病房无线呼叫系统

编号本科生毕业设计病房呼叫系统设计THEDESIGNOFCALLWARDSYSTEM学生姓名专业电子信息工程学号指导教师学院电子信息工程学院2008年6月摘要该系统是微计算机、自动控制、无线传输等几项技术紧密结合的产物。从机主要由无线遥控发射芯片PT2262组成，利用编码解码技术将其通过无线发射模块把数据传送给接收器。主机由MEGA128单片机控制，利用无线遥控接收芯片PT2272接收从机传送过来的信号，并且利用串口与计算机进行数据传送，通过计算机控制系统判断呼叫病床号码。此系统基于NI公司的LABVIEW软件实现测控功能，从机采用丰富的硬件抗干扰技术，并结合软件抗干扰，使控制系统的运行更加准确可靠。关键字无线单片机虚拟仪器ABSTRACTTHESYSTEMISCONSISTEDOFTHEMICROCOMPUTERSOFTWAREANDHARDWARE,THEAUTOMATICCONTROL,WIRELESSSIGNALTRANSMISSIONANDSOON。THESLAVEMACHINEISMADEUPOFWIRELESSREMOTECONTROLLAUNCHCHIPPT2262,USINGCODECTECHNOLOGYWILLLAUNCHITSWIRELESSDATATRANSMISSIONMODULETOTHERECEIVERTHESINGLECHIPCONTROLSALEADPLANEBY89C51,USINGWIRELESSREMOTECONTROLRECEIVERCHIPPT2272RECEIVEDFROMTHEPLANETRANSMITTEDOVERSIGNALANDTHEUSEOFSERIALANDCOMPUTERDATATRANSMISSION,THROUGHCOMPUTERCONTROLSYSTEMJUDGEMENTCALLNUMBEROFHOSPITALBEDSTHATTHISSYSTEMMEASURESANDCONTROLSAFUNCTIONOWINGTOTHATTHELABVIEWOFNICOMPANYSOFTWARECOMESTRUE,THESLAVEMACHINEADOPTRICHANTIINTERFERENCEHARDWARETECHNOLOGIES，ANDWITHSOFTWAREANTIINTERFERENCE,SOTHATTHEOPERATIONOFCONTROLSYSTEMSMOREACCURATEANDRELIABLEKEYWORDSBOILERCONTROLSYSTEMMCUVIRTUALINSTRUMENT目录第一章绪论111课题的背景及研究意义112国内外研究现状113研究内容2第二章系统总体方案设计321设计要求322系统方案设计3第三章系统设计及实现631系统原理框图及总体设计632单片机软硬件设计13第四章主机系统设计1841虚拟仪器1842LABVIEW语言2043发射数据格式2144系统界面22总结24参考文献25致谢26第一章绪论11课题的背景及研究意义随着电子技术的发展，特别是随大规模集成电路产生而出现的微型计算机给人类生活带来了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张的说，单片机技术的控制系统，数据采集系统，智能化仪器的仪表，办公自动化等在诸多领域得到极为广泛的应用，并已走向家庭，从洗衣机，微波炉到音响，汽车，到处都是可以见到单片机的踪影，因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。目前医院里的病房呼叫系统几乎还处于很低的水平，几乎还不能满足智能化的管理要求，这样不仅会带给病人时间上的损失，对于医院也会有经济效益损失，并伴有一定安全隐患。同时采用有线管理，盘绕线路，存在布线复杂、布线费用较高、易出故障、维修不便、明线不雅观等缺陷，这样会造成安全隐患。鉴于以上弊端，本系统采用无线管理系统，本系统既可以避开技术问题，有效节省材料损耗，并且可以免去很多不安全隐患的存在，更重要的是，病房无线呼叫系统是智能化的一种产品，可以及时准确的找到病人所在位置和哪位病人有需要，及时解决病人的各种问题，从某种角度上看，这个系统不仅可以显示病床号码，更可以为病人解决其他问题，例如当病人有身体不适或其他需要时，可以按下从机键，那么主机就可以显示该病床号码，医院护士或医生可以及时找到病人，为其进行治疗。这样一来，省去了很多不必要的麻烦，更节省了很多时间，便于管理。