病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì),病床,呼叫,呼喚,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 第一章 緒論 病床呼叫系統(tǒng)的應(yīng)用在實(shí)際生活中運(yùn)用較為廣泛，在醫(yī)院尤為重要。在醫(yī)院病房中如果病人有什么不適或其他需要幫忙的地方就需要叫護(hù)士或醫(yī)生，這時(shí)就可以按醫(yī)院的病床緊急呼叫系統(tǒng)的按鈕，醫(yī)生或護(hù)士看到其值班室的燈亮，再通過數(shù)碼管顯示的病床號(hào)就可以快速地去病人的病房進(jìn)行處理，提高了效率。這個(gè)系統(tǒng)大大方便了病人，也為醫(yī)院為病人治療縮短了不必要的時(shí)間。病床呼叫系統(tǒng)通過PLC的改造為醫(yī)院和病人之間架起一座橋梁，使病人覺得醫(yī)院更方便更人性化，也使得醫(yī)生對(duì)病人的治療更及時(shí)有效。這次課題雖然只是簡(jiǎn)單的呼叫系統(tǒng)，可是我能感覺到呼叫系統(tǒng)的應(yīng)用在實(shí)際生活中變得至關(guān)重要，也是個(gè)值得研究的課題。 病床呼叫系統(tǒng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用 　　在工作實(shí)踐中，對(duì)呼叫系統(tǒng)的功能作了更進(jìn)一步的挖掘，以滿足不同層次客戶的實(shí)際需要。比如，有些單位推出多種具有不同功能的產(chǎn)品，供用戶選擇，有的只具有呼叫功能，有的具有呼叫和對(duì)講功能，有的具有呼叫、對(duì)講、LED、插卡槽等多種組合功能。不同功能的產(chǎn)品價(jià)位上也有比較大的差別，用戶可根據(jù)自己的實(shí)際情況選用不同的產(chǎn)品。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，制造商站在使用者的角度思考產(chǎn)品功能，如設(shè)計(jì)了一個(gè)帶聲光顯示、可拉可按、并且安裝方便的呼叫按鈕，主要是考慮到有些重癥病人或體衰老人，按或拉了呼叫按鈕后，都希望護(hù)理人員盡快到達(dá)，但如何知道呼叫信號(hào)已經(jīng)傳送出去了呢？在呼叫按鈕上加載了5V的電壓，當(dāng)呼叫信號(hào)接通時(shí)，呼叫床位提示燈亮，使用者一看心里就放心了，知道信號(hào)已經(jīng)送了出去。之所以在這個(gè)呼叫按鈕上設(shè)計(jì)了光電信號(hào)，也是考慮到夜間護(hù)理對(duì)象使用時(shí)，呼叫按鈕能夠發(fā)光，使那些病人看到光亮心里就放心許多。 　　　在實(shí)際工作中還經(jīng)常遇到這樣的情況，即護(hù)理對(duì)象呼叫后，護(hù)理站的護(hù)理員需要盡快趕到現(xiàn)場(chǎng)，如果事情不大，護(hù)理員就可以自己解決掉，但如果出現(xiàn)危急情況，需要馬上通知醫(yī)生到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，這時(shí)該如何做到呢？時(shí)下大部分醫(yī)院都是采取“直接找人”的方法，即護(hù)士自己或通知其它護(hù)士盡快尋找醫(yī)生，如果是一個(gè)護(hù)士值班，發(fā)生緊急情況時(shí)，就出現(xiàn)了難題，即假如護(hù)士自己跑去找醫(yī)生，可能病人因得不到緊急監(jiān)護(hù)而發(fā)生危險(xiǎn)，不去找醫(yī)生，自己又無法實(shí)現(xiàn)緊急救治，往往延誤搶救時(shí)機(jī)。考慮到這種情況，我們?cè)诤艚邢到y(tǒng)內(nèi)增加了更加細(xì)化的功能，即操作面板上有“叫醫(yī)生”按鈕，當(dāng)護(hù)士感覺到有必要叫醫(yī)生時(shí)，只要到門口的操作面板上按一下“叫醫(yī)生”按鍵，此時(shí)，呼叫醫(yī)生的程序啟動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)立即在醫(yī)生值班室的監(jiān)視器上發(fā)出呼叫，或通過無線尋呼機(jī)通知醫(yī)生，這樣確保護(hù)士不去直接找人的情況下醫(yī)生就可自己識(shí)別呼叫源，從而快速到位。同樣，如果找行政人員，也是只要在操作面板上按一下“叫行政”按鍵，則行政人員辦公室的監(jiān)視器及尋呼機(jī)就會(huì)收到呼叫信號(hào)?！敖嗅t(yī)生”、“叫行政”等功能就是這套呼叫系統(tǒng)的“分級(jí)呼叫”的基本思想。 　　目前，呼叫系統(tǒng)以布線方式，可以分成多種，目前市面上比較多的是三種，一種是星形結(jié)構(gòu)布線，這種產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)穩(wěn)定，一個(gè)呼叫按鈕出現(xiàn)故障，不會(huì)影響到其它呼叫按鈕的工作，但缺點(diǎn)是布線比較麻煩。