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30.基于STM32的无线病房呼叫管理系统.rar

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    编号:20180825165429381    类型:共享资源    大小:3.64MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-25
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    30. 基于 STM32 无线 病房 呼叫 管理 系统
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    ARM-STM32 校园创新大赛项目报告视频观看地址:http://v.youku.com/v_show/id_XNjIwMTkyMjcy.html题 目: 基于 STM32的无线病房呼叫管理系统 关键词: STM32F4Discovery、CC2530、无线、病房呼叫系统摘要 该系统由以 STM32F4 为平台的监控终端以及以 CC2530 为平台的无线传感网组成。系统上电后自动完成 ZigBee 网络的组建、终端节点的加入,病人可利用便携式的病人终端发出呼叫求助请求信息、节点在线信息以及对护士的服务评价信息等,这些信息通过路由节点发送给相应的护士终端和协调器,进而传送给监控中心。值班护士在蜂鸣器或震动马达的提示下看到呼叫求助信息后,赶到相应房间的病人并提供护理服务。监控终端将接收到的信息进行提取、分析并处理后,显示在彩屏上,以实现对整个病护区护士给病人提供及时有效的服务进行监控,同时对病人反馈回的服务评价信息进行汇总、整理和显示。 1 引言在我国,大多数医院现有的病房呼叫系统都是采用传统有线设计方案。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,在床位住满时,无法为加床的病人提供呼叫护理服务。由于有线方案采用硬线连接,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。因此,本课题提出了一种无线解决方案:无线病房呼叫管理系统。该方案具有灵活的特点,可随时增删终端节点,满足了医院对可移动性的需求,在避免了繁重的布线工作的同时也节省了安装成本。并且,现今比较成熟的 ZigBee 技术具有节点自动加入,网络自恢复等的特点,保证了该系统的稳定性、可靠性以及后续升级的便利性。2 系统设计方案2.1 传统的无线呼叫求助系统图 2-1 传统的无线呼叫求助系统如图 2-1 所示医院现有的医疗监护系统或病房呼叫系统都是采用传统有线设计方案。因此,各种设备的位置都相对固定,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,另外该系统还具有线路安装麻烦、成本高、移动不灵活、硬件升级困难等弊端。特别是医院出现紧急加床情况时,紧急加床将无法实现紧急呼叫功能,这将给病患者带来很大的困扰。基于此,我们提出了一种低成本、高可靠性且使用便利的无线传输方案。2.2 系统框架:无线病房呼叫管理系统的结构如下图 2-2 所示,可大体分为两个部分:第一部分为由 STM32F407+协调器等组成的监控终端,完成整个系统的监控与管理;第二部分为由便携式的病人终端、护士终端及路由节点组成,完成呼叫、服务确认和评价等信息的传递。S T M 3 2 F 4 0 7 监控平台C C 2 5 3 0 协调器床 1床 2床 3床 4床 5床 6床 7床 8床 9病房 1病房 2 病房 3病区 1床 1 0床 1 1床 1 2床 1 3床 1 4床 1 5床 1 6床 1 7床 1 8病房 4病房 5 病房 6床 1 9床 2 0床 2 1床 2 2床 2 3床 2 4床 2 5床 2 6床 2 7病房 7病房 8 病房 9病区 2病区 3护士1护士2护士3无线网络呼叫 、 评价 、 在线信息 、 广播求助广播信息图 2-2 无线呼叫系统该病房呼叫系统是一个综合的呼叫系统,它包括呼叫求助功能,服务确认功能,服务评价功能以及消息广播通知等功能,涵盖了护理区域内病房呼叫等各类信息的采集、数据的无线网络传输、各类信息的传递及处理。本设计中,病人和护士节点均设计为可自由移动的便携式终端,借助路由节点增大数据的传输距离,实现整个病护区域的信息传输。其具体的工作流程如下:1、病人终端和护士终端间隔一秒发送节点在线信息包,该信息通过 ZigBee网络经由路由器传给总台监控终端的协调器,协调器通过串口将数据传给STM32F4Discovery,STM32 将节点 ID、消息类型等从消息包中提取出来并处理,最后显示在液晶屏上,护士站值班的护士长便可得知当前的节点在线信息。