由此可见，病房无线呼叫系统是一个很有开发前景的硬件设备，可以从很大程度上减少医生的麻烦，节省病人的时间，提高医院的工作效率，自然医院从中得到最大程度上的经济效益。12国内外研究现状目前国内的大部分医院均处在很低的管理模式上，在资源利用上采用人工呼叫，不能做到智能一体化的管理模式，另外由于医院采用有线管理，线路盘绕复杂，极易引起火灾，存在着很大安全隐患。另外人工呼叫麻烦且繁琐。当病人身体出现不适或其他方面需要帮助时，通常都是呼叫医生，继而等待治疗。在这过程中，不但浪费了病人的时间，更给医院医生带来一定的麻烦。因此，国内的病房呼叫系统依旧是落后和低级的，所以病房无线呼叫系统很具有开发潜质，发展前景应该是不言而喻的。至于国外的病房呼叫系统，无线呼叫应该已经是很普遍的一种解决问题的方法。13研究内容本文主要介绍了病房无线呼叫系统的设计过程。当病人按下病房无线呼叫按钮时，该信号通过发射模块传递给主机，其故障代码在PC或LCD上显示出来。本系统是一种中小型的应用系统，这套系统不单在医院中使用，也可以在一些高级会所中使用，以提高企业形象。这些系统投资少，见效快，受到不少企业的青睐。可以促进企业管理现代化，科学化，也是企夜创造品牌效应的途径。第二章系统总体方案设计21设计要求根据上述分析，本系统设计要求包括以下几个方面1、以51单片机为核心控制器件，构成硬件系统。2、利用无线数据收发模块实现数据传输。3、最少有100台从机由主机控制且可以同时工作，实现最小控制距离为50米。4、在主机上显示出病床号码，以便于医院医生可以及时解决病人的一切需要和身体问题。5、用LABVIEW制作主机显示界面。22系统方案设计221主机选择方案一采用89C51为核心的单片机，成本较低，处理速度较快，增加多路也易于实现2。在设计时，可以通过串口在显示器随机产生十以内加、减法题目。采用语音报警，可使医生或护士听到报警信息，并可通过主机直接解警。通信接口可利用MAX485芯片实现半双工通信，其通信传输线少，从而更满足设计需要。方案二采用PC机对该系统进行控制，其优点在显示界面和方法多，编程格式灵活，如采用JAVA、VB或用LABVIEW等，比较美观。通信接口需采用机内的RS232，实现与下位机的实时数据传输。相比较而言，方案一比较有利于从机设计，方案二比较有利于主机设计。222无线收发模块选择方案一采用美国ACM公司生产的新一代高性能、低成本的单片发射芯片ACMTX16,可工作于400460MHZ频段，性能优良，外围电路简单，是专为遥控、数据传输、无线标签、小型寻呼系统等应用设计的3。ACMTX16是大规模集成电路，设计独特，内部采用PLL合成技术，因此只需外接廉价的低频率晶体和少数外部元件即可得到所需频率。方案二采用无线调幅发射模块YCF5001,具有稳定性高、抗干扰能力强、灵敏度高等优点，采用SMT贴片元件工艺，选用优质名牌阻容件，以及用其表面谐振器稳频,使其性能在恶劣的环境下更能显示出其优势所在，主要芯片采用目前世界上最先进的超外差接收芯片技术。接收灵敏度为105DBM。主要用在工业控制，数据传送,计算机通讯等方面。方案三PT2262/PT2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/PT2272最多可有12位A0A11三态地址端管脚悬空,接高电平,接低电平,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位D0D5数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。相比较而言,第三种方案更有利于我们的测量。223显示模块方案一发光二极管显示器LED是单片机应用产品中常用的廉价输出设备。它是由若干个发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符，常用为七段显示器结构。方案二显示采用图形LCD，它是一种被动式显示器，由于其功耗极低、抗干扰能力强，因而在低功耗的单片机系统中大量使用。LCD本身不发光只是调节光的亮度，目前市场上销售的LCD显示器都是利用液晶的扭曲向列效应制成，这是一种电场效应，夹在两片导电玻璃电极间的液晶经过一定处理，它内部的分子成90度的扭曲，当线性偏振光透过其偏阵面便会旋转90度。当在玻璃电极上加上电压后，在电场作用下，液晶的扭曲结构消失，其旋光作用也消失，偏振光便可直接通过。当去掉电场后液晶分子又恢复扭曲结构。