基于以太網的醫(yī)院病人體溫遠程自動檢測系統(tǒng)設計

　　摘要：在醫(yī)院數字化建設中，醫(yī)院病人體溫的遠程自動檢測有著十分重要的意義。該設計的主要內容是完成一種新型的基于以太網的多點分布式溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用現場溫度采集、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)的網絡通信模塊ZNE-100T作為網絡通信單元。采用新興的單總線技術和網絡技術構建溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)成本低廉、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、操作靈活，可以方便地實現溫度的多點、實時測量。

　　關鍵詞：自動檢測;多點分布式檢測系統(tǒng);實時遠程控制;網絡技術;DS18B20;ZNE-100T

　　該設計主要是針對醫(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，并通過以太網通信技術傳輸到醫(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的記錄，并且與病人數據庫同步，方便醫(yī)生對病人病情的分析。

　　1 系統(tǒng)總體設計方案

　　該系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)采用三級結構，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，主要實現網絡通信、溫度采集和顯示。網絡通信是通過周立功公司開發(fā)的以太網轉串口模塊ZNE-100T實現的，每臺ZNE-100T都可以設定IP地址和服務器IP地址，便于構成分布式測溫網絡。測溫元件采用美國DALLAS半導體公司生產的數字溫度傳感器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。溫度數據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絡通信，采用C-S架構，病房主機每分鐘向醫(yī)院監(jiān)控中心發(fā)送各路溫度數據。醫(yī)院監(jiān)控中心接收來自各病房主機的數據，可以以曲線或者數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信息記錄，并且與病人數據庫同步，及時提醒值班醫(yī)生和護士關注病人情況。

　　2 硬件設計

　　2.1 單片機主控單元設計

　　單片機AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含8 KB的FLASH和256 B的RAM，片內置通用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口用于接單總線數字溫度傳感器DS18B20;P2口用于現場控制電路，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。該設計中只用P1.0端口接了8只DS18B20。

　　2.3 以太網通信電路設計

　　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，必須設計一個RS 232轉換電路與之通信。RS 232轉換芯片選用Maxim公司的MAX232E。其轉換電路如圖3所示。

　　2.4 液晶顯示電路設計

　　液晶顯示模塊采用拓譜微公司生產的LM6038D點陣液晶模塊，該模塊有128(列)×64(行)個像素點，另外每列多設計了4個像素點，實際上是132×64個像素點，分成9頁。該設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容。

　　2.5 控制電路設計

　　該設計設計了兩個按鍵，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)送數據指示(紅色發(fā)光二極管)和連網成功指示(綠色發(fā)光二極管)。

　　2.6 看門狗電路設計

　　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，高電平復位，即RESET腳保持狀態(tài)1.6 s后就發(fā)一復位信號。因此，程序中必須每1.6 s內改變RESET狀態(tài)1次。

　　3 單片機程序設計

　　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內部RAM的初始化、液晶顯示模塊LM6038D的初始化以及對以太網通信模塊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，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的溫度數據，單片機每隔1min通過串口把8路溫度數據打包后發(fā)送給以ZNE-100T，ZNE-100T、實時把數據傳輸到醫(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驅動程序、液晶顯示驅動程序和串口和網絡通信驅動程序。