摘要：無線呼叫系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種需要即時(shí)響應(yīng)的服務(wù)領(lǐng)域，穩(wěn)定可靠的呼叫系統(tǒng)極大的提高了服務(wù)管理水平。呼叫系統(tǒng)經(jīng)歷了有線呼叫系統(tǒng)、無線呼叫系統(tǒng)、視頻呼叫系統(tǒng)等幾個(gè)階段，無線呼叫系統(tǒng)以其電路簡單，工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，得到了極大的應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞:無線呼叫、單片機(jī)、無線通信，中繼
　　隨著生活節(jié)奏的加快及信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在醫(yī)院、學(xué)校、小區(qū)等需要即時(shí)響應(yīng)的服務(wù)領(lǐng)域，呼叫系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。自20世紀(jì)80年代開始使用電話進(jìn)行呼叫以來，伴隨著電子科技的高速發(fā)展，呼叫系統(tǒng)經(jīng)歷了有線到無線，從簡單的語音呼叫，發(fā)展到視頻傳輸；從手工記錄數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)信息的自動存儲，呼叫系統(tǒng)從功能、時(shí)效及自動化等方面，都有了很大的發(fā)展。本研究主要進(jìn)行基于nRF905的無線呼叫系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)研究。
　　一、系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)
　　1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　為提高本系統(tǒng)的工作可靠性，本研究通過對除數(shù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼校驗(yàn)，并重發(fā)傳輸失敗或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
　　如圖可知，無線呼叫系統(tǒng)主要有一臺主機(jī)，若干分機(jī)及若干中繼器組成。其中中繼器的多少可根據(jù)系統(tǒng)呼叫距離而定，分機(jī)在遵循通訊距離最短的原則下，可注冊到主機(jī)或中繼器。
　　2、系統(tǒng)的工作流程
　　(1)分機(jī)與主機(jī)呼叫通信流程
　　分機(jī)呼叫主機(jī)：按下分機(jī)呼叫按鍵，呼叫信號調(diào)制在載波上經(jīng)無線發(fā)射模塊發(fā)射出去，在距離較遠(yuǎn)需要中繼器時(shí)，中繼器接收該信號，并按通信協(xié)議上船至主機(jī)；不需要中繼器的場合，則信號直接由主機(jī)接收。主機(jī)接收到信號后，進(jìn)行ID檢測，確認(rèn)呼叫分機(jī)的身份。確認(rèn)呼叫來自本系統(tǒng)，并甄別分機(jī)號碼后，下傳應(yīng)答信號。若一次呼叫不成功，則隔時(shí)繼續(xù)呼叫。
　　（2）在路故障檢測
　　主機(jī)定時(shí)向各中繼器發(fā)送檢測信號，中繼器無條件即時(shí)應(yīng)答。主機(jī)在規(guī)定時(shí)間接收到中繼器應(yīng)答信號，則顯示該通道工作正常，負(fù)責(zé)進(jìn)行故障顯示。
　　二、硬件電路設(shè)計(jì)
　　1、無線通信模塊電路的設(shè)計(jì)
　　無線通信模塊是本系統(tǒng)的核心組成部分，其性能的好壞直接更換系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。本系統(tǒng)芯片采用挪威Nordic公司生產(chǎn)的無線數(shù)傳芯片nRF905，具有較小的工作電流和較低的工作電壓，以100Kbps速率進(jìn)行通信，其工作頻率在433MHz的ISM頻段，穿透能力強(qiáng)，傳輸距離較遠(yuǎn)，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的較遠(yuǎn)距離傳輸。nRF905接口引腳功能如下[1]：
　　+3V、GND：電源，3V供電
　　POWER：電源控制，低電平：掉電狀態(tài)，高電平：工作，
　　TX：發(fā)送、接收數(shù)據(jù)控制端口，高電平：發(fā)送數(shù)據(jù)；低電平：接收數(shù)據(jù)。
　　TRX：收、發(fā)使能端，高電平：收、發(fā)工作狀態(tài)，低電平：編程或待機(jī)狀態(tài)
