专利名称：无线呼叫信号传输技术及应用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线呼叫信号传输技术及其应用系统，该技术及其应用系统具有防止同时发生的多个呼叫因使用同一频率无线信道引起竞争而产生呼叫信号冲突的功能。
目前在餐厅、卡拉OK等服务行业中，顾客需要服务只有通过叫喊或举手等方式进行，而在卡拉OK歌厅中，由于光线暗淡并且有电视画面转移服务员视线，即使举手也易被忽视，同时也会由于歌声音量太大而淹没呼唤的声音，传递服务请求信息显得很不方便。特别在具有包房的餐厅及卡拉OK厅，呼叫服务员服务就更不方便。
中国“实用新型专利”授权公告号CN 2153182Y，实用新型名称“服务业无线电呼叫仪”公告了类似的技术和装置，该技术和装置采用16只不同编码的呼叫器及一个接收16只呼叫器呼叫的接收主机，呼叫器采用编码的方式区分，并通过无线电调频方式发送到接收主机，接收主机对已编码的呼叫信号进行解调、解码，并对呼叫信号进行译码、显示和讯响提示，该技术和装置在一定程度上解决了服务行业中服务呼叫不便的问题。中国“实用新型专利”公告号CN 2106450U，实用新型名称“多功能餐厅无线电传唤遥控器”，也采用类似的技术方案，一定程度上解决了服务行业呼叫不便的问题。但以上类似技术都有潜在的隐患，即系统中多个呼叫器向呼叫接收主机的信号传递采用共用一个无线信道多发一收的方式进行(与现有传呼机系统的一发多收的广播方式不同)，每个呼叫器在何时产生呼叫是随机的，一旦有两个或两个以上的呼叫器同时进行呼叫，就会因为竞争信道产生冲突而将信号淹没掉，其结果是所有这些呼叫均不能得到传递。这种信道随机竞争方式在呼叫频繁、系统重荷时成功传递呼叫信号的概率将减小，在这种情况下系统将变得很不可靠。虽然在计算机分组无线电网技术中有许多防止冲突的技术，如载波断定多路访问/冲突检测(CSMA/CD)协议、ALOHA协议，采用这些技术能很大程度地减少冲突，提高系统传输的可靠性，但这些技术会使系统变得很复杂，大大增加系统的成本，因此在此处显得实用性不强。
本发明的目的是提供一种技术解决方案及其应用系统，以克服现有技术的不足，能处理多个呼叫器的同时呼叫，避免因多发一收信道竞争引起的呼叫信号冲突，使呼叫信号在信道竞争的情况下也能得以可靠地传递。
本发明的目的是这样实现的呼叫器编码芯片的触发电路在呼叫器首次触发脉冲TPS之后的一定时间进行延时重发TPR，系统规定每个呼叫器重发延时TDn各不相同，且TDn＝(n+1)Td+(n-1)Δt，且形成触发-延时重发脉冲的两相与信号满足2TDn+TP≥TWn≥2TDn，(其中n＝1，2，3……，为正整数且最大值为呼叫系统呼叫器的最大数目，TWn为第n个呼叫器触发-延时重发时间窗口宽度，Td为编码信号时间宽度，TP为触发脉冲宽度，Δt为序号n相邻的两呼叫器重发脉冲产生的编码信号间的间隔余量)。考虑到最坏的情况，当所有呼叫器同时呼叫时所有呼叫器第一个触发脉冲TPS产生的编码信号因信道竞争发生的冲突淹没，但接下来在各自规定的延时重发时间内由于各呼叫器重发延时各不相同，因此延时重发脉冲TPR产生的编码信号相互错开，不会再产生新的冲突，从而依次被接收机检测到。结合各呼叫器“不等延时重发技术”，接收机内的微电脑芯片通过软件实现可在多个(最大数为全部)呼叫器同时呼叫时能对所有的呼叫信号进行处理，并形成呼叫请求队列轮流进行显示及讯响提示。其中接收机微电脑芯片及其软件对呼叫信号的处理还采用信号冗余容错技术进一步提高可靠性，即呼叫器每次触发，发射2～3个呼叫编码信号，接收机收到后便产生相应的有效呼叫接收信号，接收机微电脑芯片只要收到某呼叫器的有效接收信号1次，就认为有呼叫产生，另外的1～2次有效呼叫接收信号作为信号的冗余量来防止因竞争信道而产生的冲突。由于采用这种信号冗余容错技术，即使部分呼叫信号因竞争信道产生的冲突淹没，余下的呼叫信号仍可可靠地进行传输。
