无线呼叫（共7篇）
无线呼叫 篇1
1、无线传感器网络介绍
1.1 研究背景及现状
无线传感器网络 (Wireless Sensor Network, WSN) [1]是集信息采集、信息处理、信息传输于一体的综合性学科。无线传感器网络可广泛应用于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域, 如受到污染、环境被破坏或敌对区域和一些临时场合, 如发生自然灾害、固定通信网络被破坏等场所。它不需要固定网络支持, 具有快速展开、抗毁性强等特点, 可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域。无线传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿热点研究领域, 是信息感知和采集的一场革命, 被认为是21世纪最重要的技术之一, 它将会对人类未来的生活方式产生深远影响。2003年2月份的美国《技术评论》 (Technology Review) 杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术, 传感器网络被列为第一;美国商业周刊认为, 传感器网络是全球未来四大高技术产业之一;美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革;2004年《IEEE Spectrum》杂志发表一期专集:传感器的国度, 论述了无线传感器网络的发展和可能的广泛应用;近几年来在美国国防部高级规划署、美国自然科学基金委员会和其它军事部门的资助下, 美国科学家正在对无线传感器网络所涉及的各个方面进行深入研究。可以预见, 无线传感器网络的发展和广泛应用, 将对人类的社会生活和产业变革带来极大的影响和产生巨大的推动。
1.2 概念
传感器 (Sensor) , 是指能够把外部物理信号转化为电信号的装置。传感器可以接有线, 也可以接无线。
传感器网 (Sensor Netorks) 通常强调是无线传感器网络 (Wireless Sensor N e t w o r k, W S N) 。传感器信息一般被认为是低速率、短距离、低功耗, 因此组网上有特殊性, 主要特征是无中心的自组织网络。
无线传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期。从2000年起, 无线传感器网络便引起了学术界、军界和工业界的极大关注。国际上开始出现一些有关无线传感器网络研究结果的报道。美国自然科学基金委员会于2003年制定了无线传感器网络研究计划, 投资3400万美元, 支持相关基础理论的研究。
无线传感器网络应用潜力巨大.可以广泛应用于军事、环境监测、智能家居[2]、健康护理[2,3,4]、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型工业园区的安全监测等领域[5]。
无线传感器网可以看成是“传感器模块+无线组网模块”共同构成的一个网络。无线传感器仅仅感知到信号, 并不强调对物体的标识和测控。无线传感网的感知更让人觉得是一个单向信息采集的网络。例如可以让温度传感器感知到森林的温度, 但并不一定需要标识哪根树木。
无线传感器网络和无线个域网 (W P A N) 、无线体域网 (W B A N) 以及其他特殊无线网络同属于常说的短程无线互联的范畴, 国际上也分属于不同的标准化组织。我国新成立的无线传感网标准组也是从802.15.4无线个域网标准组中分拆出来的。
2、无线传感器网络应用实例——医院病人无线呼叫系统
2.1 概述
传感器网络在医疗卫生和健康护理等方面具有广阔的应用前景。因此, 国内外很多机构包括国际著名的行业巨头已开始面向医疗领域对传感器网络进行研究以及产品研发。这已充分预示着传感器网络技术和产品在医疗健康领域的应用不久将成为现实。目前国内外已有多家机构在研究传感器网络在医疗行业的应用, 并已研发出相应的初级产品[3]。
病床状况事关病人的生命安全, 如何实现稳定快速地了解病床的状况是摆在人们面前一个必须解决的问题。某公司开发的医院病区无线呼叫、报警系统是采用无线单片机技术设计的低成本无线网络实用系统。
该系统采用无线双向网络通讯, 可以极低的成本, 实现医院病床液滴, 液位报警功能和病员紧急呼唤等功能;该系统由每层楼的一台主机 (PC机) 和若干在无线路由器组成的无线网络系统, 病员的无线分机组成;是一套包括双向寻呼, 微型无线传感器, 报警监控全部功能的多功能微型无线系统。
2.2 系统组成与功能
病床无线系统设备主要包括:主机、微型无线终端机、无线终端。
主机:
主机 (终端) 放置于监控室或护士值班室, 运行无线监控软件, 通过分布在全楼层的各个无线网络路由器, 24小时适时自动连续监控病员的呼叫信息。通过主控机的界面医务人员可以监测到医院各个床位的情况。
微型无线终端机:
每个病床 (员) 配备, 体积仅为85×50×20毫米, 采用图形液晶显示器, 4行×14汉字显示系统, 菜单显示, 方便病人直观地选择所要呼叫的内容, 以便医务人员及时采取措施, 节省时间。采用低功耗微处理器和低功耗无线设计技术, 电池工作可以100~200天不用更换电池。
无线终端:
