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- 概要
- 一、项目概要设计
- 1.1需求分析
- 1.1.1硬件需求分析
- 1.1.2软件需求分析
- 1.2项目功能概述
- 1.2.1蓝牙连接
- 1.2.2取号
- 1.2.3叫号
- 1.2.4语音播报
- 1.2.5状态栏通知
- 1.2.6信息查询
- 二、系统电路设计
- 4.1项目实现流程
- 4.2单片机硬件电路实现
- 三、系统电路设计
- 单片机PCB开发板通电图
- 单片机叫号使用图
- 四、 总结
- 五、 文章目录
概要
摘要：医院叫号平台系统的设计主要意在去改善老式人工医院排号、叫号管理中存在的一些混乱、无序状况，通过安卓手机APP取号、叫号的方式，去解决病员在等候就诊看病过程中所遇到的各种排队、插队和拥挤等问题，从而为病人就诊、医生叫号和医院管理带来很大的进步。系统通过对软硬件平台的结合，使得病人可以利用本系统进行手机app挂号、接收到叫号提醒、查询就诊中的信息；同时医生可以利用本系统硬件进行叫号等操作。系统在开发过程中，硬件端使用单片机进行开发，用C语言进行代码编程和烧写；软件端使用java语言在Android studio软件上进行安卓APP的开发，并利用阿里云服务器进行数据的存储；软硬件互联互通使用蓝牙模块的socket编程通信，实现叫号系统的完善。
关键词：STC15F2K60S2单片机，JQ8400语音芯片，蓝牙通信技术，Android基础开发
一、项目概要设计
本医院挂号系统主要通过对叫号蓝牙模块的总体分析，在STC15F2K60S2单片机芯片、HC-06蓝牙通讯电路和用户手机安卓APP软硬件平台的结合下，实现软件利用蓝牙向硬件互通叫号信息，硬件利用蓝牙向软件发送叫号提醒信息，完善了基于单片机的医院叫号系统的设计与实现。
1.1需求分析
1.1.1硬件需求分析
（1）硬件端蓝牙接收用户叫号、根据叫号科室进行分流、显示在不同科室数码管。
（2）硬件端查看分科室后的当前叫号号码、按键叫号并刷新数码管、蜂鸣器发出叫号提醒、发送叫号通知到手机端功能。
1.1.2软件需求分析
（1）用户安卓APP连接硬件蓝牙模块，进行数据通信。
（2）用户使用身份证号码、就诊科室进行蓝牙排号
（3）用户查看个人叫号记录、查看科室引导、查询排号进程功能。
（4）用户安卓端蓝牙接收叫号提醒功能。
1.2项目功能概述
1.2.1蓝牙连接
通过蓝牙模块连接到安卓手机app和单片机STC15F2K60S2芯片实物。选取合适的蓝牙芯片模块HC-06芯片，使用Altium designer软件，绘制蓝牙电路原理图，通过原理图画好相应的PCB模块。得到实物后，按照PCB板的画法，将原件实物焊接到实际的PCB板子上。
通过安卓app内编写蓝牙socket接口，连接上蓝牙设备。安卓App可以查找到手机设备已经匹配过的蓝牙设备，以及未匹配过的设备，点击进行蓝牙的连接，从而实现双向电波数据的互联互通信息。
1.2.2取号
通过安卓手机app发送叫号号码，显示在不同科室数码管上。选取四位数码管，第一二位为第一科室，三四位为第二科室，进行科室分流。安卓app内编写叫号程序，输入身份号、就诊科室进行挂号。并将挂号记录连接上阿里云服务器进行数据存储。根据就诊科室不同进行分流，显示在不同数码管上。当前数码管数字有多个则存储在叫号队列中等待叫号。
1.2.3叫号
按下硬件按键叫号并刷新数码管队列中的下一个数字。选取两个按键，分别控制第一科室和第二科室的叫号，进行分流。按下按键进行相应数码管队列的刷新，队列中有下一个叫号信息则根据编码显示下一个叫号，没有则显示–。同时更新阿里云数据库中叫号状态位，显示已叫号。
1.2.4语音播报
蜂鸣器语音播报电路发出叫号提醒，“请诊室号就诊”。选取语音芯片和功放芯片，使用Altium designer绘制语音播报电路图，通过原理图画好相应的PCB模块并进行实物焊接。运用语音合成工具软件，合成所需要的语音。编写语音使用代码，并进行烧写。
1.2.5状态栏通知
安卓手机app接收蓝牙端发送的叫号通知。按下科室分流后的叫号按键，蓝牙输出模块TX发送消息到安卓手机端，安卓手机端可实现接收叫号通知notification，并在手机状态通知栏显示（软件在后台运行亦可收到叫号通知，并有伴有震动提醒）。
1.2.6信息查询