它与PC机相比，成本较低，可以实现汉字和数据的直观化，增加多路也易于实现。所以本系统采用LCD显示。224主机显示界面方案一在实践中，使用PC机对INPRISE公司推出的DELPHI是一种功能强大的高级编程语言，其具有可视化面向对象的特征，特别适合WINDOWS平台下的图形界面和用户程序的编制,在WINDOWS平台下，WIN32API支持同步和异步两种I/O操作。同步操作的方式的JAVA/J2ME/CODE/TARGET_BLANK程序设计相对比较简单，但是I/O操作函数在I/O操作结束前不能返回，这将挂起调用线程，直到I/O操作结束；异步操作方式要相对复杂一些，但是可以让I/O操作在后台运行，而不会挂起调用线程，这在大数据量通信情况下对改善调用线程的响应速度是相当有效的。同时由于WIN9X和WINNT下对串行通信的处理不同，这就导致了在WIN9X下开发的同步方式串行通信程序在NT下会发生工作线程之间的协作阻塞，即当读线程在等待WAITCOMMEVENT的时候，写线程不能正常工作，停在那里，整个程序处于瘫痪状态。这个问题是WINDOWS的API函数处理串行通信的一个BUG，所以对于适应性强的程序都是选择异步方式。方案二LABVIEW是实验室虚拟仪器工程工作台（LABVIEWVIRTUALINSTRUMENTSENGINEERINGWORKBENCH）的简称，是美国国家仪器公司开发的虚拟仪器开发平台软件，它的功能强大灵活，可以广泛应用于自动测量系统、工业过程自动化、实验室仿真等各个领域。LABVIEW使用图形化编程语言编程，简单直观，极大节省程序开发时间，同时LABVIEW可提供丰富的库函数和功能模块，可完成各种各样的复杂编程任务。鉴于此，本系统采用第二种方案。第三章系统设计及实现31系统原理框图及总体设计311系统原理框图根据设计要求，我们设计的系统原理框图如图31所示。图31系统原理框图如上图所示，本系统由直流电源、无线发射接收模块、显示存储电路和语音报警电路等组成。1、直流电源电源电路由变压器和整流稳压电路组成。变压器用于将220V交流电压转换为正、负9V低压交流电压；整流电路用于将低压交流电压整流为脉动电压。该脉动电压与滤波电容相连，形成较平滑的直流电压。将两路直流电压分别送入三端稳压器MC7805的输入端VIN后，在输出端形成5V直流稳压电压，供单片机和测量电路使用。后接电容起到滤波的作用，用于滤除导线上的干扰。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源工作效率高，一般可达到80以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比。我们选用DCDC直流隔离电源DCMD5D9,将单一直流电源5V隔离变成所需的9V直流电源输出，简化了电路设计,排除了电源回路与地线之间的干扰,起隔离栅的作用。2、无线发射接收模块PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位A0A11三态地址端管脚悬空,接高电平,接低电平,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位D0D5数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHZ的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHZ的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHZ的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。其中发射芯片PT2262IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。接收芯片PT2272的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。（1）PT2262IR引脚功能说明PIN1PIN6（A0A5）地址输入端，可编成“1”、“0”和“开路”三种状态。PIN7、PIN8、PIN10PIN13（A6/D0A11/D5）地址或数据输入端，地址输入时用PIN1PIN6，做数据输入时只可编成“1”、“0”两种状态。PIN14（TE）发射使能端，低电平有效。