基于DTMF的医院护理呼叫对讲系统
o 引言
医院护理呼叫系统是现代化医院实现信息化、现代化管理的重要组成部分，可以有效地提升医院形象，强化机构管理，保证服务质量。如何利用先进的信息技术为医院服务，更大程度地提高医院的服务质量，是医院信息化建设中的一个重要着眼点。本文设计的呼叫系统，大大降低了医护人员的劳动强度，提高了医院的工作效率和服务水平，增强了医院的竞争实力，节约了管理成本，使机构管理变得更加顺畅。
1 dtmf的呼叫对讲系统工作原理
整个系统示意图如图1所示。系统的主机与分机都采用单片机控制，主机通过单总线方式与各病床相连，具有呼叫对讲功能。分机呼叫主机时，接受器将分机发来的dtmf、信号编码成4位二进制码送入单片机内部，主机通过解码器接收分机并译码后，控制振铃电路、led显示与发光二极管指示进行声光提示，话机摘机后便可通话;主机呼叫分机时，分机接收到主机拨打的号码后，号码与各自所固有的号码相比较，如果号码相同，则接通电话机通话。本系统的走廊显示屏可以显示呼叫床位号，当前呼叫个数，呼叫护理级别，无呼叫时显示实时时间。
2 dtmf信号的介绍
双音多频传输(dual tone multi-frequency，dtmf)是一种新型的拨号信息的传输方式，它利用两个音频的组合来对一个拨号键进行编码，其中两个音频分别来自不同的频率组：低频组(697～941 hz)和高频组(1 209～1 633 hz)，每组频率包括4个不同的频率，它们构成16种组合，代表了o～9，*，#，a，b，c和d键，如表1所示。
3 系统的硬件设计
本呼叫对讲系统在机构上可分为三个区，即医护人员值班室、走廊和病房。主机、电话机和显示及指示屏都安装在医护人员值班室，走廊上安装有led数码管，分机安装在病房。系统原理框图如图2所示。
3.1 系统工作原理
主机是整个系统的核心，它一方面负责分机与电话机号码的接收与发送，另一方面控制分机与电话机的接通与断开，据病人的病情，设置特护、1级、2级三种护理级别，控制床位与时间显示、级别与呼叫指示、摘挂机检测电路及显示屏的显示等。
在系统中，分机呼叫主机时，接收器将分机发来的dtmf信号进行编码，译成4位二进制码并进入单片机内部，发送器再将数据总线上的4位二进制码译解成dtmf信号输出;主机将发送的数据进行存储;cpu的数据锁存后通过译码器译出对应的数码与位码，由数码管显示分机号码与时间;电话机摘机应答后，cpu检测到摘机信号，振铃信号清除，主机与分机通话，通话完毕主机挂机。主机呼叫分机时，电话机摘机后，cpu通过dtmf解码后接收到所拨分机号后，将此分机号发给分机;如果几个分机同时拨打主机，主机接听护理级别高的分机并与之通话，普通护理级别只做显示指示处理。
3.2 系统主要硬件设计
3.2.1 dtmf信号发送电路
dtmf发送电路主要是由ht9200a/b承担，它将主机送来的8421码编成dtmf信号经放大处理后传送给分机或电话机。发号电路如图3所示。
3.2.2 dtmf信号接收电路
收号电路是将电话机送来的dtmf信号译解成4位二进制码，以便主机读取。它实质是一个解码的过程，dtmf信号的解码主要由mt8870承担。mt8870与at89c52单片机接口电路如图4所示。
其工作原理如下：mt8870如接收到一有效的dtmf信号，est端首先变为高电平，经积分电路使控制输入端st升高。若st端电平低于门限电平时，mt8870内部的4位二进制代码保持不变，std端保持低电平;若st端高于门限电平，mt8870内部的4位二进制代码被更新，std输出由低电平变为高电平，向at89c52发出中断申请，通知单片机主控台现在已有控制信息发出，at89c52接到中断申请后，送到mt8870的std，std端做出相应的反映，并通过p0.o～po.3读取mt8870的译码数据，根据译码数据内容相应控制显示器、发光二极管等的显示及指示。而无效的dtmf信号(电话线杂音、人们的语音信号等)或dtmf信号连续失真是不会引起mt8870的std端变化的。
3.2.3 摘、挂机检测电路
电话机在待机状态下，40v直流电源是供电话机线路板使用的工作电压。实际上摘机后电话机两端电压只需6～12v左右，剩余电压都落在电话机远程通信线路上了。本装置由于线路很近，其阻值很小，因此设置有恒流源电路来代替电话机的远程通信电路的高电阻值。这就是如图5所示的摘、挂机电路。
由r1，r2，q1，d1组成恒流源电路，其电流为(vd1-vbe1)/r2，该电流经d2，d3，d4正向稳压产生2.1v的电压给gdl光电耦合器提供发光能源，待机状态(挂机)下电话机的huaji1和huaji2节点开路，恒流源电路和光耦电路均不工作，光耦截止，经u1a，ulb输出高电平;工作状态(摘机)下电话机的huaji1和huajl2节点形成通路，恒流源电路和光耦电路开始工作，光耦左侧电流为(vd2+vd3+vd4-vgd1)/r3=(o.7+o.7+o.7-1.8)/120=2.5 ma，满足光耦工作条件(1～50 ma)，其内部发光二极管发光，光电三极管导通，经u1a，u1b输出低电平。可见，摘机和挂机能分别使u1b输出不同的电平，以便使单片机区别出电话机的摘挂机状态。恒流源电路使得电话机在摘机状态下的工作电流始终保持在(vd1-vqbe1)/r2=(12-o.7)/1.5=7.5 ma，满足电话机正常工作条件。单片机通过检测intl的高低电平来判断摘挂机。
3.2.4 语音通话电路
图6是主机向分机发送通话信号的放大电路，采用lm386低电压音频功率放大器。
4 结语
本文的研究主要侧重于设计一个实用、低成本的病房护理呼叫对讲系统，应该说通过一系列的努力已经达到了设计目标。但是对医院护理呼叫系统的研究是一个不断向前发展的课题，因此需要在此基础上进一步研究，力求使系统更加完善，增加如广播功能、语音报号功能、输液完毕警告等功能。
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