考虑到医务人员可能需要不断地走动, 这套系统还可以为离开监控室的值班护士配置可随身携带的无线终端, 其基本的功能和设计与放置在病员床位上的微型终端相同。
2.3 工作原理
病床无线系统采用公司独立开发的双向无线通讯技术, 无线通讯不受医院空间设计的限制, 无线通讯的距离能覆盖整个病员区。
这套技术的基本设计主要可以用于病人呼叫主控制室要求提供紧急的医疗救助、日常的医疗服务等多种功能。由于该公司设计的无线呼叫系统是采用软件的编程完成, 可以根据具体的要求不断地添加或更新此套系统。
分机和主机可以433mhz/915MHZ/2.4ghz的无线频道进行无线网络连接, 实现病人/病床和值班护士间的无线网络联系。
2.4 主要技术指标
高性能单片式无线收发芯片, 内置高性能增强型51单片机 (4 clock) , 内带4路ADC 12bit高速采样, 单片机全速运行功耗1m A@4M。工作在1.9~3.6V低电压工作, 待机功耗2uA, 全部高频元件集成;最大发射功率+10dBm, 高抗干扰GFSK调制, 速率100kbps, 独特的载波监测输出, 避免无线通信碰撞;地址匹配输出, 易于点对多点无线通信设计;就绪输出, 便于节能设计, 满足低功耗设计。
2.5 主要优点
1) 可靠的双向无线通讯, 保证值班护士对病房进行自动化连续监控;
2) 采用无线单片机的设计, 大大降低系统设计成本;
3) 采用无线网络通讯拓扑, 大大加强通讯距离和通讯可靠性。
3、结束语
随着技术的发展, 无线传感器网络将逐渐被实际应用于医疗领域。本文给出的实例将成为无线传感器网络在医疗行业应用的典型, 具有很好的代表性。
无线传感器网络在医疗领域中潜在的应用还有很多, 未来的发展方向是在家中、医院实现全面传感器网络覆盖。实现无处不在感知, 使得每个人时刻处于健康监测网络的呵护中, 使得全人类的健康水平大幅度地提高。
参考文献
[1]任丰原, 黄海宁, 林闯.无线传感器网络[J].软件学报.2003, 14 (7) :1282-1291
[2]A Mainwaring, Polastre, R Szewczyk, et al.Wireless Sensor Networks for Habitat Monitoring[A].In:D Culler Proceedings of First ACM International Workshop on Wireless Sensor Networks&Applications.USA:ACM press, 2002.88-97.
[3]邹焱飚, 谢存稽.基于家庭的远程健康监护系统进展[J].计算机工程与应用.2005, 41 (10) :30-34
[4]Bashshur RL, Telemedicine and Health Care[J].Telemedicine Journal and e-Health.2002, 8 (1) :5-12
[5]I.F.Akyildiz, W.Su, Y.Sankarasubramaniam.Wireless sensor networks:a survey[J].Computer Net works.2002, 38 (4) :393-422.
无线呼叫 篇2
据最新数据统计,我国有老年人一亿多人，空巢老人有二千五百多万。呼叫器的问世，不仅为老人的生命安全提供了一道保护线。同时，又解决了老人子女的后顾之忧，为创建稳定、和谐的社会提供了有力的保证。现在的养老院、干休所、敬老院等多种适合老人居住的地方都安装了老人呼叫系统，为的就是能为老人提供更好的生活环境，为老人的生命健康带来有效的保障，为广大子女解忧排难，为社会减轻压力。这就是新时代高科技的发展，给人们生活带来的改变。
“老人呼救通“，“养老院平安钟系统”，是独居老人、空巢老人随身携带、挂在胸前的一种呼叫器或遥控装置。老人紧急呼叫系统是指，老人一旦面临突发疾病、遭遇险情等“紧急情况”，只需要按动“平安钟”的呼叫器或挂在胸前的遥控按钮，就可与社区服务中心联系，获得救助。老人急救呼应系统中，即使老人无法言语，接线员也可以通过电脑上弹出的老人资料，了解到老人的资料，及时与120和负责照顾老人的服务员或义工取得联系，给予老人紧急救护。
敬老院老人呼叫器使用的好处：
养老院集养老、医疗和疗养于一体，除了常规的床头或房间呼叫外，还要有紧急呼叫设备，确保得到不间断的及时的呼叫响应。
1.无线呼叫设备，无需布线，安装维护简单，科技创新产品，性价比高；
2.不但可以解决床头和卫生间呼叫，还可解决卫生间、活动室等处的紧急呼叫；
3.值班人员随身携带信息机，大大提高工作效率，降低重大事故发生的几率；
4.可实现呼叫数据的查询和确认，利于明确责任，避免造成不必要的纠纷；
5.增加老人及其亲属的安全感，提高入住率，增加经营者收益；
6.增加经营特色，提高行业竞争力。
养老院之所以大费周章的建立老人呼叫系统，为的就是能为老人的生活安全提供更好的保障，不会辜负广大子女对养老院的厚望，更能让老龄化社会的老人得到安置，有一个贴身的住所，健康快乐的度过晚年。
病区护理站无线呼叫系统的设计 篇3
