Thiết kế hệ thống báo khẩn trong bệnh viện dùng cho bệnh nhân

1 MỤC LỤC MỤC LỤC ..................................................................................................................................1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................................2 CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG VỚI YÊU CẦU THỰC TẾ VÀ XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN.............................................................................................3 I. MÔ HÌNH CHUNG CỦA CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN ..............................................3 II. YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN CHO CÁC BỆNH VIỆN Ở VIỆT NAM.......................................................................................................................................4 III. CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG .................................................................5 IV. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CỦA ĐỀ TÀI NÀY ..............................................................6 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP GIỮA CÁC PHẦN TỬ ...............8 I. CÁC LIÊN KẾT CÓ TRONG BKFET_NURSECALL .....................................................8 II. LIÊN KẾT GIỮA NÚT BẤM VÀ TRẠM GỘP ĐẦU PHÒNG ......................................8 III. LIÊN KẾT GIỮA TRẠM GỘP VÀ TRẠM TRUNG TÂM............................................9 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỦA CÁC MODUL........................................................................11 I. CÁC MODUL PHẦN CỨNG CÓ TRONG BKFET_NURSECALL..............................11 II. MODUL TRUYỀN NHẬN KHÔNG DÂY ....................................................................13 III. MODUL CÔNG SUẤT ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐẦU PHÒNG ........................................14 IV. KHỐI ĐÀM THOẠI ......................................................................................................14 V. TRẠM GỘP.....................................................................................................................20 VI. MODUL TRẠM TRUNG TÂM ....................................................................................22 VII. MODUL BẢNG LED HIỂN THỊ.................................................................................23 VIII. CHƯƠNG TRÌNH PHẤN MỀM CỦA CÁC IC.........................................................24 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HÌNH ẢNH SẢN PHẨM DEMO.............................................26 I. KẾT QUẢ .........................................................................................................................26 II. MỘT SỐ HÌNH ẢNH......................................................................................................26 III. KẾT LUẬN ....................................................................................................................26 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................27 2 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các hệ thống hỗ trợ việc chăm sóc bệnh nhân cũng phát triển không ngừng và đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả chăm sóc của các bác sỹ và y tá đối với người bệnh. Vai trò của các hệ thống báo khẩn đó là cho phép bệnh nhân báo thông tin yêu cầu kịp thời khi cần mà không phải luôn túc trực cạnh bệnh nhân. Như vậy có nghĩa là bệnh nhân luôn được chăm sóc mà không phải yêu cầu lượng phục vụ nhiều. Nó làm cho việc chăm sóc bệnh nhân đỡ mệt mỏi hơn. Hiện nay, ở các nước tiên tiến, hệ thống báo khẩn cho bệnh nhân là một hệ thống bắt buộc. Hệ thống này nó có cấu hình rất đa dạng từ chức năng tối thiểu đến phức tạp. Ví dụ như các hệ thống cho phép bệnh nhân khi bấm nút yêu cầu thì thông tin đó sẽ được truyền lên phòng y tá, để được thông báo chỉ bằng âm thanh hay ánh sáng. Nhưng cũng có hệ thống phức tạp hơn như cho các thông tin yêu cầu từ bệnh nhân sẽ được được thông báo bằng máy tính, các cuộc gọi được lưu trữ lại dùng cho mục đích quản lý, hệ thống có chức năng liên kết với các mạng bên ngoài. Hoặc có những hệ thống cho phép bệnh nhân và y tá có thể đàm thoại trực tiếp… Các hệ thống nhập ngoại được lắp đặt ở các bệnh viện lớn của Việt Nam hiện nay thường chỉ có cấu hình tối thiểu. Bên cạnh đó, khi ứng dụng vào các bệnh viện do nhà sản xuất xa nơi sử dụng nên một số tính năng vẫn còn chưa phù hợp, gây ra những khó khăn trong quá trình triển khai, vận hành và bảo dưỡng. Hệ thống báo khẩn cho bệnh nhân được thiết kế và chế tạo dựa trên những tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ cao của một số nước trên thế giới. Ở nước ta, việc thiết kế chế tạo hệ thống báo khẩn vẫn còn khá mới mẻ, cho dù đã có một số vị đơn khảo sát nhưng chưa đưa ra được một hệ thống hoàn chỉnh có cấu hình phong phú nào, để chế tạo, sản xuất, và thương mại hóa rộng rãi. Các bệnh viện và cơ sở y tế trong nước phải nhập hệ thống này này từ các hãng sản