另一種是采用總線制，這種呼叫產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是布線簡(jiǎn)單，施工容易，但缺點(diǎn)是故障率高，一旦某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則整個(gè)呼叫系統(tǒng)將陷入癱瘓。第三種是采用無線技術(shù)，這種呼叫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是安裝容易，改變位置方便，但缺點(diǎn)是信號(hào)受外界影響比較嚴(yán)重，比如氣候不好時(shí)，信號(hào)傳遞就會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，而且分機(jī)與主機(jī)的直線距離不能太遠(yuǎn)，否則信號(hào)傳遞中出錯(cuò)較多。還有一種無線呼叫，就是戶外移動(dòng)呼叫，當(dāng)老人在戶外活動(dòng)時(shí)，如果感覺身體不適，就按一下隨身攜帶的無線按鈕，則信號(hào)傳遞出去，監(jiān)護(hù)中心可以收到這個(gè)信號(hào)，然后解碼定位，從而實(shí)現(xiàn)呼叫目的。這種呼叫系統(tǒng)成本比較高，并且比較適合空曠場(chǎng)合，而且呼叫器需要經(jīng)常充電，不太方便。我們經(jīng)常還聽說有一種社區(qū)呼叫系統(tǒng)，即在現(xiàn)有的電話線路上安裝一個(gè)盒子，當(dāng)有需要時(shí)，按一下按鍵，信號(hào)就通過電話傳遞出去，很快就有人員上門提供服務(wù)。其實(shí)這種呼叫系統(tǒng)適用于社區(qū)，其基本原理是利用現(xiàn)有的電話交換技術(shù)，當(dāng)按下呼叫按鈕時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)撥號(hào)動(dòng)作，撥某一個(gè)固定的號(hào)碼，而該號(hào)碼就是服務(wù)中心的號(hào)碼，服務(wù)中心可以通過解碼識(shí)別出呼叫源的具體位置，從而實(shí)現(xiàn)呼叫目的。 第二章 病床呼叫系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由plc部分、護(hù)士站顯示部分、用戶按鈕部分三部分組成。 1、按鈕部分采集信號(hào)，當(dāng)病人按下按鈕時(shí)，將信號(hào)傳送到plc部分。 2、PLC部分的作用是接受用戶部分的信息，經(jīng)過處理后再反饋給顯示部分。 3、顯示部分接收到信息后兩個(gè)數(shù)碼管相應(yīng)的輸出序號(hào)，以便護(hù)士了解確認(rèn)。 整體框架圖 如圖2-1所示。 PLC 一號(hào)房 二號(hào)房 三號(hào)房 四號(hào)房 護(hù)士站數(shù)碼管顯示 按鈕 按鈕 按鈕 按鈕 圖2-1 第三章 FX 系列PLC簡(jiǎn)介 3.1.1 PLC的定義 可編程序控制器(Programmable Controller)原本應(yīng)簡(jiǎn)稱PC，為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)專稱PC相區(qū)別，所以可編程序控制器簡(jiǎn)稱定為PLC(Programmable Logic Controller)，但并非說PLC只能控制邏輯信號(hào)。PLC是專門針對(duì)工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計(jì)的，自帶直觀、簡(jiǎn)單并易于掌握編程語言環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制裝置。 傳統(tǒng)繼電器控制盤的配線復(fù)雜又不靈活，隨著控制系統(tǒng)的復(fù)雜性與微電腦的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制配電盤已不符合時(shí)代的需求，取而代之的為工業(yè)界普通使用的可編程邏輯控制器以下簡(jiǎn)稱可編程控制器（PLC Programmable Logic Controller）。PLC是一種數(shù)字電子設(shè)備，用內(nèi)存來存儲(chǔ)程序指令，以執(zhí)行邏輯、順序、計(jì)時(shí)、技術(shù)及算數(shù)運(yùn)算等機(jī)械控制的功能。 3.1.2 PLC主要的特點(diǎn)　 1、高可靠性 （1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms. （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 （7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高?！　? 