呼叫系统论文：适用型自动诊治呼唤系统设计范文
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作者：刘永海燕必希单位：北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院
系统结构如图1所示。主要包括智能语音模块和显示模块。
1智能语音开发模块设计
1.1MCU芯片的选择
从对功能的分析可知，系统不需要对数据做大量的存储，故不设片外存储器，也不需要特别复杂的控制，所以选择了单片机AT89C51RC2作为主控芯片，大大降低了成本。该芯片是一个具有高性能闪存的微型控制器。它包含了16K或32K字节的程序和数据闪存块。该闪存在并行编程模式或在具有ISP串行模式或者软件串行模式下都可以编程。AT89C51RC2保留了80C52的256字节内存所有内部功能，有一个可编程计数器阵列，一个1024字节的XRAM，能存储更多的代码。全静态设计降低系统功耗的AT89C51RC2，允许在它的时钟频率下降到任意值，甚至到DC状态，不会丢失数据。
1.2语音芯片的选择
ISD4004工作电压为3V，单片录放时间为8～16min，芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，能非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。芯片设计基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microware)送入，满足对语音录制和播放的要求。ISD4004系列芯片相对于ISD1700系列芯片、pm60系列等优点突出，能存储的语音长、编程控制简单。录音、放音、停止放音、快进、快退等只需发送相应的指令就可完成，使用灵活。
1.3智能语音模块硬件设计
智能语音硬件模块是在中青世纪科技有限公司提供的89C51－ISD4000语音开发板基础上扩展1个串口和多个I/O口控制电路设计而成，原开发板也是采用89C51系列芯片和ISD4004设计，系统比较稳定。板上主要有AT89C51RC2单片机、ISD4004语音芯片、LM386功率放大器、通用键盘按钮。还有驻极体话筒(MIC)、话筒放大器、音量电位器、发光管、通用耳机接口等部件。
2显示模块的设计
2.1显示屏的选择
LED屏是由发光二极管排列组成的显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远等多方面优点。其最大特点是制造不受面积限制，可达几十甚至几百平方米，可应用于室内外的各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等各种信息。本系统选择单基色、灰度为256级的室内LED显示屏，相对LCD价格低廉，能满足设计的基本需求。
2.2LED驱动模块的设计
为了减轻MCU的工作负担，简化AT89C51RC2的外围电路设计。LED显示屏控制电路独立出来与MCU进行通信控制，MCU按照LED显示屏驱动电路的接口要求，发送相应的指令控制LED屏显示。由于只需显示文本字符，系统选用市场上非常成熟的VSBLED显示屏控制卡。该卡可以根据需要导入不同的字符库，而且还可以多种方式显示字符，非常适用。系统采用简易RS232接口与MCU连接，可选波特率:9600，14400，19200，38400，57600，115200。数据发送过程可能产生错误、超时、溢出等，系统需制定有效的数据组织方式，使接收方能校验数据的正确性。为了能检测数据错误并能准确地识别每一个命令，使用如下的数据帧结构组织数据：每个帧的长度为512字节，数据和CRC16部分采用字符填充法来替换这两部分出现的0x55和0xAA，替换过程为:扫描数据和CRC16部分，将这两部分中出现的0x55、0xAA、0xBB，用0xBB和字符+1替代。如原始数据为:0x55、0xAA、0xBB，替换后的数据为:0xBB、0x56、0xBB、0xAB、0xBB、0xBC。
软件控制系统设计
1设计思路
软件控制系统主要完成语音存放地址的分配、语音段的组合与播放;语音信息与显示屏信息的同步、显示内容和显示方式的控制;显示当前、前次呼叫的患者号、诊室号和其它相关内容;完成实时响应各诊室呼叫请求、冲突处理、实现诊室的顺序叫号。系统语音信息采用了现场录音和语音合成两种技术。现场录音时，系统需指定ISD4004的某一地址用于存放语音;语音合成可顺序存放系统需要的内容。两者的区别在于现场录音需要去噪，而合成语音无此问题。根据呼叫的情况，软件系统根据语音存放地址调用相应的语音段并合成后播放。系统必须要保证语音信息与屏幕显示同步，才能完成正常的分诊呼叫，即要求在呼叫信息进行语音播放时，LED屏也需同步显示。主控芯片与显示模块采用串行通信方式。显示模块需要完成显示内容和显示方式的控制，根据通信协议需要有大量的数据传输，还需完成数据通信纠错等功能，处理时间较长。语音信息的合成相对较快，系统先根据呼叫情况完成与显示模块的通信，之后再处理语音信息。实验结果表明，此种处理方式可以基本保证语音与LED屏显示同步。
多个诊室同时按下呼叫键时产生呼叫冲突。呼叫冲突解决不当可造成显示语音模块与实际就诊号不同步，或者产生叫号顺序紊乱甚至丢号等情况，需要有相应的处理措施保证在冲突的情况下系统仍能正常工作。对于各间诊室的呼叫信息，系统采用类似队列的数据结构进行缓冲，即先进先出。系统为每个诊室分配1个状态变量，当该诊室呼叫时将其置为1，没有呼叫或呼叫处理完毕将其置为0。为了防止长时间呼叫产生干扰，只有在诊室状态为0时呼叫才有效。系统顺序扫描缓冲队列中的状态变量，根据状态变量完成相应处理，并保存本次呼叫信息，执行下次呼叫时，显示屏上依然提示显示本次呼叫信息。软件设计了快速增加和减小呼叫序号功能，用于应对断电或者误操作等导致的错误呼叫问题。另外系统具有防抖处理，避免按钮的误操作。
2系统软件流程
系统工作模式有录音模式、自动分诊模式、空闲模式。录音模式与其他模式之间的选择采用硬件选择，自动分诊模式和空闲模式之间的选择采用软件控制。系统软件流程如图2所示。
结束语
本文作者设计的小型自动分诊呼叫系统，采用ISD4004语音芯片及其他辅助设备完成语音处理，LED屏显示呼叫的内容。系统实现了分诊呼叫功能，根据实际需要设计了叫号设置功能，用于一些特殊情况的处理。制定了数据组织方式，能解决数据超时、溢出等错误。本系统有体积较小，价格低廉，应用灵活等特点，适合于中小型医院对于分诊呼叫的需求。系统按序自动安排病人到诊室就诊，避免发生排错号、插队等情况和混乱、嘈杂的现象，减少许多不必要的纠纷，优化工作环境，减少工作失误，提高工作效率，树立医院的良好形象，有利于提高医院的经济效益和社会效益。修改系统的语音信息就可广泛用于邮政、银行、电信以及其他行业的小范围呼叫。
对于一些特殊要求如帮助患者指定医生、优先插队、复诊召回、普通召回、转移科室并与医生信息交流、个性化显示可任意编辑的就诊序号、患者姓名、所挂科室、专家姓名等功能，系统尚未完成，为此需要设计开放式的接口，实现与其他数据库的连接，形成智能化的网络管理;为了减少布线，还可以采用无线控制。