xuất nước ngoài với giá thành rất đắt, nhưng hiệu quả đầu tư không cao. Việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống báo khẩn cho bệnh nhân là vô cùng cần thiết nhằm đáp ứng chiến lược quốc gia về trang thiết bị y tế phục vụ nhu cầu trong nước. Mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống báo khẩn với cấu hình phong phú, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và các tiêu chuẩn an toàn trong y tế. Sản phẩm tạo ra có khả năng thay thế các hệ thống nhập ngoại và tạo điều kiện triển khai rộng rãi hệ thống báo khẩn cho các bệnh viện trong cả nước. 3 CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG VỚI YÊU CẦU THỰC TẾ VÀ XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN I. MÔ HÌNH CHUNG CỦA CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN Nhiệm vụ của hệ thống báo khẩn là truyền thông tin từ nơi yêu cầu đến nơi xử lý yêu cầu nhanh nhất có thể. Đối với hệ thống báo khẩn dùng cho bệnh nhân thì nơi yêu cầu là bệnh nhân, còn nơi xử lý yêu cầu là y tá, bác sỹ, và người nhà bệnh nhân. Việc sử dụng các hệ thống báo khẩn cho phép giảm bớt việc phải thường xuyên phải túc trực cạnh bệnh nhân của người chăm sóc. Các yêu cầu từ bệnh nhân có thể ở nhiều vị trí khác nhau trong cùng một đơn vị điều trị, và các yêu cầu cũng có nhiều loại khác nhau như: Yêu cầu khẩn cấp cần được ưu tiên, hoặc yêu cầu thường, ... Do đó hệ thống báo khẩn cần phải chỉ rõ vị trí cũng như loại yêu cầu khi có. Phòng Bệnh nhân Phòng Bác sỹ Phòng Y tá trực Hình 1: Hệ thống báo khẩn trong bệnh viện Để đưa ra một mô hình chung của một hệ thống báo khẩn chúng tôi đã khảo sát các mô hình báo khẩn cho bệnh nhân của nước ngoài. Thấy rằng: Những phần tử bắt buộc phải có đó là giao diện bệnh nhân, mạng truyền thông tin, khối xử lý trung tâm và thiết bị báo hiệu. Tùy theo cấu hình phức tạp hay đơn giản mà một số phần tử có cấu trúc khác nhau, và có thể thêm vào hay bỏ bớt đi. Thông tin yêu cầu cũng có thể được xử lý khác nhau như hiển thị bằng bảng LED (bên cạnh có dán số hiệu vị trí) và báo âm thanh (với nhạc hiệu khác nhau). Hoặc có thể được lưu trữ lại làm căn cứ cho các công việc quản lý đánh giá chất lượng phục vụ, hay thu phí phục vụ, … 4 Từ các phân tích trên ta có thể thấy mô hình chung của một hệ thống báo khẩn như dưới đây: Hình 2: Mô hình chung của các hệ thống báo khẩn II. YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN CHO CÁC BỆNH VIỆN Ở VIỆT NAM Để thực hiện đề tài này chúng tôi đã đến một số bệnh viện như: Bệnh viện Việt Tiệp Hải Phòng, bệnh viện Bạch Mai Hà Nội, bệnh viện Bưu Điện, … để tiến hành khảo sát các điều kiện thực tế. Dựa vào các kết quả khảo sát thu được chúng tôi nghiên cứu xây dựng hệ thống Báo khẩn dùng cho bệnh nhân với các tiêu chí: Thuận tiện cho người sử dụng, tin cậy, giá thành hạ, dễ dàng nâng cấp, dễ dàng sửa chữa và bảo dưỡng và trong thiết kế sẽ ứng dụng các công nghệ số tiên tiến. Để việc thiết kế đặt các mục tiêu đề ra, chúng tôi đã tổng kết một số yêu đối với hệ thống Báo khẩn của bệnh viện như sau: • Yêu cầu từ phía bệnh nhân: Có thể gọi Y tá, Bác sỹ, Người nhà khi cần thiết ngay tại giường bệnh bằng nút bấm, có thể đàm thoại với các y, bác sỹ khi cần. Giao diện phải thuận tiện, tin cậy, dễ dàng trong khi sử dụng. • Yêu cầu từ phía y tá: Xác định được bệnh nhân ở giường nào, phòng nào gọi, có khả năng đàm thoại với từng bệnh nhân, thuận tiện trong công việc đáp ứng các cuộc gọi. • Yêu cầu từ phía bác sỹ quản lý: Cho phép thiết lập các dịch vụ cho giường có yêu cầu, quản lý được cuộc gọi của bệnh nhân, lưu lại được nhật ký các cuộc gọi, sắp xếp để thuận tiện cho bác sỹ khi kiểm tra. • Yêu cầu từ phía bệnh viện: Dễ dàng trong khi lắp đặt hệ thống, hệ thống chạy ổn định, giá thành và chi phí có thể chấp nhận được. 5 III. CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG Qua phân tích các yêu cầu cũng như các điều kiện thực tế ở Việt Nam đối với hệ thống Báo khẩn, chúng tối đưa ra cấu trúc của hệ thống sẽ bao gồm các khối sau đây: • Khối giao diện bệnh nhân: Cho phép bệnh nhân thông báo khi có yêu cầu. Khối báo hiệu của một phòng bệnh nhân có các chức năng: Tập trung các yêu cầu của bệnh nhân trong phòng đó, báo bằng đèn sáng tại cửa phòng khi trong phòng có yêu cầu. Trong thực tế khối này còn có yêu cầu là có khả năng giúp bệnh nhân đàm thoại trực tiếp với bác sỹ hoặc y tá trực để trao đổi hoặc họi các vấn đề quan tâm trong quá trình điều trị. • Khối báo hiệu y tá: Báo hiệu cho y tá biết được vị trí phòng, giường và yêu cầu của bệnh nhân. Và đàm thoại với bênh nhân một cách riêng biệt, nhằm mục đích nhắc nhở hoặc trả lời bệnh nhân trong quá trình theo dõi khi cần thiết. Các khối có thể liên kết với nhau theo phương thức không dây hoặc có dây. Hệ thống dùng dây: • Có cấu hình dạng Bus: Với cấu hình này thì các trạm tại phòng bệnh nhân được nối với nhau theo một trục và nối tới trạm Trung tâm. Ưu điểm của hệ thống này là việc lắp đặt ít phức tạp. Với mục đích chỉ báo thông tin yêu cầu thì hệ thống này rất phù hợp. Tuy nhiên, khi hệ thống này nâng cấp lên khả năng có thể truyền thoại thì yêu cầu kỹ thuật