2、当患者遇到紧急情况需要及时处理时,按下呼叫按钮, 通过 ZigBee 网络将呼叫信息包同时传递给当前值班护士佩戴的护士终端和总台监控终端的协调器,值班护士在声音或震动(两种提示模式可供选择)的提示下按收到信息的先后顺序从液晶屏获取呼叫病人的区域位置并前往提供护理服务。2、服务完成后由护士按下病人佩戴的病人终端上的服务确认按钮,此时,病人终端将服务完成信息通过 ZigBee 网络发送给总台监控终端的协调器,确保护士对呼叫的病人完成护理服务。3、与此同时,总台监控终端的协调器在收到病人终端的呼叫信息包以及服务确认包等信息包后,将这些信息传递给 STM32,STM32 则做相应处理和显示,若在一定时间内没有收到服务确认信息,总台则发出报警提示,避免遗漏病人的呼叫求助。4、病人在任何时刻可以给提供服务的护士进行打分评价,此信息会发送到总台监控终端,监控终端将所有的评价信息进行汇总整理、存储,方便日后对各护士的工作情况进行评估,同时起督促作用。三、系统硬件设计3.1 监控终端监控终端主要对网络的运行情况进行实时监控,监督各病区护士给病人提供护理服务的情况,同时统计病人在接受服务后给予的呼叫评价消息并制表存储。其硬件框图如图 3-1 所示:FSMC串口STM32F407CC2530 模块模块触摸液晶屏显示图 3-1 监控终端硬件框图3.2 路由器ZigBee 路由器为路由节点,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号,避免因传输路线过长造成信号的缺失、不准确。它主要用于支撑网络链路结构,增大数据传输距离,扩大网络的规模,为移动中的病人提供便利。其硬件结构简图如图 3-2 所示:CC2530 芯片电源图 3-2 路由节点3.3 病人节点:病人节点主要包括呼叫功能、服务确认功能、时间显示功能、电量检测功能和对护士服务的评价功能。其硬件框图如图 3-3 所示:CC2530 模块LED 指示灯12864 液晶显示功能按键USB 供电图 3-3 病人节点3.4 护士节点:护士节点主要包括时间显示功能、电量检测功能、声音报警功能和震动报警功能。如图 3-4 所示:LED 指示灯CC2530 模块蜂鸣器功能按键USB 供电振动马达12864 液晶显示图 3-4 护士节点4、 软件设计在本文中,软件设计是为了搭建无线网络,实现病人的便携终端、护士终端以及总台的监控终端之间的数据发送、转发及接收。下面就对网络中的各部分进行设计。监控中心软件设计流程图: 协调器设计流程图开始初始化组网收到无线消息收到串口消息数据处理并将数据发到控制中心数据处理并将数据发到相应的节点清空消息队列YNYN2.3 病人和护士节点节点软件设计流程图:开始初始化状态更新提取消息并处理消息缓冲区为空GUI 绘制彩屏显示开始初始化加入网络受到无线消息按键中断消息解析并做相应处理解析并做相应处理( 呼叫 、 评价 )清空消息队列YNYN5、 系统创新该系统引入成熟的 ZigBee 技术,遵循 IEEE802.15.4 协议标准,工作频段为2.4G 的医疗应用频段,不会破坏医院的电磁环境,采用的 CC2530 作为无线数据的收发,结合 STM32F4 快速处理能力,避免了传统式病房呼叫系统所带来的诸多不便,并且具有以下优点:可靠性:Zigbee 采用了碰撞避免策略,避免了发送数据时的碰撞及竞争冲突,防止多个病人同时呼叫带来的信息遗漏。网络扩展性高:临时在网络覆盖区域增加节点只需修改 Zigbee 呼叫器的 ID 便可以接入到应答系统。3、无盲区:在区域比较大的环境或走廊拐角多的环境中,可以通过增加Zigbee 节点提高通讯质量。4、低成本:CC2530 芯片价格便宜,并且 ZigBee 协议免专利费。5、低功耗:CC2530 本身工作时耗电流小,结合其定时睡眠唤醒模式,使其功耗大大降低,在使用电池供电时,延长了其使用周期。6.评测与结论本文设计了一种基于 ZigBee 技术的无线病房呼叫系统,主要完成了以下工作:1.从医院对病房呼叫系统的实际需要出发,设计了无线病房呼叫系统便携端和监控终端的硬件整体设计方案。2、分析并总结了传统有线呼叫系统存在的弊端以及本文设计的无线呼叫管理系统的种种优点。3、依据提出的方案自己制板、焊接,做出实物(STM32F4Discovery 除外)并调试成功,做了大量的实验测试。经过多次反复测试,该系统稳定可靠,可满足医院的实际需要,经过后续外形的设计改善,便可应用到实际生活中。以下是测试过程中的照片:6.1 监控终端和协调器协调器接收到无线消息后就将信息发给控制器,控制器对信息进行处理,之后进行相应的显示。控制器液晶显示协调器6.2 护士节点终端6.3 测试结果6.3.1 病人节点主界面:振动器12864 显示 2530功能按键
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