无线网络系统的论文

时间：2023-04-01 09:32:51 论文范文我要投稿

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无线网络系统的论文

　　电力线载波模块由于电力线网络的非规则性，使得信号传输受到电力网上各种干扰因素的影响，因此用电力线来传送数据时如何抗干扰就成为一个不得不考虑的问题。

无线网络系统的论文

　　第一篇

　　1无线网络门诊输液系统在医院的实施及应用

　　1.1输液前(病人及输液袋条码标签的生成)(1)患者至药房取药，药剂师在给病人药物和处方时，用条码打印机打印二维条码，贴在药物和输液袋上;

　　(2)移动门诊输液管理系统输液病人先到输液中心的服务台，把药物、输液袋(印有条码标签或RFID标签)交给护士;

　　(3)护士打印输液标签前，用PDA扫描药袋和输液座位牌上的条码，确认病人的身份和输液座位信息后，打印形成附带条形码的双联输液标签，使病人身份与药物产生唯一关联标识。

　　(病人姓名、药物、输液座位号等);(4)病人凭发票等向护理人员领取输液座位牌，到规定的输液座位上，静等护士的服务。

　　1.2　输液中(护士对输液病人及药物的条码核对)：护士按规定配置液体(相对净化的配置室内完成)，贴好标签后交给输液护士。

　　在病人接受输液及接瓶前，输液护士先用PDA扫描药袋、对其身份及药物条码进行扫描匹配，实现快速、准确的识别。

　　当对药物、座号信息及病人身上佩戴输液座位牌确认无误后，护士开始给病员输液。

　　同时记录了输液操作服务的时间点、操作人员等信息。

　　病人在需要帮助的情况时(接瓶、结束输液或发生其它特殊情况时)，可自行按下无线呼叫器按钮(设在输液椅的扶手侧面或其它不易误触发的位置上)，并有提示灯闪烁。

　　请求服务的信息通过无线网络，在输液室的任何地点正在忙于处理工作的护士手腕上的PDA即可进行无线数据接收，并会发出提示音及屏显某座位号、病人信息、输液信息等的请求帮助，护士及时赶到解决输液病人的要求，或转请其它护士协助解决。

　　1.3输液后(病人身份核对)：当病人结束输液后，护士用PDA核对病人身份条码及相关输液信息，确保输液正常完成。

　　输液结束后，系统解除患者与座位号的绑定，便于接收下一位患者。

　　2总结

　　基于无线网络的门诊输液系统的实施，将进一步提高医疗服务人员的效率，优化医疗服务的流程，显著减少医疗差错，提高医疗服务质量，确保患者在正确的时间内得到了正确有效的治疗。

　　基于无线网络的医疗无线网络技术，将在以临床方面为主导的医疗系统中，具有广阔应用前景，极大地推动医院信息化建设的步伐。

　　作者：徐治萧单位：苏州市立医院本部

　　第二篇

　　1系统硬件设计

　　1.1电力线载波模块由于电力线网络的非规则性，使得信号传输受到电力网上各种干扰因素的影响，因此用电力线来传送数据时如何抗干扰就成为一个不得不考虑的问题。

　　噪声干扰以及传输距离的远近都与通讯效果的好坏有直接的关系，改善信噪比的关键就在于找到一款高性能的电力线载波芯片。

　　1.1.1载波芯片的选择电力线载波芯片完成对信号的调制与解调、对信号放大、滤波及与微控制器的通信等功能，它是电力线载波通信系统的核心。

　　该系统中选用SGS-THOM-SON公司的电力线载波芯片—ST7538，ST7538是在ST7536、ST7537基础上推出的又一款专用的半双工，同步/异步FSK调制解调器芯片，采取了多种抗干扰技术，利用它的多频段性，可以很好的克服窄带通信的缺点。

　　ST7538新增了7个载波频率以及载波监测、频段占用检测功能，比ST7536和ST7537更加智能、强大，且内部集成了发送和接收数据的所有功能，通过串口RxD、TxD和CLR/T等可以方便地与单片机连接，同时内部具有电压自动控制和电流自动控制，通过一个耦合电路即可接入到电力网中。

　　1.1.2ST7538芯片的主要工作原理ST7538内部结构图，如图3所示。

　　其中，SERIALINTERFACE部分是ST7538与微处理器(MCU)通信接口。

　　RxD为从电力线上接收数据的输出引脚;TxD向电力线发送数据的输入引脚;RxTx为ST7538接收/发送模式选择的控制引脚;REG_DATA控制MCU对ST7538通信控制寄存器读写选择;CLR/T是ST7538输出的用于同步通信的时钟线;管脚RAI和ATOP1/ATOP2是ST7538与电力线输入/输出的接口。