病区护理站传呼系统作为医院病房的必备设备,为方便患者和医护人员的及时联系,提高医疗服务质量,起着极其重要的作用。当前传呼系统的安装配制一般为每个病床边安装一个呼叫开关,在楼层的护理站中安置一个终端显示器。当患者有服务要求时按下开关,护理人员通过终端的蜂鸣提醒声及显示的床位号进行及时的治疗护理工作。由于日间护理人员较多,因此患者的呼叫一般能得到及时有效的应答。但是,中午和晚上常常只有1~2名护士值班,当护士到病室内进行治疗护理,如为患者吸痰等操作,现病室的隔音较好,再加上吸痰器和其他仪器发出的噪声,如果此时有其他患者有紧急呼叫,值班护士将有可能听不到呼叫器的蜂鸣声,患者家属也不能及时找到病房内的当班护理人员。因此,对于危急患者的呼叫会造成时间延误而得不到及时抢救。病房无线呼叫系统是对原呼叫终端进行改造,通过无线方式,将呼叫信息发到护理人员随身携带的小接收机上,有床号和声音提示。这样值班护理人员不管在病区内的任何位置,都能随时接收到患者的呼叫信息,弥补当前医用传呼系统的不足,可对任何型号的传呼系统进行改进。另外,为了不影响患者休息,晚上值班护士将接收机带在身边,把护理站传呼器的蜂鸣器关掉,保持病区安静。
2 系统硬件设计方案
考虑到医院患者呼叫系统要进行床位号的无线传送与显示,决定采用调频数据传送模块JZ871。JZ871采用FSK GFSK调制方式,采用高效通信协议,最大视距传输距离为800 m,可设定16个信道可靠工作,可满足同一大楼16个护理站同时应用。信息处理部分采用小型单片机STC12C5410AD,不但能在线编程调试,而且内带A/D转换,可用于电池电压测量显示。
为了增加数据发送接收的可靠性,在发送呼叫床位号码时进行了特定的编码,其中包含起始位、数据位、校验位、结束位共四位数据。在呼叫系统接收机中,单片机对接收到的数据信息进行了校验,保证了数据传送的正确性。病房无线呼叫系统发送及接收电路设计方案如图1。
2.1 呼叫信息发送电路的设计
呼叫信息发送电路由单片机串口接收原终端的病床号数据,在进行数据统一编码后成为一帧包含4个字节的信息数据从串口送入JZ871模块,然后由模块采用调频方式发送。单片机STC12C5410AD具有在线编程功能,因此电路中设计了RS-232电平转换接口,可用计算机的串行口直接将程序下载到单片机中。呼叫信息无线发送原理电路见图2。
2.2 呼叫信息接收电路的设计
呼叫信息接收电路采用低功耗省电设计。单片机从数传模块串口收到帧数据后,对第二字节的数据和第三字节进行异或求和校验,若数据正确则进行显示并开蜂鸣器提醒。显示电路采用液晶显示器12232F,具有背光控制及中文显示功能;电源电路对9V叠层电池进行稳压,采用低压差的串联稳压电路LM2940-5,可延长电池的使用寿命;RS-232电平转换电路用于程序的调试与下载。图3为呼叫信息接收电路原理图。
3 系统主要程序的设计
3.1 信息发送程序的设计
发送程序主要完成“床位号”的无线正确传送,另外为了在工作状态下正确判断发送及接收系统是否正常工作,在无服务呼叫时发送电路也会间隔发送一个特定的字符码,供接收电路接收并标志“工作正常”的状态。本系统程序中约定如下:(1)在无呼叫服务时,每隔1秒时间发送一个测试字符码“A”,当有呼叫服务时发送正常的“床位号”数据。(2)一帧数据的约定方式为:起始位(00H)-数据位(床号号)-校验位(将数据位取反)-结束位(01H)。
以下为帧数据发送子程序,“床位号”数据在A寄存器中。
3.2 信息接收程序的设计
3.2.1 无线数据接收处理程序
信息数据接收程序采用串行中断接收方式,每次接收的帧数据约定为4个字节,当收到第一个数据时与约定数“00H”比较,若相同则开始接收有效数据。在收到数据“01H”时结束接收,然后将收到的第二个数据与第三个数据进行异或加,若结果数为“FFH”则说明数据正确有效,否则为无效数据。图4为信息接收器主程序处理流程图。
3.2.2 液晶显示程序
12232F液晶显示器的操作主要由初始化程序、写命令程序、写数据程序等组成。初始化程序主要负责上电时的液晶显示区清除、功能设定、地址归位、开关显示、设定显示地址等;写命令程序和写数据程序都需发3个字节给12232F,3个要发送的字节组成如下:
(1)第1个字节:写命令时为F8H,写数据时节为FAH。
(2)第2个字节:由需写入的命令(或数据)字节的高4位(组成字节的高4位)及4位0(组成字节的低4位)组成。
(3)第3字节:由需写入的命令(或数据)字节的低4位(组成字节的高4位)及4位0(组成字节的低4位)组成。
在写命令或数据时,先发第1个字节,然后再发第2、第3字节,发送时高位先发,在移位时钟的作用下逐位移入液晶显示器。12232F液晶显示器的读写操作时序图如图5。
4 测试性能
(1)接发距离:在12层大楼内任一护理站桌台上放置发射器,在大楼所有房间内均能收到正确的信号数据(串口波特率1 200,空中波特率9 600)。
(2)抗干拢性能:将信道频率最近的接收及发射器放置在同一地点,采用连续发送模式,各接收机均能正确接收各自的信号。
(3)消耗功率:发射器为5 V/50 m A;接收机为9 V/60 m A。
5 结论
病房无线呼叫系统是完善原医用传呼系统的改进设计,具有低成本、多信道、高可靠、设计简单等优点,值班护理人员能随身携带病室呼叫信息接收机,不管在护理站内的那个病室都能随时接收到患者的呼叫信息,提供迅速及时的治疗和护理,提高患者对护理工作满意度;中午和夜间还可将病区护理站传呼系统的提示声音关闭,有利于患者休息。在实际医院使用中效果良好,受到了患者的好评。
参考文献
[1]王树彬,李树华.LED显示屏无线数据传送控制器的设计[J].内蒙古大学学报:自然科学版,2004,35(3):340-343.