PIN15、PIN16（OSC1、OSC2）外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率。PIN17（DOUT）数据输出端，编码由此脚串行输出。PIN9、PIN18（VDD，VSS）电源，输入端。（2）PT2272引脚功能说明PIN1PIN6（A0A5）地址输入端，可编成“1”、“0”和“开路”三种状态。要求与PT2262设定的状态一致。PIN7、PIN8、PIN10PIN13（D0D5）数据输出端，分暂存和锁存两种状态。PIN14（DI）脉冲编码信号输入端。PIN15、PIN16（OSC1、OSC2）外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率。PIN17（VT）输出端，接收有效信号时，VT端由低电平变为高电平。PIN9、PIN18（VDD，VSS）电源，输入端。（3）PT2262/PT2272工作原理PT2262IR发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端DOUT输出，通过红外发射管发射出去。其编码时序波形如图32所示。DOUT输出的编码信号是调制在38KHZ载波上的，OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430K470K之间选择即可。PT2272的暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。图33和图34是红外发射和接收的典型应用原理图，为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入PT2272的信号幅度足够大。PT2272各个输出端通过各种接口即可控制相应的负载。图33PT2262构成6位发射电路图33是PT2262构成6路发射电路，图中PT2262IR的VDD是通过按键接通后向芯片供电，这样静态时，PT2262IR并不耗电，特别适合电池供电的场合。如果使用电源电压较低（如3V），二极管应选用低压差的型号（如1N60等）。图34PT2272构成无线接收电路（4）PT2262编码方式及时序分析要对一编码进行解码，首先应了解其编码方式及时序，在PT2262的各种芯片中，使用得最多的是4位数据码、8位地址码的通信方式，其地址编码端口为A0A7，当控制端接低电平时，PT2262就通过17脚不断地串行输出其编码串，对于传送一组编码都自动连发四次，编码器用不同的占空比及组合表示不同的状态。（5）单片机解码分析根据对PT2262编码方式的分析可知，每按一次发送键都发送四次编码，每一次间都有同步码进行分隔，而无线信号一般头几个码位容易受外界干扰而丢失，结合这些特点，在用软件进行解码时，可先检测有没有接收到信号，当有的时候就去掉第一次编码信号，然后检测5MS的同步信号，从这里作为信号的开始，进行解码5。具体的单片机译码的方法如下首先检测同步码，当同步码结束后就延进300US，读取接收的状态记为A0，然后再检测下一个上升沿，上升沿开始后又延时300US，读取接收的状态记为A1。这样就把一个编码给译出来了。3、显示设计数字化显示是智能仪器中不可缺少的部分，它使显示更加直观有线监控系统的主机用LCD显示，便于同时用汉字显示相关的数字信息，而从机则用LED显示，它的优点在于可以用多个数码管来模拟不同的从机号，从而显示不同的从机信息6。液晶显示单元以往的控制系统多采用七段数码管显示，当显示信息量较多时，该种显示方式给使用者带来了极大的不便，而液晶显示器LCD具有功耗低，体积小，重量轻等诸多其他显示器件无法比拟的优点，被广泛应用于便携式仪器仪表和低功耗电子产品中。LCD可分为段位式、字符式和点阵式。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符以下的简单显示，不能满足图形曲线及汉字显示的要求。而点阵式LCD不仅可以显示字符和数字，还可显示各种图形、曲线及汉字，便于实现人机对话操作，测量处理结果显示，并且可以实现屏幕的上下左右滚动、闪烁等功能，用途十分广泛。本系统采用的是深圳市瑞特电子有限公司生产的12232F型的液晶显示器。内置8192个1616点汉字库和128个168点ASCII字符集图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及12832全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示,也可以显示752个1616点阵汉字与外部CPU接口采用并行方式控制。