phức tạp hơn các hệ thống khác. • Có cấu hình dạng Sao: Với cấu hình này thì các trạm tại phòng bệnh nhân được nối trực tiếp tới bộ Trung tâm. Ưu điểm của hệ thống này các phòng hoạt động độc lập với nhau. Khi nâng cấp thêm tính năng thoại cho hệ thống rất dễ dàng. Tuy nhiên hệ thống này lại phức tạp khi triển khai và rất cồng kềnh. Hệ thống không dây: Liên kết theo cách này thì các trạm trong hệ thống đều phải có bộ thu nhân tín hiệu RF và xử lý các tín hiệu đó. Các trạm nếu muốn liên lạc với nhau sẽ thông qua tín hiệu RF. Ưu điểm của hệ thống dễ dàng khi lắp đặt bảo dưỡng, vận hành. Nhưng yêu cầu cao về công nghệ, không phù hợp với làm đơn chiếc, giá thành cao dễ đẩy người sử dụng chọn biện pháp thay thế khác đơn giản hơn nhưng vẫn có tính năng tương tự. 6 IV. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CỦA ĐỀ TÀI NÀY Sau khi tiến hành các tìm hiểu công nghệ, thử nghiệm với các modul chức năng nhỏ chúng tôi đã so sánh và đưa ra một cấu hình của hệ thống có tính khả thi nhất. Cấu hình có các tính năng và ưu điểm sau như: • Sử dụng cả hai loại nút bấm cố định và nút bấm di động (không dây). • Báo được vị trí có yêu cầu (báo sáng tại phòng bệnh nhân và báo vị trí giường và phòng bằng đèn LED chỉ số). Có khả năng thiết lập mức độ ưu tiên của từng vị trí giường bệnh nhân. • Có khả năng đàm thoại giữa bệnh nhân và bác sỹ một cách dễ dàng. • Có khả năng mở rộng để nâng cao một số tính năng như; Quản lý cơ sở dữ liệu các thông tin yêu cầu về thời gian - số cuộc nhỡ trên máy tính PC. Có thể quay số gửi tin nhắn đến người nhà bệnh nhân khi cần. • Dễ dàng triển khai, vận hành, và lắp đặt. • Giao diện người dùng đơn giản thuận tiện. • Giá cả thấp hơn nhiều so với hệ thống ngoại nhập. Hệ thống này chúng tôi đặt tên là BKFET_NURSECALL. Hình 3: Mô hình cấu trúc của BKFET_NURSECALL Trong hệ thống này chúng tôi dùng cấu hình mạng sao cho các nút bấm ở trong phòng, tại mỗi phòng và bàn y tá trực tích hợp các modul cho phép đàm thoại theo công nghệ số, và cấu hình mạng bus cho các bộ gộp dữ liệu tại đầu phòng. Hoạt động của hệ thống có thể mô tả như sau: Yêu cầu báo khẩn của bệnh nhân sẽ được chuyển từ nút bấm tới các bộ gộp đầu phòng để báo đèn tại đầu phòng và chuyển lên trạm trung tâm qua một 7 bus chung. Tại trạm trung tâm, thông tin yêu cầu sẽ được xử lý để báo hiệu vị trí và loại yêu cầu cho y tá trực biết. Và thông tin này có thể tiếp tục được đưa lên máy tính để lưu trữ và xử lý tiếp. Yêu cầu đàm thoại: Khi bệnh nhân có nhu cầu đàm thoại, hệ thống sẽ tự động xử lý phân phối tài nguyên để cho phép kết nối một kênh đàm thoại hai chiều giữa bệnh nhân và y, bác sỹ. Nếu trong trường hợp khẩn cấp hệ thống có thể kèm các chức năng như gửi thông tin vị trí của yêu cầu đàm thoại. 8 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP GIỮA CÁC PHẦN TỬ I. CÁC LIÊN KẾT CÓ TRONG BKFET_NURSECALL Từ sơ đồ cấu trúc của hệ thống mà chúng em lựa chọn thiết kế, chúng em đưa ra mô hình đơn giản của hệ thống như sau: Hình 4: Các loại liên kết chính trong hệ thống Trong hệ thống BKFET_NURSECALL có 2 liên kết chính: 1. Liên kết giữa các nút bấm có dây và không dây với trạm gộp. 2. Liên kết giữa các trạm gộp và trạm trung tâm. Do modul đàm thoại được tích hợp luôn trên trạm gộp nên không tách ra thành một liên kết. Các liên kết này có phương thức trao đổi thông tin khác nhau và tuân theo các chuẩn hỗ trợ giống nhau và khác nhau. Chúng em sẽ trình bày kỹ hơn trong các phần dưới đây. II. LIÊN KẾT GIỮA NÚT BẤM VÀ TRẠM GỘP ĐẦU PHÒNG Để bệnh nhân có thể thông báo yêu cầu thì bệnh nhân phải bấm một nút bấm ở gần giường bệnh nhân. Nút bấm cho bệnh nhân trong hệ thống BKFET_NURSECALL có hai loại đó là: Nút bấm có dây và không dây. Nút bấm có dây được nối trực tiếp bằng dây dẫn đến bộ gộp đầu phòng. ID của mỗi vị trí được đánh số bằng 8 bit. Trong đó có 5 bít dự trự và 3 bít sử dụng để đánh địa chỉ riêng biệt của các vị trí nối dây (như vậy mỗi bộ gộp hỗ trợ 8 nút bấm có dây). Định dạng của dữ liệu: B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 x x X x x G G G 9 Đối với nút bấm không dây, do vị trí không cố định nên sử dụng 12 bit để mã hoa ID của nút bấm đó. Trong đó 8 bít đầu là địa chỉ tương ứng của bộ gộp đầu phòng, 4 bít sau tương ứng với số hiệu của nút trong phòng đó. Các nút chỉ truyền được thông tin cho bộ gộp nào đó khi 8 bít đầu có giá trị tương ứng với 8 bít địa chỉ mà bộ gộp hỗ trợ. Định dạng của dữ liệu: B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B 10 B 11 R R R R R R R R G G G G Sau khi các nút được kích hoạt thì các giá trị ID này được phân giải có thể bằng phần mềm (nút cố định), và bằng phần cứng vơi nút bấm không dây để tách lấy giá trị cần thiết. Giá trị đó sẽ được tổng hợp để chuyển tiếp. III. LIÊN KẾT GIỮA TRẠM GỘP VÀ TRẠM TRUNG TÂM Gửi thông tin vị trí yêu cầu Trong hệ thống BKFET_NURSECALL, trạm trung tâm liên kết với tất cả các trạm gộp thông qua một bus chung. Các trạm gộp được định sẵn một địa chỉ. Dữ liệu được truyền nối tiếp trên bus. Để tránh xung đột trong quá trình truyền nhận thông tin và do đặc trưng của hệ thống chúng tôi dùng mô hình