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[3]杨志远,徐振林.电力参数的数字化测量和无线数据传送[J].电测与仪表,2005(4):34-37.
[4]安博文,孟桂菊.基于DSSS技术的无线数据传送[J].现代电子技术,2004(18):4-9.
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[6]宋军罡.将基于PIC16C57的解码器应用于病房呼叫系统[J].医疗卫生装备,2004,25(1):20-21.
无线呼叫 篇4
关键词：无线移动网,呼叫接纳控制,模型
无线移动网络的发展方便了人们的生活, 为了使人们的生活更加的便利, 无线移动网络正在原有业务的基础上开发更多的业务, 或者将原有业务进行升级, 呼叫接纳控制就是一种在原有业务上升级的业务。为了使呼叫接纳控制更能适应现代社会的发展, 笔者在此就总结了无线移动网中的呼叫接纳控制模型。
1 与适应性带宽分配相融合的模型
因为当前的无线网资源并不丰富, 为了解决这一问题, 适应性带宽这个理念产生了, 而这里所说的适应性简单的说就是如果现在拥有的带宽与用户需要的最小带宽相比还要少很多时, 那么, 就要检查一下小区中的基站, 看看基础的连接是否正常, 呼叫是否正常, 有没有出现降级的现象, 如果呼叫被降级, 尽管呼叫速率非常低, 但是能够保证比所需的最低速率要高一些, 这样就可能将不使用的一小部分带宽, 用作接入呼叫使用。之后小区基站就可以利用新的带宽对原有数据库进行有效的更新, 这样更新数据库是否原因接受上述的呼叫请求, 就要看基站目前应用的带宽。经过相关事件表明, 如果利用多媒体, 那么, 容忍性能非常好, 对于短时间出现的波动能够快速的适应, 而主要采用的工具就是编解码器或者视频流等。所以, 可以充分利用多媒体这种优势, 提升无线网的性能, 尤其是在容量方面。
利用多媒体来完成呼叫控制, 也传统的方法有很多的优势, 比如传统的方法在信道被占用之后, 就不能接纳呼叫, 而多媒体就不一样, 如果出现信道全部占用, 但是接收到呼叫请求的现象, 第一步要做的就是查看基站连接是否正常, 然后再查看基站有没有能够降低的带宽, 如果有, 就可以对其进行降级, 将多出的带宽用于接纳呼叫, 如果没有才拒绝接纳呼叫。
在这种模型中, 应用层的作用很大, 为了能够让其有更多的时间适应带宽的变化, 通常情况下, 都是通过多级借用带宽的方法。很多的专家学者都对这种方法进行了有效的研究分析。虽然使用这种方法有很多的优势, 但是也要注意因为如果随意或者多次对连接中的服务质量进行降低, 会引起用户的不满, 进而不再使用该网络系统, 这样就会给企业带来信誉和经济上的损失。所以说, 如何将用户的利益和企业的经济效益有效的结合起来, 达到最佳平衡点, 是目前需要研究和解决的主要问题。
2 队列和适应性带宽相结合的CAC模型
上文中, 笔者谈到如果基站的信道全部被占用, 而且带宽也没有可以降低的, 这时就不能接纳呼叫, 但是往往会出现这样的情况, 就是呼叫刚刚被拒绝, 基站中的带宽马上就可以降级了, 有了剩余的资源, 但是也不能接纳呼叫了, 再加之, OC本身的敏感性就不强, 而且HC在切换呼叫的过程中本身就要消耗一定的时间, 在这段时间中很可能就有新的呼叫, 但是却不能接纳, 所以在这种状态下, 引进一定的缓冲机制是非常有优势的, 这就大大降低了呼叫堵塞的机率, 而且多媒体本身也有很强的适应性, 所以引进一定的缓冲机制很有作用。
将这一机制引入到无线移动网中, 得到了很多专家学者的支持, 并且对其进行了有效的研究。在个人通信服务 (PCS) 网中引入缓冲呼叫请求的机制, 并采用等待超时的办法进行仿真, 他们发现呼叫请求缓冲对超时分布不敏感, 但这一结论可能只对特定的网络负载有效。很多专家学者又提出一种新的用来缓冲切换呼叫的多队列机制, 并考虑两种服务类型 (语音和数据) 和两种用户移动性 (高移动性和低移动性) 。通过选择在队列中的最小等待时间和采用基于延迟的优先级队列 (DDPQ) , 与FIFO方法相比, 切换丢弃率减少40%。但相关学者并未对新到呼叫作任何考虑。也有学者研究了切换呼叫在缓冲区中的实际等待时间和新到呼叫的实际接入时间 (holding time) , 其中, 新到呼叫和切换呼叫到达过程与目标小区内的呼叫数有关, 其主要贡献在于, 证明了新到呼叫的实际接入时间为指数分布并依赖于呼叫到达过程, 他们给出了分析模型以获得实际呼叫接入时间分布的一般公式, 这对采用固定等待时间的缓冲区分析很有利。
专家学者提出两种缓冲机制, 采用单一缓冲区对OC和HC进行缓冲。但是, 采用单一队列对OC和HC进行缓冲, 面对现今流量混合、需满足各种各样Qo S需求的局面就难以适应, 因此, 很难应用于适应性带宽分配的多媒体系统中去。有关研究对带有有限队列的分级蜂窝系统进行了研究 (每一小区均有两个队列, 分别用于缓存OC和HC) , 用多维马尔可夫链和信号流图导出了呼叫阻塞率和丢弃率, 以及宏小区和微小区中进入队列的呼叫的等待时间, 结果表明, 采用呼叫缓冲机制和守卫信道策略能够降低CBP和CDP。因为对OC和HC采用不同的队列, 用连续时间马尔可夫链进行分析, 导出了独立模式下的CBP和CDP。