12232F点阵液晶显示模块和AVR单片机接口电路有两种直接控制方式和间接控制方式7。间接控制方式一般不需要在液晶显示模块和微处理器之间添加其他硬件电器，时序转换与适配是由微处理器利用软件仿真T6963C的时序来完成的，灵活性较好，不限制微处理时钟频率，但程序效率稍低，占用微处理器口线较多，一般常常应用于较简单的微处理器系统中。间接控制方式的典型接口电路如图35所示。其中12232F的数据线DB0DB7与ATMEGA16的PB口相连，RS控制引脚与PC0脚相连，RS“H”,表示DB7DB0为显示数据；RS“L”,表示DB7DB0为显示指令数据。R/W控制端与PC1脚相连，R/W“H”,E“H”,数据被读到DB7DB0，R/W“L”,E“HL”,DB7DB0的数据被写到IR或DR中。E端为使能信号，由单片机的PC2引脚控制。，该电路中的点阵液晶显示模块独占ATMEGA16的相应口线，与其他硬件电路及地址无关，所以CS端可直接接地，RP为对比度调节电位器，R1、C1组成上电复位电路，C2、C3为电源滤波。图3512232F与单片机的典型接口电路12232型LCD显示器软件设计从底层写起，逐步提高，最后完成显示一个CODE区域的数据功能。即先从向LCD液晶显示器发送一个字节数据或指令写起，逐步上升，最后画到一个指定开始列，图形指针固定高度的图。汉字和数字字符都是通过“画”这种图形来得到的。A初始化程序图36液晶显示初始化流程图图37液晶判忙流程图液晶驱动程序主要通过对单片机口线的操作来满足液晶显示模块对时序的要求，在液晶块显示信息之前，必须对它进行初始化。其程序流程图如上图36所示。B芯片判忙子程序芯片判忙是本系统唯一读LCD液晶显示器的一个子程序。读取当前LCD的状态，以判断LCD是否忙，用到的是读状态指令。芯片判忙流程如图37所示。读出数据和0X80相“与”，直到结果为0为止（不忙），也就是在等待读状态指令里面读出的BUSY位（D7）为0为止，说明芯片不忙。4、语音报警电路语音采用台湾公司最新推出的单片60秒模拟语音录放芯片APR9600报警，它是一种音质好低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，可录放60秒，它的操作模式为串行控制和并行控制，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分为8段，且具有分段管理方便、多路控制电路简单、采样速度及录放音时间可调等多种功能8。我们选用它来作报警系统,可清晰的听见报警信号。312各站原理框图1、主机原理框图图38中说明AT89C51由键盘1控制，当有键下时传送给AT89C51，同时AT89C51接收到无线信号接收系统传来的信号，此时AT89C51将信号传递给LCD进行显示，通过RS232接口送给PC机，并且可以送给语音报警电路进行报警。图38主机原理框图2、从机检测原理框图图39中AT89C51由键盘2控制，当有机器发生故障按下按钮，将送给AT89C51，此时AT89C51将进行三部分工作，一部分送给LED进行显示，一部分进行无线信号发射，另一部分则可以进行蜂鸣器报警图39从机原理框图32单片机软硬件设计321从机设计硬件电路设计如图310键盘1控制无线信号接收系统AT89C51LCD显示手持器的数字键盘2控制AT89C51无线信号发射电路LED显示RS232接口语音报警电路蜂鸣器报警PC机图310硬件电路设计注从机部分三路采集信号，硬件电路基本相似。1、软件部分设计本系统从机部分主要采用89C51单片机控制无线信号的采集及发射。软件流程如图311所示。2、采样数据滤波算法本次设计中无线数据信号采集，软件采用采样次数可变的算术平均滤波算法。根据我们实验测试表明，当按键反应变化较大时，信号检测值的测试误差较大；当按键反应变化较小时，测试的误差不大。因此，我们在测试软件编程时，采用采样次数可变的数字滤波技术。即所测数据变化大的时候采用采样次数多的算术平均算法，而在数据变化小的情况下采用采样次数少的算术平均算法，从而获得较准的键值及较快的检测速度，为控制提供了准确的依据。提高了控制的精度。322主机设计主机采用89C51单片机实现监控功能。通过无线接收模块，接收检测到的实时数据信息。显示采用点阵式LCD（240128），可进行汉字显示。