hỏi và trả lời. * Quá trình hỏi: Trạm trung tâm liên tục gửi lần lượt địa trị của các trạm lên bus chung. Giá trị này sẽ được truyền tới tất cả bộ gộp. Tại các bộ gộp sẽ so sánh địa chỉ mà trạm chủ gửi tới để biết mình có được chiếm dụng bus hay không. Sau khi được chiếm dụng bus truyền lên thì nó có thể gửi dữ liệu lên trạm trung tâm khi có nhận yêu cầu được từ nút bấm. Còn khi không có dữ liệu thì bus đó được giải phóng cho trạm gộp khác sau một khoảng thời gian nhất định. Định dạng của dữ liệu hỏi: B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 x x X x R R R R D Trong đó: Ký hiệu Chú thích X Các bít dự trữ D Bít cho phép kết nối đàm thoại R Các bít mã hóa địa chỉ phòng 10 * Quá trình trả lời: Sau khi có dữ liệu cần chuyển lên, bộ gộp sẽ chờ gọi đến địa chỉ của mình. Và khi nhân được địa chỉ cho phép chiếm dụng bus nó sẽ gửi dữ liệu lên trạm trung tâm. Khi trạm gộp đã gửi dữ liệu cuộc gọi thường lên mà không nhận được tín hiệu đáp ứng từ nút ấn khi người chăm sóc đến (không nhận được đáp ứng chăm sóc khi có yêu cầu), thì hệ thống sẽ hủy cuộc goi đó bằng mã cuộc gọi nhỡ sau một khoảng thời gian nhất định. Định dạng của dữ liệu trả lời: B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 V V V V V V T T D Trong đó: Ký hiệu Chú thích Các bít mã hoá vị trí giường gọi. Với phiên bản sự dụng 1 Byte cho thông tin cuộc gọi sẽ có tối đa 64 giường bệnh trong hệ thống. T Các bít mã hóa trạng thái cuộc gọi. Với các giá trị của TT 00 : Cuộc gọi thường 10: Cuộc gọi khẩn cấp 01: Cuộc gọi nhỡ 11: Cuộc gọi được đáp ứng D 1: kết nối đàm thoại 0: không đảm thoại Thông tin đàm thoại Tín hiệu thoại được bộ biến đổi tương tự - số lấy mẫu liên tục và truyền song công giữa hai trạm (trung tâm và trạm gộp đầu phòng ) sau khi liên kết cho phép đàm thoại được thiết lập. Sử dụng một bít phụ (bit số 9 để xác định đây là dữ liệu cuộc gọi hay dữ liệu thường). Tín hiệu thoại được thực hiện nén sơ bộ bằng thuật toán xấp xỉ tuyến tính hóa từng đoạn theo chuẩn A sau khi lấy mẫu trực tiếp và trước khi truyền đi. Dữ liệu đàm thoại dạng số nhận được được tách bỏ các dữ liệu địa chỉ đi kèm rồi giải nén và chuyển qua bộ biến đổi số - tương tự để khôi phục lại âm thanh rồi khuếch đại đưa ra loa. 11 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỦA CÁC MODUL I. CÁC MODUL PHẦN CỨNG CÓ TRONG BKFET_NURSECALL Để thực hiện các chức năng của hệ thống, BKFET_NURSECALL có các modul phần cứng (phân chia theo chức năng) sau: • Giao diện bệnh nhân: Có các nút bấm không dây và nút bấm có dây. • Giao diện Y tá: Bóng đèn báo đầu phòng, bảng LED chỉ thị số hiệu, và loa. • Khối đàm thoại: Cho phép số hóa và giải số hóa các tín hiệu thoại. • Gộp yêu cầu tại đầu phòng: Bộ gộp. • Bộ xử lý các cuộc gọi và lưu trữ trung tâm: Trạm trung tâm. Để thực hiện được các môdul có chức năng như trên chúng tôi thiết các các môdul có chức năng chuyên biệt, có cấu hình đáp ứng được yêu cầu. Với sơ đồ khối như dưới đây: * Sơ đồ khối của trạm gộp đầu phòng: 12 * Sơ đồ khối của trạm trung tâm: 13 II. MODUL TRUYỀN NHẬN KHÔNG DÂY Để truyền phát tín hiệu RF, hệ thống sử dụng tần số 315 MHz, đây là tần số dân sinh (Cục tần số cho phép khai thác miễn phí). Tần số này sẽ không bị ảnh hưởng bởi các thiết bị khác, và cũng không ảnh hưởng tới sức khỏe người bệnh. Các nút bấm không dây chúng tôi sử dụng một mạch điều chế phát sóng đơn giản dùng Transistor. Tín hiệu phát ra có tần số 315MHz, công suất phát +6 đến +15 dBm. Dữ liệu trước khi truyền đi được mã hóa hởi một IC mã hóa chuyên dụng PT2262. Thời gian phát tín hiệu RF là 100 ms cho mỗi lần bấm yêu cầu hay hủy yêu cầu. * Mạch khối phát: Mạch phát (Transmitter Circuit) Mạch mã hóa địa chỉ Hình 5: Bộ phát tín hiệu không dây Để nhận được tín hiệu cao tần truyền đi, dùng một modul thu cộng hưởng với tần số 315MHz, độ nhạy thu -103dBm đến -105 dBm. Sử dụng một IC giải điều chế RF0088M. Sau khi tách được tín hiệu thì tín hiều này sẽ được đưa qua một IC giải mã chuyên dụng PT2272 để xác định xem dữ liệu gửi đến có phải là cho nó không (đúng địa chỉ chưa). Tín hiệu từ khối này sẽ được truyền tới IC ATmega16 ở bộ gộp đầu phòng. Mạch khối thu: Mạch thu (Receiver Circuit) Mạch giải mã địa chỉ Hình 6: Bộ thu tín hiệu không dây 14 III. MODUL CÔNG SUẤT ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐẦU PHÒNG Được lắp đặt tại phòng phía trên cửa phòng bệnh nhân. Khi có yêu cầu từ một trong các bệnh nhân ở trong phòng thì nó sẽ điều khiển cho một bóng điện mầu nhấp nháy, báo hiệu là trong phòng đó có yêu cầu. Đèn này sẽ nhấp nháy tới khi yêu cầu được đáp ứng hoặc hết thời gian thông báo (hủy yêu cầu). Đèn được điều khiển là loại đèn 220V/50Hz, modul này sử dụng phần tử điều khiển là BT139 có sử dụng kết hợp với triac quang MOC320 để cách ly điện áp cao với khối điều khiển. Mạch khối đệm công suất cho tín hiệu điều khiển: U3 MOC3021 1 2 6 4 R200 560 AC1 22 0V /5 0H z1 2 BT139 TRIAC AC2 J1 Tin hieu dieu khien 1 2 D EN 1 2 Hình 7: Mạch nguyên lý modul điều khiển đèn IV. KHỐI ĐÀM THOẠI Đây là khối quan trọng nhất và tạo nên sự khác biệt cũng như ưu điểm nổi bật của hệ thống này so với