3 基于经济学理论的接纳控制模型
在基于经济学理论的接纳控制模型中, 一般是价格随着网络状态而变化, 当网络趋于拥塞时, 通过提高价格来影响用户的行为, 对网络流量进行平滑, 最终达到避免拥塞的目的。
有关研究提出了无线通信系统中面向连接服务的动态价格机制, 将用户需求和呼叫持续时间作为服务价格的函数, 采用标准的马尔可夫技术, 推导出一种简单易于控制的最优的线性价格策略, 并与统一价格 (flat pricing) 机制进行了对比, 其策略能有效地利用可用带宽, 增加网络运营者的收入, 并提高用户的Qo S。
4 结论
综上所述, 可知对无线移动网中的呼叫接纳控制模型进行分析很重要, 因为如果按照传统的呼叫控制机制, 很多的呼叫因为信道的问题, 不能得到有效的接纳, 使得很多的呼叫被丢弃, 也严重影响了无线移动网性能的发挥。目前研究和使用的这几种模型都得到了专家学者的认可, 随着无线移动网络技术的发展, 会有更多更有效率的呼叫接纳控制模型被研究出来, 以提高无线移动网的性能。本文是笔者对无线移动网中呼叫接纳控制模型多年研究经验的总结, 希望为无线移动网中的发展提供借鉴。
参考文献
[1]张雪.多媒体无线网中QoS降级的公平性研究[J].通信学报, 2007 (05) .
[2]张雪.基于价格机制的无线网自适应接纳控制算法[J].中国工程科学, 2006 (04) .
无线呼叫 篇5
随着我国通信和自动化技术的不断发展,工业通信系统已经在国内的大型工矿企业得到了广泛的应用,走过了从模拟系统到数字系统,从有线通信系统到有线与无线综合通信系统的发展道路,大大提高了企业的生产效率。工业通信设备都经过专门的设计,能够适应工业现场高噪声、高粉尘、高腐蚀和强电磁干扰等复杂环境。在操作方法上还要简单快捷,使用灵活。
在有线与无线综合通信系统中,一般使用有线通信设备作为有线终端,使用无线手持机作为无线终端,无线手持机与有线通信设备之间是通过呼叫转接器实现通信的。呼叫转接器的主要作用是在系统主机的控制下,在有线和无线终端设备间建立通信链路。目前,市场上有很多种转接器产品,有的转接器由于没有选呼控制信令,只能实现一呼全响的通话方式,不能进行选择呼叫;有的能够实现选择呼叫,但主要采取DTMF、2-Tone和5-Tone信令技术。这两种选呼技术需要在呼叫被叫用户之前进行类似电话拨号的操作,使用起来操作繁琐,不能实现工业对讲中一贯的按键直呼,一键到位的呼叫方式。另外,这两种技术都只能在带有拨号盘的手持机上使用,兼容性较差。为解决这些问题,本文在借鉴了对讲机选呼原理的基础上,提出了以亚音频为控制媒介,以单片机为控制核心的无线与有线可选呼转接器的设计方法。
1 系统原理
首先,我们简单了解一下亚音频的概念:亚音频是一种频率在67Hz-250.3Hz的信号。由于它的频率低于语音的频率(语音频率为300Hz-3400Hz)故称之为亚音频。如果亚音信号是模拟正弦信号则称为模拟亚音,是数字信号则称为数字亚音。标准亚音频按照频率进行划分,其中模拟亚音频被划分为39种[1](见下表)
在使用亚音频进行选呼时,主叫用户将亚音频调制到音频信号中一起发出,被叫用户接收到调制信号后,先将信号进行放大,然后通过低通滤波器将300Hz以上的部分去掉以解调出亚音信号,再和自己机器中设定的亚音信号进行对比,如果一致就打开本机的扬声器从而进行通话。基于这种原理,我们让每一个对讲设备工作在相同的频率下并分配互不相同的亚音频,通过呼叫转接器控制发送和接收亚音频。在有线对讲设备呼叫无线手持机时,转接器发射被叫手持机对应的亚音频以呼叫对应的手持机。无线手持机呼叫有线对讲设备时,转接器将调制信号中的亚音频解出后再呼叫这个亚音频对应的有线对讲设备,以实现有线对讲设备和无线手持机之间的选择呼叫[2]。
2 硬件电路
在硬件电路上,整个设备由以下几部分组成(如图1):1.无线接口2.中央控制电路3.编、解亚音芯片4.有线接口[3]。
整个系统由中央控制电路总体控制,有线对讲设备中的语音信号通过有线接口进行处理;编、解亚音芯片用来给语音信号加入适当亚音频和解出无线接口接收亚音频;无线接口负责接收、发送亚音频率及语音信号。整个系统的工作过程是:有线对讲设备呼叫无线手持机时,有线对讲设备的呼叫信号和语音信号通过有线接口4送入中央控制电路2,中央控制电路2对呼叫信号进行分析,可得出有线对讲设备需要呼叫的无线手持机所分配的亚音频,然后编辑发送亚音命令传输给编解码芯片3,编解码芯片3开始发送相应的亚音频率给无线接口1。此时,中央控制电路2还将语音信号传输给无线接口1,由无线接口1将亚音频率和语音信号一同发射出去,呼叫相应的无线手持机。反之无线手持机呼叫有线对讲设备时,无线手持机发送的射频信号被无线接口接收到。无线接口将亚音频信号从中分离出来并送入编解码芯片3,此时中央控制电路2循环向编解码芯片3发送解码协议,循环解39个亚音频,并实时监测解码结果,一旦检测出亚音频的频率就将语音信号通过有线接口4传送给分配了相同亚音频率的有线对讲设备。