　　RAI用来接收来自电力线上的模拟信号;ATOP1/ATOP2则是将调制后的信号进行功率放大后输出到电力线上[4]。

　　ST7538的4种工作模式由REG_DATA和RxTx引脚控制，如表1所示。

　　1.1.3电力线接口电路设计电力线接口电路用于连接ST7538载波芯片和电力线，它既是一个耦合电路，用于FSK信号的传输与接收;也是一个滤波系统，它的功能是滤掉220V/50Hz的交流信号的干扰、噪声信号以及浪涌信号。

　　它的性能决定了通信的好坏，是实现载波通信的关键。

　　其由接收滤波电路、发送滤波电路和耦合保护电路3部分组成[5-6]。

　　电力线接口电路如图4所示。

　　在使用ST7538发送或接收数据之前，可以通过对控制寄存器进行写操作来设置载波芯片的参数，如载波频率、波特率等。

　　配置完毕，可以读控制寄存器来验证配置是否正确。

　　ST7538与主控制器之间的数据传送还可以通过数据包的方式，可以大大提高传输速率，由一个存放数据位的辅助缓冲器来实现此项功能，当数据量达到数据包指定比例时，缓冲的数据就传向主控制器。

　　(1)发送滤波电路调制解调器在发送数据时可能掺杂了一些伪信号和噪声，这些干扰通常是载波信号的二次谐波或三次谐波，因此需要带通滤波器来滤除干扰信号。

　　在图4中，由C13、L12、C5、R10和L4以及33nF的电容构成一个四阶带通滤波器，所用到的信道频率f0是132.5kHz，带宽选为60kHz。

　　其中，33nF的电容、L4、L12和等效感性阻抗LC的阻值都是给定的，而C13和C5的值是通过计算得到的。

　　为了达到更好的滤波效果，要注意变压器的漏电感(0.1μH到10μH)、晶体二极管的漏电容(约2nF)和串联器件的等效串联电阻RES(从100mΩ到1Ω)，尽可能的选用电阻性器件。

　　由于电路中的各个器件相互影响，所以滤波电路还必须实现能够隔离工频电网，在此变压器选用1∶1的隔离变压器。

　　模拟电力线上的阻抗条件，在滤波器的输出端加上一个感性负载，令该负载的阻抗值为2LC=100μH。

　　由于电路中的感性器件的RES要与其电感值成比例，并且感性器件的RES应尽可能地小一些，因此L12选为10μH，L4选为22μH。

　　而33nF的电容主要是为了将变压器与电力线进行隔离，阻止低频信号而使某些高频信号通过并且滤掉电力线上的50Hz/60Hz的信号，同时该电容还有短路保护的作用，用来避免因电容短路失去滤波功能而损坏接口电路。

　　(2)接收滤波电路接收滤波电路的功能是用来滤除来自电网上的噪声，这些噪声会降低模块的解调性能。

　　引脚ATOP2接地，引脚ATOP1为高阻抗时，电路处于接收状态。

　　为保证可靠的接收，必须设计一个能滤除来自电网上的噪声的滤波电路。

　　选用有源滤波器没有无源滤波器好，因为有源滤波器会产生一个与接收信号相当的白噪声而造成额外的干扰。

　　综合考虑，用R11、C3和L7构成一个二阶无源带通滤波器。

　　该滤波器只允许一定频段的信号通过，而高于或低于该频段的干扰和噪声被抑制。

　　而电路中R11的阻值将会影响变压器初级线圈电流及发送效果，如果R11的值太大了将会产生白噪声，太小了将会影响发送时的效果，通过综合考虑R11最终选择750Ω。

　　(3)耦合保护电路由于电力线上负载发生变化时，电力线上会产生较大噪声甚至幅值很大的尖峰脉冲，该脉冲经耦合后，会给后级电路带来较大危害。

　　因此需要加入一个浪涌保护电路。

　　耦合保护电路一方面是为了避免电网上的工频信号直接与低压电路相连，另一方面用来阻止电网上的干扰尖峰对电路的破坏。

　　对于电网侧的工频信号，使用L4和33nF的电容组成的带通特性滤除，载波信号通路是在L4和33nF的电容发生串联谐振时形成的，对于50kHz的工频信号，使用33nF的电容来隔离。