　　CD：載波檢測輸出，高電平有效
　　AM：地址匹配輸出，高電平有效
　　DR：數(shù)據(jù)就緒輸出，高電平有效
　　MISO、MOSI、SCK、CSN：SPI接口
　　其電路設(shè)計(jì)如下：
　　該電路電路元件少，與單片機(jī)接口電路簡單，TRX、TX、POWER邏輯組合控制nRF905的四種工作模式：待機(jī)和SPI編程模式；掉電和SPI編程模式；接收模式；發(fā)射模式。
　　2、主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)
　　（1）主機(jī)電路結(jié)構(gòu)圖
　　主機(jī)電路組成框圖如下：
　　
　　其中系統(tǒng)主機(jī)需要具有大的存儲容量，且具有非易失存儲能力，本系統(tǒng)主機(jī)選用STC89C58RD+單片機(jī)，其資源如下[2]：
　　A．ROM空間：32KB
　　B．RAM空間：256B，XRAM：1KB
　　C．EPROM：16KB
　　（2）鍵盤電路的設(shè)計(jì)
　　鍵盤占用8個(gè)IO口，采用４×４矩陣鍵盤，在工作時(shí)，定時(shí)對鍵盤進(jìn)行掃描，記錄每次掃描的值。通過對緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的判斷，就可以識別出按鍵并完成消抖。
　　（3）液晶顯示電路設(shè)計(jì)
　　該液晶顯示電路每屏可以顯示４×８個(gè)漢字，并結(jié)合按鍵，做成菜單形式。未按鍵操作時(shí)顯示時(shí)間和日歷，按鍵時(shí)，顯示當(dāng)前操作功能，提示用戶操作。
　　（4）時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)
　　實(shí)時(shí)鐘電路采用DALLAS公司生產(chǎn)的DS1302[3]芯片，有時(shí)鐘和日歷功能，閏年自動調(diào)整；為省I/O資源，用串行數(shù)據(jù)傳輸；平時(shí)因芯片由系統(tǒng)電源提供電能，同時(shí)給備用電池充電，以儲備電能，掉電時(shí)芯片電源切換，使用備用電源供電。
　　3、分機(jī)按鍵電路及中斷喚醒設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)分機(jī)要求具有工作電壓底，工作電流小，且具有非易失存儲器，選用STC12LE4052AD單片機(jī)。
　　分機(jī)采用電池供電，要求具有節(jié)電設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用掉電電流極小的STC12LE2052AD單片機(jī)，在掉電模式下能通過按鍵中斷喚醒功能。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，觸發(fā)外部中斷，電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，完成一次呼叫過程以后，系統(tǒng)進(jìn)入掉電模式，此時(shí)電路幾乎不消耗能量。當(dāng)有鍵按下時(shí)，比如S1按下，則在INT0引腳上將產(chǎn)生一個(gè)下降沿，觸發(fā)外部中斷，單片機(jī)處理中斷程序，發(fā)出呼叫信息。當(dāng)呼叫完成以后，進(jìn)入掉電模式時(shí)，電流消耗極小。電容C1、C2、C3用來保證一次按鍵有且僅有一次觸發(fā)中斷，同時(shí)可避免按鍵長時(shí)間按下的耗電。
　　三、結(jié)束語
　　本系統(tǒng)硬件電路主要設(shè)計(jì)了無線通信模塊與主機(jī)、分機(jī)主要電路，根據(jù)系統(tǒng)的功能需求的不同，可以進(jìn)行其他特殊功能電路的設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)完成后，要使系統(tǒng)正常高效的工作，還需要在滿足通信協(xié)議的情況下，進(jìn)行硬件系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]楊進(jìn)寶，無線醫(yī)療呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，湖南師范大學(xué)碩士論文，2010/10
　　[3]趙海蘭，朱劍，趙祥偉．DS1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的原理與應(yīng)用[J]．電子技術(shù)，2004，(1)：43-46．
　　作者：顏克坪，1972年12月出生，湖南澧縣人，長沙市電子工業(yè)學(xué)校教師，參與湖南省教育廳科技處課題《基于CAN總線的停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)架構(gòu)研究》，課題號11c0099，排名第一。