các hệ thống báo khẩn có cấu hình tối thiểu có tại Việt Nam. Để thực hiện được chức năng đàm thoại giữa y, bác sỹ trực với từng bệnh nhân, khối đàm thoại có khá nhiều các modul nhỏ thành phần. Sau đây là một số modul chính: Khối khuếch đại Mic Khối khuếch đại Mic có nhiệm vụ là khuếch đại tín hiệu âm thanh thu vào trực tiếp từ micro trước khi đi vào bộ khuếch đại thứ hai là một bộ khuếch đại thuật toán. Khối này là một mạch khuếch đại sơ bộ tín hiệu thu từ mic, vì vậy yêu cầu phải có hệ số khuếch đại lớn, ổn định và ít nhiễu. Phương án khuếch đại được chọn ở đây là chúng ta sử dụng một mạch khuếch đại dùng transistor. Để đạt hệ số khuếch đại lớn, chúng ta mắc mạch khuếch đại kiểu E chung thường gặp. Transistor được sử dụng là loại sẵn có trên thị trường C1815 được phân cực làm việc ở chế độ A. Mạch phân cực mắc theo kiểu hồi tiếp để ổn định điểm làm việc tĩnh, giảm ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của mạch. 15 J3 Mic 1 in 1 2 R33 18k Q1 2SC1815 1 2 3 + C21 4.7uF + C16 10uF R26 100 12V R29 4.7k R32 220k + C20 100uF R28 5.6k R37 18k Hình 8: Mạch khuếch đại Mic Trong mạch ở Hình 8, các điện trở R26, R28, R29, R32, R33 xác định điểm làm việc tĩnh cho transistor khuếch đại. Tụ C20 nối tắt toàn bộ tín hiệu xoay chiều tại điểm mắc trở hồi tiếp R32 xuống mass mà không làm thay đổi mạch phân cực một chiều, vì vậy nó có giá trị khá lớn, khoảng 100uF. Tụ C16 chuyển tín hiệu đã khuếch đại sang tầng tiếp theo và cách li một chiều, vì vậy giá trị được chọn khoảng 10uF. Khối mạch khuếch đại đệm tín hiệu Mic Tín hiệu thu từ Mic sau khi được khuếch đại bằng transistor đã có biên độ lớn hơn khá nhiều nhưng vẫn chưa đủ để đưa sang mạch lọc và biến đổi ADC. Vì vậy chúng ta phải mắc tiếp một tầng khuếch đại nữa với hệ số khuếch đại có thể điều chỉnh dễ dàng để nâng cao biên độ tín hiệu lên đủ mức cần thiết. R36 20k 1 3 2 VCC R11 2.2k + C16 10uF R10 47k R24 1M VCC + - U4A LM358 3 2 1 8 4 Hình 9: Mạch khuếch đại đệm sau mạch khuếch đại Mic Mạch khuếch đại được chọn là một mạch khuếch đại thuật toán sử dụng IC khuếch đại thuật toán LM358 (Hình 9). Đây là một IC khuếch đại khá phổ biến, có đặc tuyến khuếch đại điện áp khá thẳng, và đồng đều trong toàn bộ dải âm tần. Mỗi IC LM358 được tích hợp 2 bộ khuếch đại riêng, rất thuận tiện cho việc thiết kế thêm một mạch lọc tích cực sau đó. 16 Điện trở R24 và biến trở R36 xác định mức điện áp một chiều tại đầu vào bộ khuếch đại thuật toán. Giả thiết nếu không có các điện trở này, ta thấy tín hiệu ra từ tụ C16 có cả phần âm và phần dương được đưa vào cửa thuận, do đặc tính nguồn nuôi cho IC LM358 không phải là nguồn đối xứng, nên chỉ có phần dương của tín hiệu được khuếch đại còn phần âm sẽ bị mất. Rõ ràng khi đó tín hiệu âm thanh sẽ bị méo rất lớn. Vì vậy điện trở R24 và R36 có tác dụng cộng thêm một mức điện áp một chiều vào cửa thuận. Giá trị của chúng được chọn sao cho điện áp tại cửa thuận luôn dương ngay cả với tín hiệu âm nhất tới từ mạch Mic. Biến trở R36 dùng để tinh chỉnh mức điện áp này. Giá trị của các điện trở và biến trở khá lớn (R24 = 1M, R36 = 20k) để ít ảnh hưởng đến trở kháng của mạch. Cặp điện trở R10 và R11 dùng để làm mạch hồi tiếp và xác định hệ số khuếch đại của mạch. Bằng việc điều chỉnh tỉ lệ giá trị của cặp điện trở này chúng ta có thể dễ dàng điều chỉnh hệ số khuếch đại của mạch. Thực tế cho thấy tầng khuếch đại này cần có hệ số khuếch đại khoảng 20 lần. Vì vậy theo công thức hệ số khuếch đại của mạch: Ku = 1 + R10/R11 Nên cặp giá trị R10 = 47k, R11 = 2.2k là khá phù hợp, khi đó Ku = 19, đảm bảo cho mục đích khuếch đại. chúng ta có thể tăng, giảm tỉ lệ R10/R11 để tăng giảm độ nhạy của mạch khuếch đại nói riêng và toàn mạch khuếch đại Mic nói chung. Khối lọc thông thấp Sau khi ra từ mạch khuếch đại đệm sử dụng bộ khuếch đại thuật toán, tín hiệu lúc này đã có biên độ đủ lớn để có thể biến đổi ADC. Nhưng nếu chúng ta đưa trực tiếp tín hiệu này vào bộ ADC, sẽ xảy ra hiện tượng chồng phổ khi khôi phục lại tín hiệu. Nguyên nhân là do khi đó có cả các thành phần tín hiệu có tần số cao đi vào bộ ADC, trong khi tốc độ biến đổi ADC là có hạn và không đáp ứng được. Hậu quả của việc này là sẽ gây méo âm thanh tại đầu ra và trong trường hợp xấu có thể không khôi phục lại được âm thanh. Tần số fc của bộ lọc thông thấp được chọn càng cao, chất lượng âm thanh thu được càng tốt nhưng tốn băng thông đường truyền và gặp phải nhiều khó khăn trong quá trình lấy mẫu và xử lý. Tần số lấy mẫu tối thiểu (fsample ≥ 2fc) theo đó được lựa chọn dựa trên: Chất lượng âm thanh mong muốn • Đáp ứng của bộ ADC 17 • Băng thông đường truyền • Tốc độ xử lý của mạch Ở đây, do mạch lấy mẫu phía sau bị giới hạn về tốc độ lấy mẫu và xử lý nên tần số cắt của bộ lọc được chọn là 3.4 kHz. Để mạch lọc có độ dốc lớn tại tần số cắt, chúng ta sử dụng mạch lọc tích cực dùng khuếch đại thuật toán. Sơ đồ mạch lọc mắc theo mạch lọc tích cực Bessel như hình vẽ: Hình 10: Sơ đồ nguyên lýt mạch lọc tích cực Bessel Chúng ta có thể mắc nhiều tầng lọc nối tiếp nhau để cho độ dốc lớn tại tần số cắt và độ gợn nhỏ trong dải thông. Các hệ số k1 và k2 được cho