呼叫系統論文：適用型自動診治呼喚系統設計范文

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作者：劉永海燕必希單位：北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院

系統設計

系統結構如圖1所示。主要包括智能語音模塊和顯示模塊。

1智能語音開發模塊設計

1.1MCU芯片的選擇

從對功能的分析可知，系統不需要對數據做大量的存儲，故不設片外存儲器，也不需要特別復雜的控制，所以選擇了單片機AT89C51RC2作為主控芯片，大大降低了成本。該芯片是一個具有高性能閃存的微型控制器。它包含了16K或32K字節的程序和數據閃存塊。該閃存在并行編程模式或在具有ISP串行模式或者軟件串行模式下都可以編程。AT89C51RC2保留了80C52的256字節內存所有內部功能，有一個可編程計數器陣列，一個1024字節的XRAM，能存儲更多的代碼。全靜態設計降低系統功耗的AT89C51RC2，允許在它的時鐘頻率下降到任意值，甚至到DC狀態，不會丟失數據。

1.2語音芯片的選擇

ISD4004工作電壓為3V，單片錄放時間為8～16min，芯片采用CMOS技術，內含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存貯在片內閃爍存貯器中，能非常真實、自然地再現語音、音樂、音調和效果聲。芯片設計基于所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口(SPI或Microware)送入，滿足對語音錄制和播放的要求。ISD4004系列芯片相對于ISD1700系列芯片、pm60系列等優點突出，能存儲的語音長、編程控制簡單。錄音、放音、停止放音、快進、快退等只需發送相應的指令就可完成，使用靈活。

1.3智能語音模塊硬件設計

智能語音硬件模塊是在中青世紀科技有限公司提供的89C51－ISD4000語音開發板基礎上擴展1個串口和多個I/O口控制電路設計而成，原開發板也是采用89C51系列芯片和ISD4004設計，系統比較穩定。板上主要有AT89C51RC2單片機、ISD4004語音芯片、LM386功率放大器、通用鍵盤按鈕。還有駐極體話筒(MIC)、話筒放大器、音量電位器、發光管、通用耳機接口等部件。

2顯示模塊的設計

2.1顯示屏的選擇

LED屏是由發光二極管排列組成的顯示器件。它采用低電壓掃描驅動，具有耗電省、使用壽命長、成本低、亮度高、視角大、可視距離遠等多方面優點。其最大特點是制造不受面積限制，可達幾十甚至幾百平方米，可應用于室內外的各種公共場合顯示文字、圖形、圖像、動畫、視頻圖像等各種信息。本系統選擇單基色、灰度為256級的室內LED顯示屏，相對LCD價格低廉，能滿足設計的基本需求。

2.2LED驅動模塊的設計

為了減輕MCU的工作負擔，簡化AT89C51RC2的外圍電路設計。LED顯示屏控制電路獨立出來與MCU進行通信控制，MCU按照LED顯示屏驅動電路的接口要求，發送相應的指令控制LED屏顯示。由于只需顯示文本字符，系統選用市場上非常成熟的VSBLED顯示屏控制卡。該卡可以根據需要導入不同的字符庫，而且還可以多種方式顯示字符，非常適用。系統采用簡易RS232接口與MCU連接，可選波特率:9600，14400，19200，38400，57600，115200。數據發送過程可能產生錯誤、超時、溢出等，系統需制定有效的數據組織方式，使接收方能校驗數據的正確性。為了能檢測數據錯誤并能準確地識別每一個命令，使用如下的數據幀結構組織數據：每個幀的長度為512字節，數據和CRC16部分采用字符填充法來替換這兩部分出現的0x55和0xAA，替換過程為:掃描數據和CRC16部分，將這兩部分中出現的0x55、0xAA、0xBB，用0xBB和字符+1替代。如原始數據為:0x55、0xAA、0xBB，替換后的數據為:0xBB、0x56、0xBB、0xAB、0xBB、0xBC。

軟件控制系統設計

1設計思路

軟件控制系統主要完成語音存放地址的分配、語音段的組合與播放;語音信息與顯示屏信息的同步、顯示內容和顯示方式的控制;顯示當前、前次呼叫的患者號、診室號和其它相關內容;完成實時響應各診室呼叫請求、沖突處理、實現診室的順序叫號。系統語音信息采用了現場錄音和語音合成兩種技術。現場錄音時，系統需指定ISD4004的某一地址用于存放語音;語音合成可順序存放系統需要的內容。兩者的區別在于現場錄音需要去噪，而合成語音無此問題。根據呼叫的情況，軟件系統根據語音存放地址調用相應的語音段并合成后播放。系統必須要保證語音信息與屏幕顯示同步，才能完成正常的分診呼叫，即要求在呼叫信息進行語音播放時，LED屏也需同步顯示。主控芯片與顯示模塊采用串行通信方式。顯示模塊需要完成顯示內容和顯示方式的控制，根據通信協議需要有大量的數據傳輸，還需完成數據通信糾錯等功能，處理時間較長。語音信息的合成相對較快，系統先根據呼叫情況完成與顯示模塊的通信，之后再處理語音信息。實驗結果表明，此種處理方式可以基本保證語音與LED屏顯示同步。

多個診室同時按下呼叫鍵時產生呼叫沖突。呼叫沖突解決不當可造成顯示語音模塊與實際就診號不同步，或者產生叫號順序紊亂甚至丟號等情況，需要有相應的處理措施保證在沖突的情況下系統仍能正常工作。對于各間診室的呼叫信息，系統采用類似隊列的數據結構進行緩沖，即先進先出。系統為每個診室分配1個狀態變量，當該診室呼叫時將其置為1，沒有呼叫或呼叫處理完畢將其置為0。為了防止長時間呼叫產生干擾，只有在診室狀態為0時呼叫才有效。系統順序掃描緩沖隊列中的狀態變量，根據狀態變量完成相應處理，并保存本次呼叫信息，執行下次呼叫時，顯示屏上依然提示顯示本次呼叫信息。軟件設計了快速增加和減小呼叫序號功能，用于應對斷電或者誤操作等導致的錯誤呼叫問題。另外系統具有防抖處理，避免按鈕的誤操作。

2系統軟件流程

系統工作模式有錄音模式、自動分診模式、空閑模式。錄音模式與其他模式之間的選擇采用硬件選擇，自動分診模式和空閑模式之間的選擇采用軟件控制。系統軟件流程如圖2所示。

結束語

本文作者設計的小型自動分診呼叫系統，采用ISD4004語音芯片及其他輔助設備完成語音處理，LED屏顯示呼叫的內容。系統實現了分診呼叫功能，根據實際需要設計了叫號設置功能，用于一些特殊情況的處理。制定了數據組織方式，能解決數據超時、溢出等錯誤。本系統有體積較小，價格低廉，應用靈活等特點，適合于中小型醫院對于分診呼叫的需求。系統按序自動安排病人到診室就診，避免發生排錯號、插隊等情況和混亂、嘈雜的現象，減少許多不必要的糾紛，優化工作環境，減少工作失誤，提高工作效率，樹立醫院的良好形象，有利于提高醫院的經濟效益和社會效益。修改系統的語音信息就可廣泛用于郵政、銀行、電信以及其他行業的小范圍呼叫。

對于一些特殊要求如幫助患者指定醫生、優先插隊、復診召回、普通召回、轉移科室并與醫生信息交流、個性化顯示可任意編輯的就診序號、患者姓名、所掛科室、專家姓名等功能，系統尚未完成，為此需要設計開放式的接口，實現與其他數據庫的連接，形成智能化的網絡管理;為了減少布線，還可以采用無線控制。