它的工作模式有定点和巡回检测两种工作方式，可显示从从机传输来的从机号和回答的数据。在巡回检测时，能任意设定要查询的从机数量、从机号和各从机的数据值；当收到从机报警信号时，可以语音报警并显示相应的从机号并可解警。硬件方面扩展了一片74LS244，用于键盘输入，扩展了一片74LS273，用于控制语音芯片根据不同的要求用语音提示。74LS138为地址译码电路。打印采用荣达MP系列汉字微型打印机，具有超小体积、超低功耗，工作稳定可靠，打印速度快，操作简单，连接方便等优点10。主机电路包括高频发射模块、超载波接收模块、数码显示驱动模块、键盘扫描、声光报警、复位电路等。待机情况下，数码管显示全零，声光报警电路均不工作。当病按动安装在床头的从机按键时，安装在护士站的主机收到信号后发出3声“嘀”的提示音，同时发光二极管亮，数码管显示呼叫病人的床位号和呼叫次数，医生或护士根据显示床位号进行治疗与服务。主机具有记忆最近呼叫的9组床位号及其呼叫次数的功能。AT89C51中有一个全双工异步串行通信接口，可用作UATR通用异步接收和发送器，也可用作同步移位寄存器。在本系统设计中，UATR为串行工作方式1。单片机以串行通信方式工作时，串行口检测到1个由“L”到“0”的跳变时开始启动串行接收，且单片机在非串行通信时段内的输出为“1”，所以在发射电路之前和接收模块之后均需再加1个非门，防止发射电路在非通信时一直处于发射状态，同时满足单片机串行通信要求，保证单片机能够正常收发数据。需要发射的数据信号从AT89C51的11引脚输出经反相后送到433MHZ高频发射电路发射。该高频发射电路采用声表面波SAW谐振器稳频，性能稳定，无需任何调试即可正常工作。因为高频接收电路易受干扰，不易调试，而市售成品接收模块性能稳定，价格低，故本系统中采用成品接收模块，该接收模块收到的信号经反相后送入AT89C51的10引脚进行解码。图311系统流程图具体硬件电路如图312所示。图312（A）系统整体框图图312（B）APRR9600封装模块主机和从机之间的通信方法采用无线信号发射接收模块，具有稳定性高、抗干扰能力强、灵敏度高等优点，采用贴片工艺，选用优质名牌阻容件，以及用声表面谐振器稳频,使其性能在恶劣的环境下更能显示出其优势所在。满足了设计要求11。通信协议如下9BHFFH主机接收1100号从机数据信息00H64H1100号从机解警命令323软件流程图1、主程序流程图开始各部分初始化调显示子程序键识别子程序有无键按下工作、选站模式处理故障号码解警巡检选择NY图313主程序流程图2、子程序流程图（工作部分）图314子流成图第四章主机系统设计仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。电子测量仪器发展至今，经历了指针式仪表、模拟器件仪器、数字器件仪器、智能仪器、个人仪器、虚拟仪器的发展阶段。由于电子技术、计算机技术和网络技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器领域中的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，电子测量仪器的功能和作用已发生质的变化，其中计算机处于核心地位12。计算机软件技术和测试系统更加紧密的结合趁一个有机整体，导致仪器的结构概念和设计观点的也发生突破性的变化。在上述的背景下，出现了新的仪器概念虚拟仪器。41虚拟仪器所谓虚拟仪器技术，就是用户在通用的计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能，其实只是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程方法，代表了测量仪器与自动测试系统未来的发展方向。虚拟仪器的“虚拟”两字主要包含以下两方面的含义（1）虚拟仪器的面板是虚拟的。虚拟仪器面板上的各种“图标”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。传统仪器面板上的器件都是“实物”，而且是由“手动”和“触摸”进行操作的；虚拟仪器前面板是外形与实物相象的“图标”，每个图标的“通”、“断”、“放大”、等动作通过用户操作计算机鼠标或键盘来完成。因此，设计虚拟仪器前面板就是在前面板设计窗口中摆放所需的图标，然后对图标的属性进行设置。（2）虚拟仪器测量功能是通过对图形化软件流程图的编程来实现的。虚拟仪器是在一个PC为核心组成的硬件平台支持下，通过软件编程来实现仪器功能的。