一、系统背景与需求分析

随着医疗信息化进程的加速，传统病房呼叫系统已难以满足现代医院对高效、便捷服务的需求。智能病房呼叫系统通过集成物联网技术，实现了患者与医护人员的实时通信，显著提升了医疗服务的响应速度与质量。本系统基于STM32单片机设计，结合WiFi通信技术，开发了一款智能病房呼叫系统的手机APP，旨在为患者提供更加便捷、快速的呼叫服务，同时为医护人员提供高效的管理工具。

需求分析

患者端需求：患者需通过简单操作即可发起呼叫，并能实时查看呼叫状态（如已发送、已接收、已处理）。
医护人员端需求：医护人员需通过APP接收患者呼叫信息，并能快速定位患者位置，同时记录呼叫处理情况。
系统管理需求：系统需具备用户管理、设备管理、呼叫记录查询等功能，以确保系统的可维护性与安全性。

二、硬件选型与架构设计

硬件选型

本系统选用STM32F103C8T6单片机作为核心控制器，该单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，非常适合用于物联网设备的开发。同时，选用ESP8266 WiFi模块实现与互联网的连接，该模块支持AT指令集，易于集成到STM32系统中。

架构设计

系统采用分层架构设计，包括硬件层、驱动层、应用层与云端层。硬件层负责数据的采集与传输；驱动层提供硬件设备的抽象接口，便于上层应用调用；应用层实现具体的业务逻辑，如呼叫处理、状态监控等；云端层负责数据的存储与分析，提供API接口供APP调用。

三、软件设计与实现

嵌入式软件设计

嵌入式软件部分主要负责STM32单片机与ESP8266 WiFi模块的通信，以及呼叫信号的采集与处理。通过编写STM32的固件程序，实现与WiFi模块的串口通信，将患者呼叫信息通过WiFi发送至云端服务器。

示例代码（STM32与ESP8266通信）：

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
void ESP8266_Init(void) {
    // 初始化USART1，用于与ESP8266通信
    USART1_Init(115200); // 波特率设置为115200
    // 发送AT指令配置ESP8266
    USART1_SendString("AT\r\n"); // 测试模块
    Delay_ms(1000);
    USART1_SendString("AT+CWMODE=1\r\n"); // 设置为Station模式
    Delay_ms(1000);
    USART1_SendString("AT+CWJAP=\"your_wifi_ssid\",\"your_wifi_password\"\r\n"); // 连接WiFi
    Delay_ms(5000);
}
void Send_Call_Info(char* patient_id, char* bed_number) {
    char command[100];
    sprintf(command, "AT+CIPSEND=40\r\n"); // 发送数据长度
    USART1_SendString(command);
    Delay_ms(500);
    sprintf(command, "{\"patient_id\":\"%s\",\"bed_number\":\"%s\"}\r\n", patient_id, bed_number);
    USART1_SendString(command); // 发送呼叫信息
}

APP设计与实现

APP采用Android平台开发，使用Java语言编写。主要功能包括患者呼叫、呼叫状态查看、医护人员响应、呼叫记录查询等。

1. 患者呼叫功能

患者通过APP界面选择床位号，点击“呼叫”按钮，APP将呼叫信息通过HTTP请求发送至云端服务器。

示例代码（Android发送HTTP请求）：

public void sendCallRequest(String patientId, String bedNumber) {
    String url = "http://your_server_ip/api/call";
    JSONObject jsonBody = new JSONObject();
    try {
        jsonBody.put("patient_id", patientId);
        jsonBody.put("bed_number", bedNumber);
    } catch (JSONException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    JsonObjectRequest jsonObjectRequest = new JsonObjectRequest(Request.Method.POST, url, jsonBody,
            new Response.Listener<JSONObject>() {
                @Override
                public void onResponse(JSONObject response) {
                    // 处理响应
                }
            },
            new Response.ErrorListener() {
                @Override
                public void onErrorResponse(VolleyError error) {
                    // 处理错误
                }
            });
    RequestQueue requestQueue = Volley.newRequestQueue(this);
    requestQueue.add(jsonObjectRequest);
}

2. 医护人员响应功能

医护人员通过APP接收呼叫通知，点击通知可查看患者信息与床位号，快速定位患者位置并进行处理。

3. 呼叫记录查询功能

系统记录所有呼叫信息，包括呼叫时间、患者信息、处理状态等，医护人员可通过APP查询历史呼叫记录，便于分析与改进服务。

四、通信协议与数据安全

系统采用HTTP协议进行数据传输，云端服务器提供RESTful API接口供APP调用。为确保数据安全，系统采用HTTPS协议加密数据传输，同时对用户身份进行验证，防止未授权访问。

五、系统测试与优化

系统开发完成后，进行了全面的功能测试与性能测试。功能测试包括患者呼叫、医护人员响应、呼叫记录查询等功能的验证；性能测试包括系统响应时间、数据传输速率等指标的测试。根据测试结果，对系统进行了优化，提升了系统的稳定性与响应速度。

六、结论与展望

本系统基于STM32单片机与WiFi技术，设计了一款智能病房呼叫系统的手机APP，实现了患者与医护人员的实时通信，提升了医疗服务的效率与质量。未来，系统可进一步集成语音识别、位置定位等技术，提供更加智能化、个性化的服务。同时，可探索与其他医疗信息系统的集成，实现医疗数据的共享与协同，为构建智慧医院奠定基础。

基于STM32的智能病房WiFi呼叫系统：设计与实践