基于以太網(wǎng)的醫(yī)院病人體溫遠程自動檢測系統(tǒng)設(shè)計

　　摘要：在醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)中，醫(yī)院病人體溫的遠程自動檢測有著十分重要的意義。該設(shè)計的主要內(nèi)容是完成一種新型的基于以太網(wǎng)的多點分布式溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用現(xiàn)場溫度采集、顯示和單片機控制，并與監(jiān)控中心通訊。選用DALLAS公司近年來推出的集成式數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為測溫元件，選用周立功公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊ZNE-100T作為網(wǎng)絡(luò)通信單元。采用新興的單總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)成本低廉、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、操作靈活，可以方便地實現(xiàn)溫度的多點、實時測量。

　　關(guān)鍵詞：自動檢測;多點分布式檢測系統(tǒng);實時遠程控制;網(wǎng)絡(luò)技術(shù);DS18B20;ZNE-100T

　　該設(shè)計主要是針對醫(yī)院病人體溫進行遠程自動檢測，采用分布式多點溫度采集技術(shù)，并通過以太網(wǎng)通信技術(shù)傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)控中心，值班醫(yī)生和護士通過監(jiān)控中心可以實時了解病人的體溫變化，監(jiān)控中心可以對病人的體溫異常進行報警和相應(yīng)的記錄，并且與病人數(shù)據(jù)庫同步，方便醫(yī)生對病人病情的分析。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

?

　　該系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)采用三級結(jié)構(gòu)，即醫(yī)院監(jiān)控中心、病房主機和溫度傳感器。其中病房主機采用單片機AT89C52為主控單元，主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信、溫度采集和顯示。網(wǎng)絡(luò)通信是通過周立功公司開發(fā)的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊ZNE-100T實現(xiàn)的，每臺ZNE-100T都可以設(shè)定IP地址和服務(wù)器IP地址，便于構(gòu)成分布式測溫網(wǎng)絡(luò)。測溫元件采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，每個DS18 B20都有惟一的ID號，體積小，可以封裝成普通溫度計大小，其拉線最長距離可達80 m，便于分布式安放在病人身上。溫度數(shù)據(jù)可以在病房主機的液晶上滾動顯示。醫(yī)院監(jiān)控中心和各病房主機之間的網(wǎng)絡(luò)通信，采用C-S架構(gòu)，病房主機每分鐘向醫(yī)院監(jiān)控中心發(fā)送各路溫度數(shù)據(jù)。醫(yī)院監(jiān)控中心接收來自各病房主機的數(shù)據(jù)，可以以曲線或者數(shù)字的方式實時顯示各病人溫度變化情況，并進行異常處理和相應(yīng)信息記錄，并且與病人數(shù)據(jù)庫同步，及時提醒值班醫(yī)生和護士關(guān)注病人情況。

　　2 硬件設(shè)計

　　2.1 單片機主控單元設(shè)計

　　單片機AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8 KB的FLASH和256 B的RAM，片內(nèi)置通用8位中央處理器，具備32個雙向I/O口。其中單片機的P0口用于現(xiàn)場顯示電路，采用點陣液晶顯示模塊LM6038D，可以滾動顯示各個病人的體溫;P1口用于接單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20;P2口用于現(xiàn)場控制電路，包括按鍵、指示燈等;P3口的P3.0(RXD)和P3.1(TXD)用于和ZNE-100T的串口通信。系統(tǒng)采用5V供電。

　　2.2 單總線溫度采集電路設(shè)計

　　DS18B20的測量范圍為-55～+125℃;在-10～+85℃時，它的精度為±0.625℃，通過特殊處理，可以達到0.1℃。

?

　　單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20的電路連接方式主要有兩種，如圖2所示。該設(shè)計采用外接電源方式，如圖2(b)所示。理論上單片機的每個端口可以接無數(shù)個DS18B20，但是單片機端口負載能力有限，P1口的每個端口(P1.0至P1.7)只能推動8個DS18B20。該設(shè)計中只用P1.0端口接了8只DS18B20。

　　2.3 以太網(wǎng)通信電路設(shè)計

　　ZNE-100T是采用RS 232接口(DB9接頭)與單片機通信的，而單片機只能用TTL電平，因此，必須設(shè)計一個RS 232轉(zhuǎn)換電路與之通信。RS 232轉(zhuǎn)換芯片選用Maxim公司的MAX232E。其轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

?

　　2.4 液晶顯示電路設(shè)計

　　液晶顯示模塊采用拓譜微公司生產(chǎn)的LM6038D點陣液晶模塊，該模塊有128(列)×64(行)個像素點，另外每列多設(shè)計了4個像素點，實際上是132×64個像素點，分成9頁。該設(shè)計充分利用了多出的4個像素點，做成了一個滾動條，通過按鍵可以操作滾動條，以便用戶翻頁查看顯示的內(nèi)容。

　　2.5 控制電路設(shè)計

　　該設(shè)計設(shè)計了兩個按鍵，分別接在單片機的P2.0和P2.1引腳上，分別用于控制液晶顯示屏滾動條的上下拉。還設(shè)計了兩個指示燈，分別接在單片機的P2.2和P2.3引腳上，分別用于指示發(fā)送數(shù)據(jù)指示(紅色發(fā)光二極管)和連網(wǎng)成功指示(綠色發(fā)光二極管)。

　　2.6 看門狗電路設(shè)計

　　為防止系統(tǒng)死循環(huán)，提高系統(tǒng)的可靠性，采用了MAX813L看門狗電路。其最大超時為1.6 s，高電平復(fù)位，即RESET腳保持狀態(tài)1.6 s后就發(fā)一復(fù)位信號。因此，程序中必須每1.6 s內(nèi)改變RESET狀態(tài)1次。

　　3 單片機程序設(shè)計

　　該系統(tǒng)單片機程序采用C語言編寫。程序首先對硬件進行初始化，包括對單片機AT89C52寄存器的初始化、DS18B20內(nèi)部RAM的初始化、液晶顯示模塊LM6038D的初始化以及對以太網(wǎng)通信模塊ZNE-100T的初始化。程序通過分時法輪流采集8只DS18B20的溫度讀數(shù)，并實時在液晶上顯示，用戶通過操作按鍵可以翻頁查看8只DS18B20的溫度數(shù)據(jù)，單片機每隔1min通過串口把8路溫度數(shù)據(jù)打包后發(fā)送給以ZNE-100T，ZNE-100T、實時把數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)控中心。系統(tǒng)流程圖如圖4所示。主要的子程序有：DS18B20驅(qū)動程序、液晶顯示驅(qū)動程序和串口和網(wǎng)絡(luò)通信驅(qū)動程序。

?