因此，可以通过不同测试功能软件模块的组合来实现多种测试功能。411虚拟仪器的特点1传统的面板只有一个，其上布置着种类繁多的显示和操作元件，易导致许多识别与操作错误。虚拟仪器可以通过在几个分面板撒谎感的操作来实现比较复杂的功能。这样，在每个分面板上就可以实现功能操作的单纯化与面板布置的简捷化，从而提高操作的正确性和便捷性。同时，虚拟仪器面板上的显示元件和操作元件的种类和形式不受“标准件”和“加工工艺”的限制，它们是由编程来实现的，设计者可以根据用户的认知要求和操作要求，设计仪器面板。2在通过硬件平台确定后，由软件取代传统仪器中的硬件来完趁一起的功能。3仪器的功能是用户根据需要由软件来定义的，而不是事先由厂家定义好的。4仪器性能的改进和功能的扩展只需更新相关的软件设计，而不需要购买新的仪器。5研制用期较传统仪器大为缩短。6虚拟仪器开放、灵活、可与计算机同步发展，与网络及其他周围设备互联。412虚拟仪器的基本工作原理工作过程如下首先，用户通过虚拟仪器面板设置好仪器功能，量程，频段等工作参数后，启动仪器进行测量。在计算机控制下，被测对象经仪器部分的调理和采集后，变成数据，再经过计算机处理，其结果送显示，由用户读取或打印输出。图41虚拟仪器的基本组成因此，虚拟仪器的基本组成应包括13（1）用户（人机）接口部分此部分完成参数设置和结果显示等人机对话功能。其硬件有鼠标、键盘、显示器、打印机、绘图仪等，其软件有用户界面。（2）信号（机机）接口部分此部分完成信号调理和数据采集功能。它的硬件主要由测量仪器的模拟电路为主构成。由于被测对象是各种各样的，有点或非电的物理量、化学量、生被测对象调理、采集激励检测软件计算机及附件（控制、处理）用户键盘显示读出键入仪器驱动程序（机机接口）用户接口（人机接口）物量等，由于这些被测对象千差万别，因此，在采集前通常要进行非电量到电量的变换（各式传感器）、幅度（放大、衰减）、频率（混频、检波、滤波）、阻抗（高阻、低阻、匹配）、隔离、激励（交直流源、恒压恒流源）等各种调理，使其到采集板时为归一化的模拟电信号，最后再由采集板进行A/D转换。此外，信号接口部分通常还含D/A变换，定时/记数、数字I/O等功能模块。这部分的软件称为仪器（或设备）驱动器。（3）控制与处理部分此部分硬件包括各种高性能的计算机（笔记本机、PC机、工控机、工作站等）及附件。起软件为控制、分析、处理程序。42LABVIEW语言LABVIEW是实验室虚拟仪器集成环境的简称，是美国国家仪器公司（简称NI）的创新软件产品，也是目前应用最广，发展最快，功能最强的图形化软件开发集成环境。LABVIEW软件的特点如下具有图形化的编程方式，设计者无需写任何文本格式的代码，是真正的工程师语言。提供丰富的数据采集、分析及存储的库函数。提供传统的程序调试手段，如设置断点、单步运行，同时提供独具特色的执行工具，是程序动画式运行，利于设计者观察到程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。32位的编译器编译生成32位的编译程序，保证用户数据采集、测试和测量方案的高速执行。囊括了PCI、GPIB、PXI、VXI、RS232/485、USB等各种仪器通信总线标准的所有功能函数，使得不懂得总线标准的开发者也能够驱动不同总线标准接口设备和仪器。提供大量与外部代码或软件进行链接的机制，诸如DLL（动态链接库），DDE（共享库），ACTIVEX等。具有强大的INTERNET功能，支持常用的网络协议，方便网络远程测控仪器的开发。虚拟仪器和传统仪器的比较传统仪器仪器厂商定义、硬件是关键、价格昂贵、技术更新慢（510年）、封闭系统、规模、功能固定、开发维护费用高、功能单一，维护不便。虚拟仪器由用户自己定义、软件是关键、价格低、可重复使用、技术更新快（12年）、开放系统，可方便的同外设、网络等连接、规模、功能可任意修改、增减、开发维护费用低、智能化、多功能、远距离传输。在虚拟仪器系统中，硬件是用来解决信号的输入和输出，软件是整个仪器系统的关键。虚拟仪器面板空间对应着软件程序，这些软件已经设计好了，使用时用户只需将代表该种软件程序的图形控件防在窗口中相应的位置，然后把所有的图标连起来，就组成了一个虚拟仪器系统。虚拟仪器综合运用了计算机软件技术、智能测试技术、摸板及总线标准化技术、数字信号处理技术、图形处理技术以及高速专用集成电路制造技术等，是建立在标准化、系列化、模块化、积木化的硬件与软件平台上的一个完全开放的系统。