　　电网中的尖峰信号一般采用的是双相稳压管进行保护，当电压值不小于稳压时，稳压管就会短接到地，进而保护接口电路的器件不会被烧坏。

　　但是火线与零线间存在差模干扰，火线与地线，零线与地线之间存在共模干扰。

　　如果用一个双向稳压管只能对差模尖峰信号起作用，所以当出现共模尖峰信号时，就会对电路造成损坏，因此图4采用3个晶体二极管连成星状结构，来消除共模尖峰信号。

　　D1和D3构成一个双向稳压管，来消除差模尖峰信号。

　　2.3分机模块系统选用STC12C5608AD单片机作为终端节点的控制芯片，进行室内信息采集、家电控制。

　　STC12C5608AD系列单片机是一种低功耗、高性能、超抗干扰的新一代8051单片机，内部集成专用复位电路，4路PWM，8路A/D转换，具有8K在系统可编程Flash存储器。

　　贴片型12C5608AD体积小，单价低廉，完全满足家庭智能控制的需求。

　　ST7538与STC12C5608AD之间的连接采用SPI接口，如图5所示。

　　发送数据时首先要判断载波监听信号管脚CD/PD，如果CD/PD=1，说明信道中没有数据进行传输，然后通过I/O端口使RxTx为低电平，ST7538处于发送数据状态，然后数据从TxD送入ST7538处理器，发送数据经过调制、滤波和差分放大后，由引脚ATOP1和ATOP2通过电力线接口电路发送到电力线上。

　　反之当RxTx为高电平时，ST7538处于接收数据状态，由RxD脚将信号送入单片机中。

　　图6为单片机外接分控电路。

　　本电路还可以根据实际需要加置相应的传感器，采集室内信息并回送给主机单元，主机单元接收到回馈信息后经判断，然后执行相应的操作。

　　2系统软件设计

　　软件部分包括WEB平台的搭建、GPRSDTU的配置、微控制器底层驱动编写。

　　软件设计采用KEILMDK作为开发环境，KEILMDK集成了业内最领先的技术，包μVision4集成开发环境与RealView编译器，强大的Simulation设备模拟，性能分析等功能，可以让开发者方便地开发嵌入式应用程序。

　　2.1WEB服务器的构建系统通过WEB服务器接入Internet，用户可以在任何有网络的地方通过WEB页面，获取该WEB服务器发布的实时信息，进而实现对家中环境的远程控制。

　　WEB服务器的构建是建立在嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统之上，因此要先完成μC/OS-Ⅱ在Cotex-M3内核上移植，然后将嵌入式设备专用TCP/IP协议栈LWIP(轻型TCP/IP协议)移植到μC/OS-Ⅱ操作系统中，并使μC/OS-Ⅱ系统扩展出以太网功能，通过简化HTTP的一些机制来实现精简的WEB服务器，使用户通过WEB网页就能与远程设备交互[7]。

　　WEB服务器工作时，用户浏览器就是客户端，服务器需要动态的将系统的相关信息发布到网络上，服务器与浏览器信息交换我们采用公共网关接口CGI(CommonGatewayInterface)，它运行在服务器上，提供与客户端HTML页面的接口，完成HTML无法做到的交互功能。

　　客户端动态WEB网页可以利用Javascript技术来实现，静态网页借助Dreamever8开发工具通过HTML来实现。

　　完成后的界面如图7所示[8-9]。

　　2.2GPRSDTU的配置GPRSDTU模块一般带有配置软件。

　　模块上电后，通过串口线与PC连接好，打开配置软件，设置模块入网的相关参数如IP、端口号、网络协议等，保存设置，重启模块即可工作。

　　客户端可以通过手机短信与DTU实现数据传输，也可以通过上位机实现指令的发送[10-11]。

　　2.3微控制器底层驱动及载波通信软件设计当系统启动时，程序完成初始化系统开始运行，GPRS自动拨号上网，开始进入数据接收状态。

　　如果WEB客户端发出控制信号，IP数据报被解析后，控制数据经电力线载波模块传送至终端，终端接收成功便会发出接收成功的数据，主机完成一次数据发送，轮循进入下一次数据收发。

　　主机接收到GPRS数据处理流程类似。

　　当用户发出查询请求时，分机会据此将反馈信息发送到WEB页面或用户手机，用户据此做出操作指令[12]。

　　主程序流程图程序流程图如图8所示。

　　电力线载波通信的实现软件流程如图9所示，由于ST7538为半双工调制解调芯片，为了避免主控通信口同时处于发送和接收状态而造成数据传输的冲突，程序中是以状态字的查询以及中断设置来完成。