基于51单片机zigbee的病房呼叫系统
1 系统功能介绍
本设计基于 STC89C52 单片机，结合 ZigBee 无线通信技术，实现病房呼叫系统，能够实时采集病床紧急呼叫和输液呼叫信息，并通过无线方式发送至接收端显示。系统具有响应快、覆盖范围广、操作简便等特点，适用于医院病房及养老院等场所。
主要功能包括：
- 无线呼叫：病床端通过按键触发紧急呼叫或输液呼叫信号，信号通过 ZigBee 无线模块发送至接收端。
- 双接收端支持：系统配置两个接收端，两个接收端均可接收同一发射端信号，实现多地点显示。
- 呼叫类型区分：能够区分紧急呼叫和输液呼叫，并在接收端 LCD 屏幕上显示呼叫病床号及呼叫类型。
- 高可靠性：ZigBee 技术保证通信稳定可靠，并可抗干扰，确保病人呼叫信息及时送达。
2 系统电路设计
系统采用模块化设计，主要包括发射端模块和接收端模块，每个模块由单片机、按键或显示模块、ZigBee 模块及电源组成。
2.1 发射端电路设计
发射端主要负责采集病床呼叫信号，并通过 ZigBee 发送数据。
2.1.1 单片机核心电路
- 控制核心：STC89C52 单片机
- 供电：5V 稳压电源，保证单片机稳定工作
- 晶振电路：11.0592MHz 外接晶振，提供单片机时钟
- 复位电路：上电复位与手动复位按键，确保系统稳定启动
2.1.2 按键检测模块
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功能：用于检测病床呼叫按钮状态
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设计：
- 每个病床设置紧急呼叫和输液呼叫两个按键
- 按键连接单片机 I/O 口，通过扫描方式检测按键按下状态
- 按下按键即触发相应信号发送
2.1.3 ZigBee 发射模块
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模块选择：常用 XBee 或 CC2530 ZigBee 模块
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连接方式：
- TXD 接单片机 RXD
- RXD 接单片机 TXD
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功能：接收单片机指令后将呼叫信息通过无线方式发送至接收端
2.1.4 电源模块
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功能：为单片机、按键及 ZigBee 模块供电
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设计：
- 5V DC 稳压电源
- 电源滤波电容保证信号稳定
2.2 接收端电路设计
接收端负责接收 ZigBee 传输的呼叫信息，并通过 LCD 显示。
2.2.1 单片机核心电路
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与发射端类似，使用 STC89C52 单片机作为控制核心
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I/O 分配：
- LCD1602 显示接口
- ZigBee 模块 UART 接口
- 蜂鸣器或指示灯可选，用于提示呼叫信息
2.2.2 ZigBee 接收模块
- 接收发射端发送的呼叫信息
- 将数据通过 UART 发送至单片机进行处理
2.2.3 LCD 显示模块
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功能：显示病床号及呼叫类型
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设计：
- 第一行显示病床号
- 第二行显示呼叫类型（紧急呼叫/输液呼叫）
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接口：
- 数据口 D0-D7 接单片机 I/O
- 控制口 RS、RW、EN 接单片机 I/O
2.2.4 电源模块
- 为单片机、ZigBee 模块及 LCD 屏供电
- 5V DC 稳压，带滤波与过流保护
3 程序设计
程序设计包括发射端和接收端两部分，采用模块化方法，便于维护与升级。
3.1 发射端程序设计
3.1.1 系统初始化
初始化单片机 I/O 口、按键扫描口、串口通信及 ZigBee 模块。
void system_init(void) {stc89c52_init();uart_init(9600); // 串口波特率9600key_init(); // 按键口初始化
}
3.1.2 按键检测与数据发送
循环扫描病床按键状态，按下即发送对应信息。
void key_scan_send(void) {if(key_pressed(BED1_EMERGENCY)) {send_zigbee("BED1_EMERGENCY");}if(key_pressed(BED1_INFUSION)) {send_zigbee("BED1_INFUSION");}if(key_pressed(BED2_EMERGENCY)) {send_zigbee("BED2_EMERGENCY");}if(key_pressed(BED2_INFUSION)) {send_zigbee("BED2_INFUSION");}
}
3.1.3 ZigBee 数据发送函数
void send_zigbee(char *msg) {uart_send_string(msg); // 通过串口发送数据到 ZigBee 模块
}
3.1.4 主循环
int main(void) {system_init();while(1) {key_scan_send(); // 持续检测按键并发送信息}
}
3.2 接收端程序设计
3.2.1 系统初始化
初始化单片机 I/O、LCD 显示及串口通信。
void system_init(void) {stc89c52_init();uart_init(9600);lcd_init();
}
3.2.2 数据接收与解析
接收 ZigBee 模块数据，并解析出病床号及呼叫类型。
void zigbee_receive_parse(void) {char buffer[20];if(uart_data_ready()) {uart_read_string(buffer);parse_command(buffer);}
}
3.2.3 LCD 显示函数
根据解析结果显示病床号及呼叫类型。
void parse_command(char *cmd) {if(strcmp(cmd, "BED1_EMERGENCY") == 0) {lcd_clear();lcd_set_cursor(0,0);lcd_print("Bed1");lcd_set_cursor(1,0);lcd_print("Emergency");}else if(strcmp(cmd, "BED1_INFUSION") == 0) {lcd_clear();lcd_set_cursor(0,0);lcd_print("Bed1");lcd_set_cursor(1,0);lcd_print("Infusion");}else if(strcmp(cmd, "BED2_EMERGENCY") == 0) {lcd_clear();lcd_set_cursor(0,0);lcd_print("Bed2");lcd_set_cursor(1,0);lcd_print("Emergency");}else if(strcmp(cmd, "BED2_INFUSION") == 0) {lcd_clear();lcd_set_cursor(0,0);lcd_print("Bed2");lcd_set_cursor(1,0);lcd_print("Infusion");}
}
3.2.4 主循环
int main(void) {system_init();while(1) {zigbee_receive_parse(); // 持续接收和显示呼叫信息}
}
4 系统特点与总结
- 双接收端支持：系统支持两个接收端同时接收同一发射端信号，保证呼叫信息多点显示，提高可靠性。
- 多病床支持：每个发射端可同时管理多个病床，且可区分紧急呼叫与输液呼叫。
- 无线通信稳定：采用 ZigBee 技术，通信稳定，抗干扰能力强。
- 操作简便：病人只需按下按钮，即可发送呼叫信息；医护人员可通过 LCD 直观查看呼叫类型及病床号。
- 扩展性强：系统可增加更多发射端和接收端，形成大型病房呼叫网络。
本设计实现了基于 51 单片机的 ZigBee 病房呼叫系统，具备高可靠性、易扩展和实时性好等优点，能够有效提升病房管理效率及病人安全保障。