trong bảng dưới đây. Bảng hệ số k1 và k2 tương ứng cho các tầng lọc R44 R48 C17 C18 VCC R43 R47 + - U4B LM358 5 6 7 8 4 18 Hình 11: Mạch lọc thông thấp trước bộ ADC Do không yêu cầu quá cao về chất lượng âm thanh, ở đây chúng ta chỉ sử dụng một tầng lọc tích cực mắc theo sơ đồ mạch lọc Bessel. Bộ khuếch đại thuật toán ở đây cũng dùng IC LM358 (Hình 11). Tần số cắt lựa chọn là 3.4kHz và giá trị các tụ điện, điện trở được tính toán theo các công thức trên bảng. Khối biến đổi ADC và xử lý số Đây là khối quan trọng nhất của modul thoại có các nhiệm vụ: • Biến đổi tương tự - số. • Xử lý ghép các khung địa chỉ vào dữ liệu âm thanh tốc độ cao • Truyền đi tín kiệu không đồng bộ theo chuẩn UART • Nhận tín hiệu điều khiển từ các phím ấn, điều khiển chung và điều khiển chỉ thị. Do đó, IC vi điều khiển phải là dòng IC khá mạnh về tốc độ xử lý, về tích hợp ngoại vi để có thể đáp ứng được tốc độ lấy mẫu cao, đảm bảo chất lượng âm thanh thu được. Vi điều khiển được chọn ở đây là vi điều khiển ATmega16 cho modul thoại ở đầu phòng và ATmega128 cho modul thoại ở trạm trung tâm Vi điều khiển AVR có tích hợp sẵn bên trong một bộ ADC kiểu xấp xỉ liên tiếp, đạt độ phân giải tối đa 10bit ở tốc độ lấy mẫu 15ksps (mẫu trên giây). Nhưng trong thực tế, chúng ra chỉ dùng độ phân giải 8 bit, và tốc độ lấy mẫu là 8000 mẫu/giây để tối ưu tốc độ đường truyền mà vẫn đảm bảo chất lượng đàm thoại. Khối DAC Khối DAC có nhiệm vụ khôi phục dạng tín hiệu âm thanh là tín hiện tương tự ban đầu. Đầu vào của bộ DAC là 8 bit song song của mỗi mẫu âm thanh đã được số hóa và đầu ra của bộ DAC là mức điện áp tương tự ứng với giá trị mà 8 bit của mẫu mã hóa. Bằng việc đưa ra liên tiếp các mẫu các mẫu và khôi phục liên tiếp, chúng ta sẽ thu được cả tín hiện analog như ban đầu 19 PA_4 R15 10k R22 10k R2 10k R11 10k PA_3 R12 10k R13 10k R21 10k R4 10k R5 10k + C17 10uF R25 10k R8 10k PA_2 L_out R9 10k R10 10k R14 10k PA_7 R6 10k R18 10k R19 10k R20 10k R24 10k R26 10k PA_6 R16 10k PA_1 C7 103 R3 10k R17 10k PA_0 PA_5 R7 10k R23 10k Hình 13: Mạch DAC dùng sơ đồ thang điện trở Mạch DAC ở đây được lắp theo sơ đồ thang điện trở sử dụng hai loại điện trở R và 2R. Để đảm bảo độ chính xác cho mạch, chúng ta sử dụng điện trở chính xác và tạo ra điện trở 2R bằng cách ghép nối tiếp hai điện trở R. Bằng cách này, toàn bộ mạch DAC sẽ rất đồng đều và đảm bảo khôi phục âm thanh trung thực nhất. Khối lọc thông thấp trước khi khuếch đại công suất: Hình 12: Mạch lọc thông thấp trước khi khuếch đại công suất 20 Khối này có tác dụng nối và làm phẳng các mức tín hiệu lượng tử ra từ bộ DAC chỉ đơn giản gồm một điện trở R và một tụ điện C. Giá trị của R và C được tính toán để đảm bảo tần số cắt khoảng 3.4kHz. Khối khuếch đại công suất: + C12 220uF R5 10K 1 3 2 J3 LOA1 2 12V C11 0.05uF R15 10 + - U3 LM386 3 2 5 6 1 4 8 7 Hình 14: Mạch khuếch đại công suất âm thanh Khối khuếch đại công suất dùng để khuếch đại tín hiệu âm thanh ra từ mạch DAC để xuất ra Loa. Ở đây ta dùng IC khuếch đại công suất LM386 để đảm bảo tính gọn nhẹ của mạch và cho âm thanh to, rõ ràng. Biến trở R56 dùng để điều chỉnh mức cường độ âm thanh ra Loa. V. TRẠM GỘP Nhiệm vụ của khối này đó là nhận yêu cầu từ các nút bấm, phân giải địa chỉ, chờ truyền lên trạm trung tâm, và tích hợp chức năng xử lý tín hiệu thoại. Sử dụng một IC hỗ trợ truyền thông nối tiếp MAX232, và được ghép với bộ nhận không dây. Mạch của trạm gộp đầu phòng: PC_1 R10 U1 MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7 16 15 R1IN R2IN T1IN T2IN C+ C1- C2+ C2- V+ V- R1OUT R2OUT T1OUT T2OUT VC C G N D + C13 TXD_FLAMP C18 R39 + C20 VCC PB_6 D2 TXD PB_2 J10 CON2 1 2 D6 LED R36 R R25 ADC_2 Y1 16MHz R15 10 R28 ADC_3 PB_5 + C5 10uF D8 LED J11 CON2 1 2 TXD R2 R + C15 IR_LED RXD PC_2 RESET R8 R33 R Q4 TRIAC3 2 1 R55 VCC D1 J1 CON6 1 2 3 4 5 6 R26 R50 1 3 2 R1 10k J5 CON2 1 2 12V TP3 TEST POINT 1 R3 R PB_7 RXD R48 D1 RXD_F PB_3 U6 MOC3021 1 2 6 4 D3 1 3 2 D0 + - U4B LM358 5 6 7 8 4 R42 VCC C17 J2 CON6 1 2 3 4 5 6 VCC R40 1 3 2 VCC D2 LED R12 VCC RESET DIN VCC PC_0 R52 R R46 J4 CON2 1 2 VCC PB_4 IR_LED IC1 ATmega16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 10 11 31 33 34 35 36 37 38 39 40 22 23 24 25 26 27 28 29 30 32 PB0/(XCK/T0) PB1/(T1) PB2/(INT2/AIN0) PB3/(OC0/AIN1) PB4/(SS) PB5/(MOSI) PB6/(MISO) PB7/(SCK) RESET XTAL2 XTAL1 PD0/(RXD) PD1/(TXD) PD2/(INT0) PD3/(INT1) PD4/(OC1B) PD5/(OC1A) PD6/(ICP) PD7/(OC2) VC C G N D G N D PA7/(ADC7) PA6/(ADC6) PA5/(ADC5) PA4/(ADC4) PA2/(ADC2) PA3/(ADC3) PA1/(ADC1) PA0/(ADC0) PC0/(SCL) PC1/(SDA) PC2/(TCK) PC3/(TMS) PC4/(TDO) PC5/(TDI) PC6/(TOSC1) PC7/(TOSC2) AVCC AREF R6 VCC D2 + C6 10uF VCC RXD C2 22 - + D12 1 3 4 VCC VCC R9 R31 PB_3 J6 CON4 1 2 3 4 ADC_0 R54 R44 VCC PC_3 R45 1 3 2 + C14 PB_5 R7 C11 0.05uF INT Q1 NPN BCE TP5 TEST POINT 1 D3 + C3 10uF VCC R5 10K 1 3 2 R32 R11 R34 R P4 TEST POINT 1 R35 R PB_4 R24 R C4 104 PB_1 RXD_N ADC_2 J9 CON2 1 2 + - U4A LM358 3 2 1 8 4 R14 D0 PB_6 12 V PB_0 TXD TXD_N R56 VCC PB_7 J8 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 TP2 EST POINT 1 R41 R30 Q2 C1815 R47 + C19 PB_0 TP1 EST POINT 1 PB_5 DIN 12V + - U3 LM386 3 2 5 6 1 4 8 7 U5 LM7805C/TO 1 3 2 IN OUT G N D LAMP R43 R37 R + C8 10uF R38 U2 PT2272-L4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 16 17 18 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 VS S D3 D2 D1 D0 DINOSC2 OSC1 VT VC C PB_7 D7 LED TXD_F D5 LED + C12 220uF PB_2 TXD_N PB_6 R27 C10 103 R29 VCC D3C1 22 ADC_0 R51 1 3 2 VCC RXD_F R49 R C21 R53 R4 R + C9 10uF R57 VCC J3 CON2 1 2 VCC PB_1 RESET RXD_N VCC J7 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 + C7 10uF VCC IN T Hình 14 : Sơ đồ nguyên lý mạch trạm gộp đầu phòng 21 Hình 15: Sơ đồ mạch in Hình 16: Ảnh modul trạm gộp 22 VI. MODUL TRẠM TRUNG TÂM Trạm trung tâm có chức năng là giao tiếp với các trạm gộp, giao tiếp với máy tính, và lưu trữ dữ liệu tạm thời. Trong thiết kế sử dụng hai IC vi điều khiển Atmega 8515, một IC cấp dữ liệu thời gian DS1307, một IC lưu trữ nối tiếp AT24C256, và một IC hỗ trợ truyền thông nối tiếp MAX232. Chúng được liên kết với nhau theo sơ đồ dưới đây: Mạch của trạm trung tâm: J10 CON2 1 2 TXD_PC BG J7 CON2 1 2 PF_1 R7 PC_6 E + C3 470uF MOSI PB_2 LCD_6 R32 J1 ATmega128_A 1 3 5 7 9 11 13 15 17 2 4 6 8 10 12 14 16 18 PEN TXD0/PD0 OC3A/AIN1 OC3C/INT5 ICP3/INT7 SCK MISO OC1A GND RXD0/PDI XCK0/AIN0 OC3B/INT4 T3/INT6 SS MOSI OC0 OC1B VCC VCC RXD1 PF_7 PB_0 PB_5 BG R13 560 J13 CON6 1 2 3 4 5 6 PF_5 PD_4 PC_2 VCC RS PB_0 SCL D44 LED R18 R C R19 RESISTOR SIP 9 12 3 4 5 6 7 8 9 + - U4B LM358 5 6 7 8 4 VCC PB_0 PB_3 PC_1 LCD_6 SDA SW2 SW_2 1 4 2 3 + C6 10uF TXD1 + C9 10uF C17 C25 104 PE_3 R2 R R47 VCC PD_3 D42 LED SW3 SW_3 1 4 2 3 D43 LED R17 R R8 J4 ATmega128_D 1 3 5 7 9 11 13 15 2 4 6 8 10 12 14 16 AREF ADC1 ADC3 ADC5/TMS ADC7/TDI AD1 13_NC 15_NC ADC0 ADC2 ADC4/TCK ADC6/TDO AD0 AD2 14_NC 16_NC TXD_PCTXD0 PE_4 J6 CON4 1 2 3 4 PC_5 LED_1 FR207 VCC TXD1 C11 0.05uF 12V PC_0 PB_1 PG _ 3 VCC SCK + C8 10uF PB_6 Co VCC PE_0 L1330uH F1 2A PA_5 E PC_2 D5 LED R16 PC_0 PE_2 + - U3 LM386 3 2 5 6 1 4 8 7 PF_2 PF_4 PA_4 + C15 12VMOSI PD_5 R12 LCD_5 TP1 TEST POINT 1 R29 PB_1 J5 CON2 1 2 R31 VCC LCD_4 SCL LED_4 SCK Y1 CRYSTAL LCD_4 U9 DS1307 7 51 2 6 3 8 SQW/OUT SDAX1 X2 SCL VBAT VCC + - U4A LM358 3 2 1 8 4 + C13 TXD_ROOM RXD0 PB_7 LED_2 D45 LED PB_3 R50 1 3 2 C10 103 PE_6 SDA VCC PA_3 VCC VCC PF_3 C4 104 RXD_PC Q2 C1815 RS J15 CON16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VCC LCD_7 LCD_4 J8 CON9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 R10 R5 10K 1 3 2 PC_4 D51 LED + C14 PG_4 SW4 SW_4 1 4 2 3 R27 E R4 10 + C12 220uF PD_2 + C7 10uF 12 V LED_3 PG _ 4 D46 LED J2 ATmega128_B 1 3 5 7 9 11 13 15 2 4 6 8 10 12 14 16 OC2/OC1C TOSC1 5_NC 7_NC SCL/INT0 RXD1/INT2 ICP1 T1 TOSC2 RESET 6_NC 8_NC SDA/INT1 TXD1/INT3 XCK1 T2 + C2 1000uF PC_1 PA_2 PD_7PD_6 PF_0 R11 C18 PA_0 R35 R R48 TP2 TEST POINT 1 R49 R PC_4 PG_2 RXD1 RS RESET LED_4 PB_2 + C1 10uF PC_3 ADC_0 RXD_ROOM LCD_5 R14 J14 CON2 1 2 J18 CON6 1 2 3 4 5 6 R33 R + C5 10uF U8 LM2575/TO 1 2 3 4 5 V IN OUTPUTG N D FB ON/OFF J9 CON4 1 2 3 4 SW1 SW_1 1 4 2 3 R44 MISO PE_1 R9 VCC SCL CLK PA_6 PE_7 R15 10 U10 AT24C64 1 2 3 4 5 6 7 8 A0 A1 A2 G N D SDA SCL WP VC C R6 R28 RXD0 LED_3 VCC LED_2 TP4 TEST POINT 1 MISO J12 ISP_10 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 VCC PE_5 VCC PA_7 PD_1 J16 Nguon 1 2 VCC ADC_0 PF_6 R37 R R26 PB_4 PB_1 RXD_PC PB_3 Co J3 ATmega128_C 1 3 5 7 9 11 13 15 17 2 4 6 8 10 12 14 16 18 AD3 AD5 AD7 A15 A13 A11 A9 RD GND AD4 AD6 ALE A14 A12 A10 A8 WR VCC PC_5 TXD0 R34 10k 1 3 2 PC_7 R42 LCD_7 LCD_6 SDA PC_3 J17 CON6 1 2 3 4 5 6 VCC AREF LCD_7 - + D1002 1 3 4 VCC PC_7 VCC PB_2 PC_6 TXD_ROOM PG_1 RESET RXD_ROOM LCD_5 R24 R R41 LED_1 TP3 TEST POINT 1 U1 MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7 16 15 R1IN R2IN T1IN T2IN C+ C1- C2+ C2- V+ V- R1OUT R2OUT T1OUT T2OUT VC C G N D R1 10k R30 PA_1 PD_0 DATA R36 R R25 VCC VCC Hình 17: Sơ đồ nguyên lý của trạm trung tâm 23 Hình 18: Sơ đồ mạch in Hinh 19: Ảnh trạm trung tâm VII. MODUL BẢNG LED HIỂN THỊ Sử dụng bảng hiển thị LED 7 thanh để hiển thị vị trí yêu cầu tại phòng Y, bác sỹ trực. Trong mạch này sử dụng LED 7 thanh loại đỏ kích thước 2x3, và sử dụng IC 74LS164 làm thanh ghi dịch chứa dữ liệu hiển thị. Modul này giao tiếp với trạm trung tâm bằng 4 dây; 1 dây là nguồn VCC, 1 dây là GND, 1dây là Clk, 1 dây là Din. Mạch của modul đèn led hiển thị: 24 CLK U9 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 J6 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R4 R J5 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U10 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 VCC VCC J8 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U8 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 VCC R9 R J7 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R5 R R1 R U6 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 J2 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VCC VCC VCC U4 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 CLK VCC VCC J4 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VCC VCC VCC U2 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 U5 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 