安卓手机app实现查看前方排号人数、查看个人叫号记录、查看科室引导功能。安卓手机使用fragment页面显示框架，并且进行布局切换显示。连接阿里云服务器，进行数据存储。根据科室号，叫号状态位，查找前方排号人数、根据身份证号查看个人叫号记录、根据科室号查看科室引导。
二、系统电路设计
4.1项目实现流程
详细实现流程分为如下的步骤：
（1）在Altium designer软件画出完整的原理图的设计,并且进行四个电路的仿真，包括STC15F2K60S2芯片电路、USB电源电路、语音播报电路和HC-06蓝牙电路。
（2）根据仿真原理图，在Altium designer软件进行PCB图的转换和绘制。
（3）购买硬件芯片实物，在PCB板子上进行焊接。
（4）编写安卓数据通讯互联线程，用串口测试工具进行蓝牙连接调试，实现软硬件的数据互联。
（5）编写单片机硬件端代码，实现接收存储安卓端数据、科室分流、数码管显示、鸣器报警等功能，并通过STC串口烧录工具进行代码烧写。
（6）安卓端连接阿里云服务器存储叫号数据，并利用fragment框架搭建页面，实现查询叫号信息、状态栏通知等功能。
项目实现流程图如图4-1所示。
图4-1项目实现流程图
4.2单片机硬件电路实现
通过次系统，硬件集成采用了模块化的设计手段。模块化的好处非常多，不仅仅是便于分工，它还有助于程序的调试，有利于程序结构的划分，还能增加程序的可读性和可移植性[5]。硬件主要分为STC15F2K60S2芯片电路、USB电源电路、语音播报电路、HC-06蓝牙电路四个模块。通过pcb集成板的焊接形成了医生端的硬件叫号电路。软件主要利用安卓开发实现如下的一些功能:用户叫号，用户接受叫号notification提醒，用户安卓手机app查看前方排号人数、查看个人叫号记录、查看科室引导等。系统简化了设计，实时播报较好提醒可操作性强，能够切实有效的改善现状。
三、系统电路设计
单片机PCB开发板通电图
硬件开发板通电后，数码管将显示为“- -”,表示已通电但未接收到数据。蓝牙模块通信led小灯将未亮，证明未连接到主设备。如图6-6所示。
图6-6单片机PCB板通电图
单片机叫号使用图
安卓软件端通过socekt通信将挂号信息发送到硬件单片机端，进行科室分流后并显示挂号信息。如图6-7所示。
图6-7单片机叫号使用图
四、 总结
叫号系统利用了硬件和软件相互结合互通的方式，实现了智能电磁波的通讯，从而能够简化医院门诊过程中的叫号流程，使得病人使用手机设备即可进行挂号和就诊数据等查询，极大的方便了医院就医双方的使用。
在设计过程中使用了STC15系列芯片，嵌入pcb开发板中进行嵌入式的开发，接口电路分别连接蓝牙数据通讯传输和蜂鸣器语音播放数据传输，实现了取号、叫号的一体化。在长久发展以及日后普及方面来看，基于本系统的功能实现，类似的叫号等服务应用也可以得到衍生、比如说银行智能手机取号、快递智能远程下单等，促进资源整合利用的新型数据化产业发展。当然本次叫号系统还可以进行进一步的整合优化，实现更多利于病人使用的功能，如线上APP缴费、查询就医详细内容等等，优化形成医生与病人都可使用的详实APP。
通过本次的医院叫号系统设计，我整合了大学四年来所学的知识，如安卓高级深入开发技能、STC系列单片机的应用与编写、蓝牙socket通讯模块协议的书写、蜂鸣器语音MP3电路的扩展与使用等等，进一步深入熟悉掌握了物联网嵌入式开发的流程和操作，为日后深入社会进行工作和进一步学习奠定了良好的基础。同时在设计过程中也发现了自身所存在的一些不足，如在设计系统规划过程中缺乏全面的考量，导致在前期项目分工拆解需求方面走了弯路；再如有些专业知识只是学习了系统，还不够深入与扎实，在项目编写过程中经常需要查阅各种资料。但是好在只要有进步的心态与勇气，不断深入的进行探索和学习，问题与困难都会解决，最终完美的写出了医院叫号系统。
五、 文章目录
目录
1引言 3
1.1研究背景与现状 3
1.2研究目的与意义 3
2技术应用概述 4
2.1单片机技术概述 4
2.2 Android开发概述 5
2.3 C语言概述 5
2.4开发工具链介绍 5
3项目概要设计 6
3.1需求分析 6
3.2项目功能概述 6
4项目功能实现 7
4.1项目实现流程 7
4.2单片机硬件电路实现 8
4.3安卓客户端软件实现 16
4.4数据库设计 21
5难题和解决方法 22
5.1 PCB图转换 22
5.2 Notification通知适配 22
5.3蜂鸣器语音组合播报 22
6系统测试 23
6.1安卓用户叫号软件 23
6.2单片机硬件开发板 25
结 论 27
参 考 文 献 28
致 谢 29