无线接口主要按下列方法进行设计(如图2):
无线接口为一台支持全频段通信的无线手持机。
语音信号的处理方法是:将手持机扬声器发出信号(SPEAK信号)引入中央控制电路,此信号为无线手持机呼叫有线对讲设备时的语音。在中央控制电路的控制下将它传给有线对讲设备。从有线对讲设备传来的语音信号经中央控制电路的处理引入无线手持机的麦克风(MIC信号),在发送给要呼叫的无线手持机。
控制信号的处理方法是:将手持机中的PTT(即收发开关信号)信号引入中央控制电路,由中央控制电路负责控制手持机进行发射和接收。将编码芯片发射的亚音频经过衰减后引入无线手持机的亚音频发射端(一般在手持机中负责生成各种模拟控制信号的D/A转换芯片上),亚音频将和语音信号调制到一起发射出去。另外,将手持机中接收并分离出来的亚音频信号(一般位于中频接收芯片上)引入解码芯片,由解码芯片负责解出亚音频[4]。
编码电路主要按下列方法进行设计(如图3):
图中的编码芯片为一块带A/D输入的单片机。当有线对讲设备呼叫无线手持机时,中央控制电路根据按键信息编写相应的发射亚音命令送入编码芯片,然后编码芯片输出相应的亚音频率,经过滤波电路整形后送入无线接口和语音信号调制到一起发射出去,呼叫设有相应亚音频率的无线手持机。
解码电路主要按下列方法进行设计(如图4):图中解码芯片为带A/D输入的单片机。无线手持机呼叫有线对讲设备时。无线接口1将接收的射频信号中的亚音频信提取出来,经过放大后送入解码芯片。此时,中央控制电路2向解码芯片送入解码命令,解码结果由解码芯片反送回中央控制电路。由于不知道无线接口1接收的亚音频率是多少,所以中央控制电路1必须向解码芯片循环发送所有的解码命令(共39个命令),而解一个亚音频需要等待100ms,为了使通话不间断,必须在500ms内解出亚音频[4]。针对上述问题,我们设计4块解码芯片同时解码,4块解码芯片都由中央控制电路1控制,中央控制电路1向每个解码芯片固定发送几个不同的解码命令,保证在500ms内解出亚音频,这样响应速度更快,不会影响正常的通话。
3 软件设计
软件程序的流程图如图5:
软件程序主要的功能是:整机上电启动工作后,程序自动进入运行状态,先对所有硬件进行初始化。在有线对讲设备呼叫无线手持机时,通过按键处理协议,将用户的按键信息转化成相应的编码并以此向编码芯片发送控制命令。在发送完毕后,程序自动释放,回到初始化后的状态等待接收下一次的命令。在无线手持机呼叫有线对讲设备时,软件控制单片机随时扫描无线接口,一旦发现接收到亚音频信号就立刻向解码芯片发出解亚音命令,循环解39个亚音频。解出的结果送入单片机后,再由软件控制和对应的有线对讲设备建立通话。整条程序循环执行,保证在任何时候都能让设备正常工作[5]。
4 结束语
整个设备全部采用目前成熟的技术,大大提高了频率的利用率,因此稳定可靠,而且成本低廉;采用标准的亚音频编码,可与目前市场上几乎所有的无线手持机进行通话,具有很好的兼容性。设备结构简单,无需对现有通信系统进行改动,集成方便。
参考文献
[1]周聪．《一种新颖的亚音频静噪系统》．南昌大学物理系05硕士论文。3卷．2005．9．(25)
[2]stam M R Burleson W P Bus-invert coding for low-power I/O IEEE Transactions on VLSI Systems.Vol.3 no.1.1995.49-58
[3]陈德范．《移动通信选呼系统的单片机实现》．武汉大学出版社．2003．5．(35)
[4]毕至明，赵胜辉《半双工有线/无线接驳系统及其实现》．冶金工业出版．2005．6．(12)
无线呼叫 篇6
关键词：ZigBee,定位,无线呼叫系统,CC2431,CC2530
呼叫系统被广泛应用在餐饮、娱乐、医疗等场合。传统的有线呼叫系统由于存在安装成本高、维护困难等不足, 正在被无线呼叫系统所取代。常见的无线呼叫系统存在以下问题: (1) 呼叫设备需要安装在固定的位置, 以确定呼叫发出的地点。 (2) 服务人员的位置无法确定, 不能通知距离呼叫地点较近的服务人员前去服务[1]。因此设计出一套能够确定移动呼叫设备和服务人员位置, 具有自动通知呼叫地点一定范围内服务人员功能的呼叫系统具有很好的应用价值。
1 Zig Bee定位技术介绍
本设计采用RSSI定位方法, 其原理是在网络中设置若干位置固定的节点作为定位参考节点, 已知参考节点的发送信号强度, 移动节点根据接收到的参考节点信号强度, 计算出信号的传播损耗, 利用理论或经验模型转换成距离, 再利用三边测量法或三角测量法计算出节点的位置[2]。
2 系统方案
2.1 呼叫系统结构