3.1.3 PLC的功能　　 1、邏輯控制　　2、定時(shí)控制　　3、計(jì)數(shù)控制　　4、步進(jìn)(順序)控制　　5、PID控制　　6、數(shù)據(jù)控制：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。　　7、通信和聯(lián)網(wǎng)　　8、其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。 3.1.4 PLC的基本組成 　　PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口(縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。 請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息 　PLC的基本組成 3.1.5 PLC的選型 因每種品牌配置不一樣，所以它的選型方式也有所差異，下面著重介紹大家常用的大眾品牌三菱plc的選型方法，大家可以做一個(gè)參考來選擇使用三菱PLC。 　　(一)分析被控對(duì)象并提出控制要求 　　詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì)三菱PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。 　　(二)如何確定三菱PLC的輸入/輸出設(shè)備 　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備(如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等)和輸出設(shè)備(如：接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等)，從而確定與三菱PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 　　(三)如何選擇三菱PLC 　　三菱 PLC選擇包括對(duì)三菱PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇，詳見本章第二節(jié)。 ? ? (四)三菱plc分配I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì)三菱PLC外圍硬件線路 因本課題需要使用24個(gè)點(diǎn)輸出，所以選用三菱fx2n-48mr比較安全實(shí)惠。 3.2 數(shù)碼管介紹 圖4-1 　 　數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。（實(shí)物參照?qǐng)D片4-1） 4.2.1數(shù)碼管的分類 　　數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 4.2.2　數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式 　　數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 　?、?靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 　?、?動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,h"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。 4.2.3數(shù)碼管應(yīng)用 　　數(shù)碼管是一類顯示屏 通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流 會(huì)使其發(fā)亮 從而顯示出 數(shù)字 　　可以顯示 時(shí)間 日期 溫度 等索用可以用數(shù)字代替的參數(shù) 　　由于它的價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)單 在電器 特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛 空調(diào) 熱水器 冰箱 等等 　　絕大多數(shù) 熱水器用的都是數(shù)碼管 其他家電 也用液晶屏與 熒光屏 4.2.4 數(shù)碼管的檢測(cè) 找公共共陰和公共共陽首先，我們找個(gè)電源（3到5伏）和1個(gè)1K（幾百的也歐的也行）的電阻，　VCC串接個(gè)電阻后和GND接在任意2個(gè)腳上，組合有很多，但總有一個(gè)LED會(huì)發(fā)光的找到一個(gè)就夠了，，然后用GND不動(dòng)，VCC（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED（一般是8個(gè)），那它就是共陰的了。相反用VCC不動(dòng)，GND逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED（一般是8個(gè)），那它就是共陽的。也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極。 