本 科 毕 业 设 计
况。
第 5 页 共 33页
输入输出设备包括键盘、报警蜂鸣器、按钮开关、各类指示灯等。键盘用于用户接听语音、呼叫号码的输入等;通过报警蜂鸣器和各类指示灯的声、光信号通知医护人员并进行系统不同工作状态的指示;按钮开关用于分机呼叫。
呼叫分机的核心器件是单片机，由它来发送呼叫信号并通过无线传送到主机上，单片机采用的是当今流行的性价比较高的STM32单片机。
分机和主机都分别接上一个无线网卡。主机和各个分机通过路由传输信息，当有一个分机接入时，其他分机就不能接入，主机与接入的分机传输完成，挂断后，其他分机才能再次接入。
2.2 系统的基本工作过程
系统分为呼叫分机和接收主机。呼叫分机安装在病床旁，接收主机则安装在护士站。病人通过分机的呼叫器呼叫医生，编码使用stm32完成并通过无线网络发送给接收主机。主机接收到网线网络发来的信号，并进行解码、显示和报警，LED灯屏直观的显示呼叫病床位置，为避免不在护士站的医护人员及时作出应对措施，走廊内的双面数码管也会同时显示呼叫分机的病房号，当没有呼叫传入时，数码管显示当前时间。若有多个病号同时呼叫，则循环显示病房的代号，这样，护士或医生根据显示的病床号进行治疗和服务。同时病人与护士直接可以语音通话。主机与分机直接通过无线网络连接。
本 科 毕 业 设 计
3 病房呼叫系统主机硬件电路设计
第 6 页 共 33页
病房呼叫系统主机电路部分主要包括显示电路、键盘电路、语音电路、报警电路、无线网卡电路几大部分。由无线网卡电路实现信号的传输是主机部分的基本设计思想，信号通过无线网卡传输给路由，在经过路由发送给接收分机，大大降低了有线传输的局限性，提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。
基于ARM的数字化病房呼叫系统的主要芯片是stm32f103，以它为核心进行控制终端设备的接收和发送，采用RS232等通讯技术，实现了主机和分机之间的语音和通讯命令的传输。
STM32介绍：
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。
Stm32作为其中有代表性的一种芯片，在各个方面都有很大的优势。 内核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz。 存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。 时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器（PVD）。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振。
低功耗：3种低功耗模式：休眠，停止，待机模式。为RTC和备份寄存器供电的VBAT。
调试模式：串行调试（SWD）和JTAG接口。
最多高达112个的快速I/O端口：根据型号的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。
最多多达11个定时器：4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器：最多6个通道可用于PWM输出。2个看门狗定时器（独立看门狗和窗口看门狗）。Systick定时器：24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。
最多多达13个通信接口：2个IIC接口（SMBus/PMBus）。5个USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，调试控制）。3个SPI接口（18 Mbit/s），两个和IIS复用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。
号。
3.1.1 LED灯屏
3.1 显示模块电路设计
信号输出，CD2作列信号输出。
个病床呼叫时，循环显示病床号。
以上种种优势都为我们提供了方便。
本 科 毕 业 设 计
图3-1 LED灯屏
第 7 页 共 33页
3脚为串行时钟端。1脚为高电平时，8位并行输出口Q1-Q8在时钟的上升沿会
显示电路主要包括LED灯屏以及数码管显示电路。LED灯屏直观显示病房位
LED灯屏如图3-1所示是由8*8的64个led灯组成的点阵式电路，行、列
两个位移位存储总线寄存器CD4094实现串入并出，节省I/0口，其中CD1作行
置，数码管则是平时显示当前时间，一旦有呼叫传入，立即显示病房号，当有多
随串行输入而变化；1脚为低电平是，输出锁定。利用锁存端可以方便的进行片
转换器，具有使用简单、功耗低、驱动能力强和控制灵活等优点。因此我们采用
交叉点对应一只发光二极管。CD4094是带输出锁存和三态控制的串入/并出高速
STM32还可以从外部存储器（U盘或MP3播放器）读取、解码和输出音频信
CD4094引脚图如图3-2所示，其中1脚为锁存端，2脚为串行数据输入端，
本 科 毕 业 设 计
第 8 页 共 33页
选和级联输出控制。15脚为并行输出状态控制端，低电平时，并行输出端处在高阻状态，在用CD4094做显示输出时，可以使显示数码闪烁。9脚QS，用于级联，在第九个串行时钟的上升沿开始输出。当CD4094电源为5v时，输出电流就会大于3.2mA，灌电流是1mA。串行时钟频率可以达到2.5MHz。
图3-2 CD4093引脚图
3.1.2 数码管显示电路
图3-3 LED数码管笔段及引脚排列
单片机的控制系统中最常用的显示器件之一就是LED数码管。LED数码管的笔段及引脚排列如图3-3所示，其中a-g段是显示数字或字符的笔画；dp段显示小数点，而3脚和8脚连通作为公共端。在一英寸以下的LED数码管内，每一个笔段都有1个LED发光二极管，它的导通压降为1.2-2.5v。依据LED数码管各笔段的LED数码管连接方式，可以将LED数码管分为共阴和共阳两大类。在共阴极数码管中，所有的LED发光二极管的负极连在一起，然而在共阳极数码管中，则是所有的正极连在一起。因为共阳LED数码管与OC、OD门驱动器连接方便，以此在单片机控制系统中，多用共阳LED数码管。
本 科 毕 业 设 计
图3-4 数码管显示电路图
第 9 页 共 33页
管相邻两次点亮时间间隔小于40ms，闪烁现象就不会出现。比较常用的显示驱
态扫描方式，其实，只要LED数码管的刷新频率大于25Hz，即同一个LED数码
单片机驱动数码管显示的方法有很多种，按显示方式分为静态和动态扫描两
单独的显示驱动电路，需要的硬件却比较多；动态显示虽然有闪烁感，占用CPU
的时间多，但是需要的硬件少，大大节省了硬件电路板空间。因此，我们选用动
展输入口，都是简单、实用的I/O口扩展方式。在这里我们选择位移位存储总线
动芯片有：CD4094、AMT9595、74LS164等许多种,利用这些芯片实现串入并出扩
管就行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用CPU时间多。无论是静态还是动态显
码都由单片机的一个I/O口驱动，编程简单，占用CPU时间少，显示亮度高，但
示方式都各有利弊，静态显示方式虽然数据比较稳定，但是每个显示单元都需要
种，按译码方式可以分为硬件译码和软件译码两种。静态显示即数码管的每个段
是占用的I/O口多，增加了硬件电路的复杂性。动态显示则需要CPU时刻对数码