長度#defineRX_PW_P50x16//接收頻道0接收數據長度#defineFIFO_STATUS0x17//FIFO棧入棧出狀態(tài)寄存器設置/*********************************************************************名稱:delay_1ms()*功能:延時1ms函數*輸入:q*輸出:無***********************************************************************/voiddelay_1ms(uintq){ uinti,j; for(i=0;i<q;i++) for(j=0;j<120;j++);}//短延時voiddelay_ms(unsignedintx){ unsignedinti,j; for(i=0;i<x;i++) { j=108;; while(j--); }}/************************************IO口模擬SPI總線代碼************************************************/ucharSPI_RW(ucharbyte){ uchari; for(i=0;i<8;i++) { MOSI=(byte&0x80); byte=(byte<<1); SCK=1; byte|=MISO; //led=MISO;Delay(150); SCK=0; } return(byte);}ucharSPI_RW_Reg(ucharreg,ucharvalue)//向寄存器REG寫一個字節(jié)，同時返回狀態(tài)字節(jié){ ucharstatus; CSN=0; status=SPI_RW(reg); SPI_RW(value); CSN=1; return(status);}ucharSPI_Read(ucharreg){ ucharreg_val; CSN=0; SPI_RW(reg); reg_val=SPI_RW(0); CSN=1; return(reg_val);}ucharSPI_Write_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharbytes){ ucharstatus,byte_ctr; CSN=0;//SetCSNlow,initSPItranaction status=SPI_RW(reg);//選擇寄存器寫入和讀取狀態(tài)字節(jié) for(byte_ctr=0;byte_ctr<bytes;byte_ctr++)//然后寫所有字節(jié)在緩沖區(qū)(*pBuf) SPI_RW(*pBuf++); CSN=1;//SetCSNhighagain return(status);//nRF24L01返回狀態(tài)字節(jié)}/*******************************發(fā)*****送*****模*****式*****代*****碼*************************************/voidTX_Mode(void){ CE=0; SPI_RW_Reg(FLUSH_TX,0x00); SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//tx地址來nRF24L01寫道 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//RX_Addr0txadr一樣為自動ack SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01);//EnableAuto.Ack:Pipe0 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);//500us+86us,10重發(fā)...1a SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);//TX_PWR:0dBm,Datarate:1Mbps,LNA:HCURR SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//設置接收數據長度，本次設置為2字節(jié) SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e); CE=1; delay_ms(100);}voidTransmit(unsignedchar*tx_buf){ //傳輸 CE=0;//StandByI模式 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//裝載接收端地址 SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);//裝載數據 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e);//IRQ收發(fā)完成中斷響應，16位CRC，主發(fā)送 CE=1;//置高CE，激發(fā)數據發(fā)送 delay_ms(150);}/*******************************接*****收*****模*****式*****代*****碼*************************************/ucharSPI_Read_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharuchars){ ucharstatus,i; //交易 CSN=0;//SetCSNlow,initSPItranaction status=SPI_RW(reg);//選擇寄存器寫入和讀取的狀態(tài)uchar for(i=0;i<uchars;i++) pBuf[i]=SPI_RW(0);// CSN=1; return(status);//returnnRF24L01statusuchar}/******************************************************************************************************//*函數：unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf)/*功能：數據讀取后放如rx_buf接收緩沖區(qū)中/******************************************************************************************************/unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf){ unsignedcharrevale=0; sta=SPI_Read(STATUS);//讀取狀態(tài)寄存其來判斷數據接收狀況 if(RX_DR)//判斷是否接收到數據 { //CE=0;//SPI使能 SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,RX_PLOAD_WIDTH);//readreceivepayloadfromRX_FIFObuffer revale=1;//讀取數據完成標志 //Delay(100); } SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta);//接收到數據后R