基于nRF401芯片的医院无线护理呼叫系统的设计

　　2.3 分机电路设计

　　分机使用便携式设计，采用电池供电，在选用元件时候需要考虑到功耗和体积，还需要考虑芯片工作的最低电压的问题。所以单片机选用AT89C2051，他只有20个引脚，结构精简、体积也小、功耗低，而且在3 V的电压下就能稳定工作。他具有AT89C51的内核，指令系统也一样。分机上所需要的I/O口很少，使用AT89C2051完全能满足要求。

　　分机采用8位拨码开关手动定位来确定分机的地址，若需要将分机移至别的病床，则只需要改变拨盘开关的状态，即可改变分机的号码。如果需要增加床位，则只需要增加分机的数量，每个分机在软硬件上完全一样，只需要在拨盘开关上设置地址码即可，无需在主机上做任何改变，十分方便。nRF401有休眠(Standby)、接收(RX)和发射(TX)3种工作状态，由nRF401的引脚功能可知，这3种状态间的切换由PWR-UP，TXEN 的状态可以确定，DIN，DOUT是串行通信口，分别与单片机的串行通信口相连，CS脚则选择工作频率。nRF401与AT89C2051的连接电路如图5所示。

　　在本设计中，使用nRF401与单片机进行串口通信，只需要将他的数据输入口(DIN)和数据输出口(DOUT)分别与单片机的TXD与RXD连接即可。

　　2.4 主机电路设计 

　　2.4.1 信号收发处理部分

　　主机采用AT89C51作为控制芯片，工作时也要进行状态切换、频率选择和串行通信设置，实现的方法与分机的一样，nRF401与AT89C51的连接电路和分机一样。

　　2.4.2 显示电路的设计

　　显示电路主要包括大型LED数码管BSI20-1(共阳极，数字净高12 cm)和高电压大电流驱动器ULN2003，大型LED数码管的每段是由多个LED发光二极管串并联而成的，因此导通电流大、导通压降高。ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列电路，他具有7个独立的反相驱动器，每个驱动器的输出灌电流可达500 mA，导通时输出电压约1 V，截止时输出电压可达50 V。ULN2003的1～7脚为信号输入脚，依次对应的输出端为16～10脚，8脚为接地端。当驱动电源电压为+12 V时，若要求数码管每段导通电流为40 mA，则每段的限流电阻为50Ω。则一块ULN2003恰好驱动一个LED数码管的7段。大数码管采用共阳极接法，低电平有效。锁存器输出的电平经NPN三极管9014反相后，再由ULN2003放大后推动大数码管显示。

　　2.4.3 报警电路的设计

　　主机在接受到呼叫后，首先进行报警告知值班人员。报警电路可以用单片机P2.0输出1 kHz和500 Hz的音频信号经放大后驱动扬声器，做报警信号，要求1 kHz信号响100 ms，再500 Hz信号响200 ms，交替进行。这里使用音频放大器LM386，他的工作电压为4～ 12 V，输出功率最大可达1 W，输入阻抗为50 kHz。

　　3 系统软件设计

　　3.1 分机系统软件流程图

　　单片机扫描发射键，如果扫描到有发射键按下，系统便扫描拨码开关的状态以确定地址码，然后将射频芯片置于发射状态并且开始地址码传送，地址码传送完毕后再将射频芯片回到接收状态等待确认信息，确认信息收到后点亮确认灯1s，然后休眠状态等待，如此循环工作。其流程如图6所示。

　　3.2 主机系统软件流程图

　　当主机接收到呼叫信号后，便进行存储，然后调用显示子程序进行循环显示，然后给呼叫器发送出回应信号，发送完毕后，射频芯片再次置于接受状态等待信息，其主流程图如图7所示。