由于虚拟仪器具有以上优点，本控制系统采用了虚拟仪器语言来设计系统的前面板。LABVIEW是一个具有革命性的图形化开发环境，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，为您提供强大功能的同时还保证了系统灵活性。LABVIEW将广泛的数据采集、分析与显示功能集中在了同一个环境中，让您可以在自己的平台上无缝地集成一套完整的应用方案。数据采集LABVIEW是一个开放式的开发环境，用户可以将其与任何测量硬件轻松连接。LABVIEW的交互式测量助手ASSISTANT、自动代码生成以及与成千上万个的设备的简易连接功能，使它能够如此轻而易举地完成数据采集。使用LABVIEW，可以从插入式板卡、USB接口设备及以太网系统中快速采集并生成信号。这些I/O功能结合了特殊的数据类型和测量分析VI程序，旨在从物理传感器中以最快的速度获得测量数据。LABVIEW包括使用NIDAQMX技术的NIDAQ驱动软件。缩短编程时间、减少繁琐的配线对多数数据采集硬件均可使用交互式向导和自动化LABVIEW代码生成。43发射数据格式单片机和接收模块工作时，通常用户可以自定义传输协议，不论用何种调制方式，所要传递的信息码格式都很重要，它将直接影响数据收发的可靠性。常用信息码格式为前导码同步码数据帧。前导码发射时间应大于10MS，以避开背景噪声，因为接收模块接收到的第一位数据极易被干扰即零电平干扰而引起接收数据错误。所以在发射同步码前加一些前导码以抑制零电平干扰。同步码主要用于区别前导码及数据，有一定的特征，使软件通过一定的算法鉴别出同步码，同时做好接收数据准备。数据帧即要传送的信号。本系统是运用单片机的串行通信，数据每次发送4帧，第一帧为8位全0码，第二帧为8位全1码，2帧数据是前导码，实践证明能良好抑制零电平干扰；第三帧为8位同步码，以不同的同步码构成256组不同的呼叫系统；第四帧8位表示256个不同的床位号。经过软件比较后，发现接收到的前2帧为全0码和全L码后才开始接收同步帧和数据帧。软件判断同步帧数据为本呼叫系统的同步码后解码数据帧，显示床位号和呼叫次数，并以声光报警。44系统界面1、数字显示实时趋势图控件是以一次一个点或几个点的方式来接收数据的。在右键弹出选项总，有一个数字指示器，这个指示器直观地显示了最新显示的一个数据的大小。如果有多条波形，则每条波形都可以有一个对应的数字指示器。2、滚动条实时趋势图控件有一个数据缓冲区。如果要显示滚动条，在右键弹出的选项中选取，当这个选项有效时，实时趋势图控件可以用一个滚动条来查看缓冲区内前后任何位置的一段数据波形。3、波形刷新方式在实时趋势图空间中，有3种不同的波形刷新方式，可以刷新波形。4、多层图在默认条件下，实时趋势图控件将在相同的纵坐标下显示多条波形曲线。如果这些测量信号的大小范围相差比较大或是显示量纲不同，那么，在相同的纵坐标下，就可能出现信号显示不匹配的情况。针对这种情况，实时去世土控件专门提供了多层图选项，允许不同信号在不同的纵坐标设置下显示。当选项有效时，每个波形的Y轴值旧可以单独设置，但X轴的设置是共用的。5、历史记录长度该选项用语设置缓冲去的大小，默认值1024点的浮点数。缓冲区越大，保留的历史数据越多。但也要注意实际系统的物理内存大小，否则将引起系统性能的下降。在字符串节点中，包含以下几种用法（1）字符串合并；（2）字符串分离；（3）子字符串的提取；（4）时间字符串的格式化；（5）字符串的大小写转换；（6）数值与字符串的相互转换；（7）字符串的比较；（8）字符串与ASCII码值的转换。在此设计中，用到了WHILE循环，下面介绍下次循环。当循环次数不能预先确定时，就用到WHILE循环。WHILE循环也是虚拟仪器语言最基本的结构之一。最基本的WHILE循环由循环框架，重复端口，以及条件端口组成。重复端口的初始值为0，每次循环的递增步长为1。但是，在LABVIEW中，重复端口的初始值和步长是固定不变的，如果要用到不同的初始值和步长，可对重复端口产生的数据进行一定的数据运算。条件端口用语控制循环是否继续进行，当每一次循环结束时，条件端口便会检测通过数据连线输入的布尔值，并根据输入的布尔值和其使用状态决定是否继续执行循环。WHILE循环执行的是包含在循环框架中的程序，但循环次数却是不固定的，只有当满足给定的条件时，才停止循环的执行。总结本设计在硬件上，充分使用了计算机辅助编程技术，加上无线信号传输系统，使系统的抗干扰性能大大提高。另外，主机采用点阵式液晶显示是本设计的一大特色，从