J3 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R7 R R6 R VCC CLK CLK U7 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 J9 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VCCVCC CLK Din VCC CLK R3 R R8 R J1 LE D 7 th a n h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VCC CLK U3 74LS164 1 2 8 9 3 4 5 6 10 11 12 13 A B CLK CLR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 VCC VCC CLK R2 R CLK Hình 20: Sơ đồ mạch nguyên lý Hình 21: Sơ đồ mạch in Hinh 22: Ảnh mach LED hiển thị VIII. CHƯƠNG TRÌNH PHẤN MỀM CỦA CÁC IC IC của trạm gộp đầu phòng Chương trình này được viết để nạp cho IC của trạm gộp đầu phòng. IC này có nhiệm vụ giao tiếp với các modul liên kết với bộ gộp đầu phòng (IC_ROOM) và chuyển tiếp dữ liệu cho trạm trung tâm. IC_ROOM dùng ở đây là ATmega16. 25 Nguyên lý làm việc của chương trình này là: Nhận và xử lý các yêu cầu từ các nút bấm, điều khiển các khối khác, xử lý các cuộc gọi, chuyển đổi dữ liệu/tín hiệu thoại. IC của trạm trung tâm Chương trình này được viết để nạp cho IC của trạm trung tâm. IC này có nhiệm vụ giao tiếp với các bộ gộp đầu phòng và chuyển tiếp dữ liệu cho IC giao tiếp với PC. IC_PC dùng ở đây là ATmega128. Nguyên lý làm việc của chương trình này là: Tuần tự gửi lệnh cho phép các bộ gộp đầu phòng chuyển dữ liệu yêu cầu lên. Khi nhận được dữ liệu yêu cầu từ một modul nào đó nó sẽ chuyển tiếp tới PC. Đồng thời phân giải địa chỉ đó để hiển thị hoặc tắt hiển thị trên trên bảng báo số hiệu vị trí và báo âm. Trong hệ thống có cấu hình thấp thì PC là không cần thiết. Khi nhận được dữ liệu từ nó sẽ kiểm tra trạng thái kết nối của nó với PC. Nếu có kết nối thì nó sẽ gửi dữ liệu vừa nhận được cho PC và trở về trạng thái chờ dữ liệu từ trạm gộp đầu phòng. Nếu không có thì nó sẽ đọc dữ liệu thời gian từ RTC và lưu cùng thông tin cuộc gọi đó. Xử lý điều khiển kênh thoại khi có yêu cầu đàm thoại, chuyển đổi tín hiệu/dữ liệu thoại, nén phi tuyến dữ liệu thoại để tối ưu đường truyền. 26 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HÌNH ẢNH SẢN PHẨM DEMO I. KẾT QUẢ Sau quá trình nghiên cứu dựa trên kết quả của đề tài nghiên cưu cấp bộ của Bộ môn CNĐT&KTYS, có bổ xung thêm tính năng đàm thoại hệ thống báo khẩn BKFET_NURSECALL có các tính năng sau: • Cho phép ghép nối 64 giường bệnh khác nhau. • Cho phép thông báo nhiều cuộc gọi khác nhau. • Cho phép đàm thoại trực tiếp theo địa chi ấn định chất lượng thoại đạt tương đương điện thoại. • Dễ dàng lắp đặt và vận hành nếu triển khai. • Giá thành hệ thống theo tính toán không cao, có khả năng phát triển thành ứng dụng. II. MỘT SỐ HÌNH ẢNH III. KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, nhóm đã thực hiện hết các nội dung công việc như kế hoạch đề ra. Nhóm đã tạo ra hệ thống BKFET_NURSECALL đảm bảo các tính năng như yêu cầu đề ra. Khi thử nghiệm tại phòng thí nghiệm cho những kết quả khả quan. Hệ thống được đánh giá là có triển vọng triển khai thực tế. Hệ thống đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật và các tiêu chuẩn an toàn của 27 một thiết bị y tế. Đáp ứng được các yêu cầu của thực tế khi triển khai như yêu cầu về mặt giá thành và nâng cấp các tiện ích dần dần. Hiện nay hệ thống BKFET_NURSECALL được tích hợp các tính năng một cách mềm dẻo, linh hoạt. Hệ thống rất dễ sử dụng có giao diện thân thiện và an toàn. Việc lắp đặt, vận hành bảo dưỡng sản phẩm cũng rất dễ dàng. Hệ thống có một số tính năng rất hay như: Cho phép quản lý dữ liệu các cuộc gọi trên mô hình mạng. Điều này rất thuẩn lợi cho việc đánh giá chất lượng dịch vụ, cũng như tạo cơ sở để thu phí hoạt động. Sản phẩm BKFET_NURSECALL được phát triển dựa trên nền tảng các công nghệ hiện đại. Các phần cứng được thiết kế trên nhưng dòng chíp vi điều khiển mạnh. Tất cả các yếu tố đó cho phép hệ thống có tính mở cao, rất thuận lợi khi nâng cấp sản phẩm. Tuy nhiên, sản phẩm cũng có những nhược điểm cần được đầu tư và khắc phục. Do hạn chế về thời gian cũng như kinh phí của một đề tài mà kiểu dáng mẫu mã sản phẩm chưa thỏa mãn được người sử dụng. Trong tương lai, nếu được tiếp tục đầu tư nhiều hơn thì nhóm nghiên cứu sẽ cải tiến hệ thống thành sản phẩm. Và tạo thêm các phiên bản mới hiện đại hơn như có khả năng quản lý cuộc gọi trên máy tính, có thể kết nối nhiều hệ thống báo khẩn trong bệnh viện vào một cơ sở dữ liệu chung phục vụ mục đích quản lý cũng như các nghiên cứu khác. Và nâng cấp tính năng tự động phát hiện yêu cầu, dùng cho các bệnh nhân nặng. Hệ thống có thể nối kết với các thiết bị khác trong phòng điều trị… Với những kết quả mà đề tài đạt được, phiên bản này của hệ thống BKFET_NURSECALL có khả năng ứng dụng vào thực tế. Và sản phẩm có thể tiếp tục được cải tiến để đưa ra các tiện ích cao hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đề tài Khoa học và công nghệ cấp bộ: “Hệ thống báo khẩn dùng trong bệnh viện” - Bộ môn CNĐT & KTYS 2. Digital Communication - Edward A. Lee, David G. Messerschmitt 3. Efficient C Coding for AVR - Atmel 4. Active Low-Pass Filter Design - Jim Karki 5. Programming And Customizing The Avr Microcontroller - Dhananjay V.Gadre