在本課題的設(shè)計(jì)中使用共陰極的七段數(shù)碼管的顯示。 第四章 病床呼叫系統(tǒng)的控制方案 4.1 病床呼叫系統(tǒng)的工作流程 當(dāng)病人按下呼叫按鈕，呼叫指示燈亮提示病人已呼叫成功。這時(shí)護(hù)士站的兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示呼叫病人的房號(hào)和床號(hào)，當(dāng)護(hù)士看到提示，立即按下復(fù)位按鈕，表示已經(jīng)知道呼叫者的位置（這時(shí)其他病人也可以進(jìn)行對(duì)護(hù)士的呼叫），知道呼叫者位置的護(hù)士對(duì)相應(yīng)房號(hào)床號(hào)的病人采取相應(yīng)措施。 4.2 I/O分配表 輸入 輸出 一號(hào)房 1號(hào)床呼叫按鈕 X1 一號(hào)房 1號(hào)床提示燈 Y0 2號(hào)床呼叫按鈕 X2 2號(hào)床提示燈 Y1 二號(hào)房 1號(hào)床呼叫按鈕 X3 二號(hào)房 1號(hào)床提示燈 Y2 2號(hào)床呼叫按鈕 X4 2號(hào)床提示燈 Y3 三號(hào)房 1號(hào)床呼叫按鈕 X5 三號(hào)房 1號(hào)床提示燈 Y4 2號(hào)床呼叫按鈕 X6 2號(hào)床提示燈 Y5 四號(hào)房 1號(hào)床呼叫按鈕 X7 四號(hào)房 1號(hào)床提示燈 Y6 2號(hào)床呼叫按鈕 X10 2號(hào)床提示燈 Y7 護(hù)士站重置按鈕 X0 顯示房號(hào)七段燈 Y10-Y17 顯示床號(hào)七段燈 Y20-Y27 圖4.2 4.3 接線圖 圖4.3 4.5 梯形圖 4.6 指令表 結(jié)論 病床緊急呼叫系統(tǒng)的應(yīng)用可以使醫(yī)院與病人之間的距離變得更進(jìn)近，醫(yī)院的治療更人性化，通過PLC對(duì)其的改造可以省去煩瑣的配線，使整個(gè)程序更為簡(jiǎn)單。隨著控制系統(tǒng)的復(fù)雜性與微電腦的發(fā)展，我們普遍使用可編程控制器PLC來控制一些較為復(fù)雜的線路，這樣既可以減少配線而且可靠性高，使用維修方便。病床緊急呼叫系統(tǒng)通過PLC的改造為醫(yī)院和病人之間架起一座橋梁，使病人覺得醫(yī)院更方便更人性化，也使得醫(yī)生對(duì)病人的治療更及時(shí)有效。 通過這次課題的實(shí)際，對(duì)plc的工作原理和應(yīng)用有了更深的了解，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，自己所學(xué)的知識(shí)得到了應(yīng)用，進(jìn)而專業(yè)知識(shí)面得到了更大的進(jìn)展，分析問題和解決問題的能力得到了提高。查閱書籍、資料的能力也有了提高。 致謝 在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我首先要感謝我的導(dǎo)師鮑老師，感謝鮑老師在這些日子對(duì)我悉心教導(dǎo)，她為我們操了好多心思，我由衷的感謝她。我按照論文的提綱，開始動(dòng)筆寫論文。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我覺得從與老師的溝通過程中，我能學(xué)到很多東西，老師可以從另外一個(gè)角度來啟發(fā)我，給了我很多鼓勵(lì)。同時(shí)通過這次寫畢業(yè)論文，還提高了我對(duì)Office基本操作的熟練程度。再次感謝我的指導(dǎo)老師鮑老師的細(xì)心指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) 【1】 孫振強(qiáng). 可編程控制器原理及應(yīng)用教程 北京：清華大學(xué)出版社 【2】 鐘肇.可編程控制器原理及應(yīng)用 華南：理工大學(xué)出版社 【3】 范次猛.可編程控制器原理與應(yīng)用 北京：北京理工大學(xué) 【4】 丁慶廣.可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京：清華大學(xué)出版社 【5】 江思敏.Protel電路設(shè)計(jì)教程 北京：清華大學(xué)出版社 【6】 吳中俊. 可編程序控制器原理及應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社 【7】 劉載文.梯控制系統(tǒng).北京：電子工業(yè)出版社 【8】 陳家盛.電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝枝術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 【9】 徐蹲.可編程序控制器應(yīng)用基礎(chǔ) 山東：科學(xué)技術(shù)出版社 【10】 張漢杰編著.現(xiàn)代電標(biāo)控制技術(shù) 哈爾濱：工業(yè)大學(xué)出版杜 第21頁