基于Zig Bee定位技术的无线呼叫系统包括上位机、网关、呼叫设备和服务设备四部分。其中呼叫设备有固定呼叫设备和移动呼叫设备两种。
上位机使用一台电脑, 通过串口线与网关相连, 是整个系统的数据处理中心。网关具有Zig Bee网络协调器的功能, 负责建立网络, 以及网络的相关配置。
固定呼叫设备与移动呼叫设备具有Zig Bee网络路由器的功能。固定呼叫设备拥有固定的坐标, 当接收到移动呼叫设备的RSSI请求后, 提供自己的坐标值和RSSI平均值, 是定位的参考节点。移动呼叫设备获得固定呼叫设备的坐标和RSSI平均值后放入定位引擎计算出自己的坐标。
服务设备和移动呼叫设备一样, 也能够计算自己的坐标。不同的是, 服务设备每隔2s向网关发送一次自己的坐标值。图1是呼叫系统定位原理图。
2.2 呼叫系统工作流程
当顾客需要服务时按下呼叫按键, 呼叫设备发送呼叫数据包给网关, 经网关由串口传输给上位机。上位机处理呼叫请求, 在软件界面上显示呼叫设备位置信息, 比较呼叫设备坐标值和服务设备坐标值, 向距离呼叫设备20米范围内的服务设备发送服务请求。服务设备接收到命令后, 按键确认自己是否响应。上位机将第一个响应的服务设备设为此次呼叫的响应设备, 向它发送呼叫设备的坐标, 并向呼叫设备返回一个呼叫已处理数据包。服务人员到达呼叫发出地点后, 按下呼叫设备的响应按键通知上位机已经提供服务。若没有服务人员响应此次呼叫, 上位机显示警告信息, 由工作人员人工处理此次呼叫。
3 硬件设计
3.1 CC2530和CC2431芯片介绍
网关和固定呼叫设备采用TI公司的CC2530芯片, CC2530芯片是TI公司推出的第二代Zig Bee片上系统解决方案, 集成有高性能的8051微控制器内核, 256KB的可编程闪存, 8k B RAM, 适应2.4G 802.15.4的RF收发器等, 并且具有精确的数字RSSI/LQI支持[3]。
移动呼叫设备和服务设备采用TI公司的CC2431芯片。CC2431是带有硬件定位引擎的Zig Bee片上系统解决方案。定位引擎支持3~16个参考节点的定位运算, 定位计算以0.25m为分辨率, 计算节点位置耗时少于50 s, 定位范围为64m*64m, 定位偏差低于3m[4,5]。
3.2 设备硬件设计
各设备采用模块化设计, 根据模块功能的不同分为通信模块和扩展模块。
通信模块是Zig Bee最小应用系统, 包括CC2530/CC2431芯片、射频电路和晶振电路等。根据各设备的不同功能, 扩展模块搭载的器件有所差别。服务设备具有显示、按键、信息提醒等功能, 其硬件结构如图2所示。
呼叫设备与服务设备相比, 少了LCD显示模块, 按键1是呼叫按键, 按键2是确认按键。
4 节点设备程序设计
4.1 定位引擎的操作
(1) 在写数据前, 定位引擎寄存器的LOCENG.EN置1, 将16个坐标序列按照[X0, Y0, …, X15, Y15]的顺序写入RE-FCOORD寄存器, 如果参考坐标不足16个, 用0.0填充未用的参考坐标序列对。写入完成后, 将LOCENG.REFLD置0。
(2) 将LOCENG.PARLD置1, 向MEASPARM寄存器写入测量参数[A, n, Xmin, Xdelta, rssi0, rssi1, …, rssi15]。A是发射器1m距离内接收能量强度的绝对值。参数写入完成后, LOCENG.PARLD置0。
(3) 将LOCENG.RUN置1, 启动位置计算, 计算完毕后, LOCENG.DONE写1, 表示位置计算完成, 通过读取LOCX、LOCY可以获得计算的位置坐标。
4.2 楼层识别
在呼叫系统中, 为了识别位于不同楼层的设备, 可以在不同楼层的参考节点加入不同楼层标识符, 如一楼用0x01表示, 二楼用0x02表示。一般情况下, 移动设备与所接收的最大RSSI值节点属于同一楼层, 所以将最大RSSI值节点的楼层作为该移动设备所在的楼层。然后收集具有同一楼层标识的参考节点返回数据包, 计算出移动设备在该楼层中的位置。
5 上位机软件设计
上位机软件采用C#语言在Visual Studio 2010环境下实现, 该环境集成有大量常用的类库, 能够方便地进行上位机软件开发[6]。图3为上位机软件的呼叫处理流程图。
当收到呼叫设备的呼叫请求后, 在呼叫列表中显示呼叫设备当前位置, 并在定位界面上用圆点表示该设备的位置。将呼叫设备坐标与服务设备坐标进行比较, 向在该呼叫设备20m范围内的3个服务设备发送呼叫命令, 等待服务设备响应, 若无响应, 则将该呼叫设备图标变成红色, 提醒工作人员处理。
6 结语
本文采用CC2530/CC2431芯片设计了四种不同功能节点设备, 通过自组织形成一个Zig Bee网络, 采用RSSI定位方法实现网络中移动设备的定位。设计上位机软件实现呼叫处理、服务设备选取等功能。
参考文献
[1]石建国, 马云辉.支持移动响应的ZigBee网络无线呼叫系统[J].自动化与仪表, 2010 (8) :23-26.
[2]高守玮, 吴灿阳.ZigBee技术实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009:391-418.
[3]TI.CC2530 Data Sheet[EB/OL].[2011-7-20].http://fo-cus.ti.com/lit/ds/symlink/cc2530.pdf.
[4]TI.CC2431 Data Sheet[EB/OL].[2011-7-20].http://fo-cus.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/cc2431.pdf.
[5]K.Aamodt.CC2431 Location Engine.[EB/OL].[2011-7-20].http://focus.ti.com/lit/an/swra095/swra095.pdf.
无线呼叫 篇7
关键词：无线收发,呼叫系统,单片机
1 研究背景和意义
病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断、护理的紧急呼叫工具, 它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员, 是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。目前医院使用的病房呼叫系统多为有线呼叫系统, 存在布线费用较高、易出故障、维修不方便、明显不雅观等诸多缺陷。本文将要介绍一款简易的无线呼叫系统, 对上述问题予以解决。
2 系统核心部件电路设计
本系统利用MCS—51系列单片机的串行传输功能, 将串行输出信号传送到发射电路, 当信号为高电平时高频发射电路工作, 并发射433MHz等幅高频信号, 当信号为低平时高频发射电路停止工作, 所以高频发射电路完全受控于单片机串行输出的数字信号, 对高频电路完成幅度键控 (ASK调制) 。采用超载波接收板接收高频信号, 信号解码、声光报警、等功能由单片机完成。
本系统的主机以AT89C51为核心, 主机电路如图1所示。
主机电路包括高频发射模块、超载波接收模块、数码显示驱动模块、键盘扫描、声光报警、复位电路等。待机情况下, 数码管显示全零, 声光报警电路均不工作。当病人按动安装在床头的从机按键时, 安装在护士站的主机收到信号后发出3声“嘀”的提示音, 同时发光二极管亮, 数码管显示呼叫病人的床位号和呼叫次数, 医生或护士根据显示床位号进行治疗与服务。主机具有记忆最近呼叫的9组床位号及其呼叫次数的功能。
AT89C51中有一个全双工异步串行通信接口, 可用作UATR (通用异步接收和发送器) , 也可用作同步移位寄存器。在本系统设计中, UATR为串行工作方式1。单片机以串行通信方式工作时, 串行口检测到1个由“1”到“0”的跳变时开始启动串行接收, 且单片机在非串行通信时段内的输出为“1”, 所以在发射电路之前和接收模块之后均需再加1个非门, 防止发射电路在非通信时一直处于发射状态, 同时满足单片机串行通信要求, 保证单片机能够正常收发数据。需要发射的数据信号从AT89C51的11引脚输出经反相后送到433MHz高频发射电路发射。该高频发射电路采用声表面波 (SAW) 谐振器稳频, 性能稳定, 无需任何调试即可正常工作。因为高频接收电路易受干扰, 不易调试, 而市售成品接收模块性能稳定, 价格低, 故本系统中采用成品接收模块, 该接收模块收到的信号经反相后送AT89C51的10引脚进行解码。
从机采用AT89C2051作为核心, 主要完成串行通信、按键扫描、声光警报等功能。单片机的P1口设定为用户可任意修改的数据脚, 用户通过拨码器根据需要任意设定P1口为高电平或低电平, 共256种设置表示256个床位号。电路中设有1个呼叫按键, 当病人要呼叫护理总台时, 只要按下按键, 此时指示灯闪亮。主机收到呼叫后发出声光报警提醒值班医生或护士, 如果值班医生或护士按主机回复键, 则从机收到信号后发出声光警报, 以提示病人医生或护士已经收到呼叫。从机的串行信号发射和接收电路与主机相同, 不再详述。
3 系统程序设计
除了以上的硬件部分外, 由于本电路涉及到51单片机, 所以还必须编写程序实现其功能。主机主程序主要完成系统参数的初始化、串口中断配置、按键扫描、键值处理、声光报警和扫描显示等功能, 具体程序在此不做详细说明。
4 结语
本文设计的医院住院病人护理“呼叫”电路系统, 利用MCS—51和无线通信原理, 为住院病人解决了寻找护士难的问题, 并改善了普通有线呼叫系统布线繁杂, 检修困难的问题。通过与市场现有产品的比较, 本系统具有操作方便, , 快速便捷, 安全性好, 产品造价低。
随着现在科技发展, 人民生活水平不断提高。这套系统在医疗和其它场合都将应用广泛, 具有丰厚的经济效应。
图1主机电路
参考文献
[1]张华林, 明达, 无线呼叫系统的设计, 国外电子元器件2006.08期.
[2]张立峰, 无线数据通信技术揭秘, 人民邮电出版社, 2008.