由于该呼叫系统采用了上述技术方案，使得系统在大量用户同时发出呼叫请求竞争信道的情况下避免了因冲突产生呼叫信号淹没，使系统在信道竞争的情况下能更好地将呼叫信号可靠传递，从而排除了现有呼叫系统技术方案的隐患，使整个系统成为一个可靠的呼叫信号传输系统。这一特性对医院病床护理呼叫系统特别具有现实意义。来自各病房病床的请求护理呼叫信息，特别是较为紧急的护理请求信息必须可靠地传递，不能因竞争信道产生呼叫信号淹没使病情不能及时地得到处理，而发生医疗事故。
图1为各呼叫器“不等延时重发技术”的时序图；图2为采用射频调制发射模块的呼叫器具体实施例；图3为采用射频调制发射模块的呼叫器具体实施例的又一种；图4为采用射频接收解调模块的接收机具体实施例；图5为采用分离元件的呼叫器具体实施例；图6为采用分离元件的接收机具体实施例。
结合附图对实施例进行进一步说明图1为各呼叫器“不等延时重发技术”的时序图。图中1为单稳态多谐振荡器产生的脉冲信号，TWn为第n个呼叫器触发-延时重发时间窗口宽度；图中2为自激多谐振荡器产生的脉冲信号，TP为触发脉冲宽度；图中3为1、2两信号相与形成的触发-延时重发脉冲信号，TPS为呼叫器首次触发脉冲，TPR为延时重发脉冲，TDn为重发延时的时值；图中4为第n个呼叫器触发-延时重发脉冲产生的编码信号，Td为编码信号时间宽度；图中5为第n+1个呼叫器触发-延时重发脉冲产生的编码信号，Δt为序号n相邻的两呼叫器重发脉冲产生的编码信号间的间隔余量。系统规定各呼叫器重发延时TDn各不相同，且TDn＝(n+1)Td+(n-1)Δt，且形成触发-延时重发脉冲的两相与信号满足2TDn+TP≥TWn≥2TDn，(其中n＝1，2，3……，为正整数且最大值为呼叫系统呼叫器的最大数目)。TWn≥2TDn是要求触发-延时重发时间窗口允许在相应的时间窗口内保证至少产生一次可靠的延时重发；TWn≤2TDn+TP是要求触发-延时重发时间窗口在满足至少一次可靠延时重发的情况下尽可能地减小延时重发时间窗口的宽度以减少延时重发的次数，从而减小进一步发生冲突的可能性。由于触发信号和触发-延时重发时间窗口信号是随机地进行逻辑相与，因此满足上述不等式的触发电路便可随机地产生2～3个触发-延时重发脉冲(其中1个首次触发脉冲TPS、1～2个延时重发脉冲TPR)。
图2为采用射频调制发射模块的呼叫器具体实施例的一种。呼叫器由编码电路、触发信号电路、无线射频调制发射电路及电源组成。其中编码部分采用具有地址码和数据码的芯片HT640，其地址码用S1～S12设定，作为呼叫器系统编码，目的是防止不同呼叫系统在同一空间内使用时产生相互影响；数据码用拨码开关SWDIP来设定，作为呼叫器识别编码，以区分同一呼叫系统内的不同呼叫器。这样可使大量不同呼叫系统在同一空间内使用同一无线电频率及同一调制方式的情况下，各自有条不紊地工作，相互之间不产生干扰。如采用编码芯片HT646可达到531，441个呼叫系统在同一空间内同时工作，且每个呼叫系统最多可达64个呼叫用户；采用HT640编码芯片可允许59，049个呼叫系统在同一空间内同时工作，且每个呼叫系统可达256个呼叫用户。呼叫器触发电路由集成电路IC4 LM555与连接在IC4的7、8脚间的电阻器件RA及7、6脚间的电阻器件RB、二极管D1以及6、1脚间的电容器件CA和1、5脚间的电容器件CB构成自激多谐振荡器，其中VCC连接8脚和4脚，通过调整电阻器件RA、RB或电容器件CA的值便可调整自激多谐振荡器的周期和占空比。由集成电路IC2 CD4011与连接在IC2D的11脚与地间串连的电容器件CT、电阻器件RT及连接在CT、RT之间与IC2C的8、9脚间的电阻器件R1，结合IC2C的输出信号从10脚反馈到IC2D的输入端12脚构成单稳态多谐振荡器。按键触发信号输入到IC2 CD4011的13脚，其中R2作为触发信号的上拉电阻，该电路将触发信号的上升沿转变成具有一定时间宽度的单稳态多谐振荡信号，同时具有去抖功能，使每次按键都只产生一次可靠触发。通过调整RT或CT的值可改变脉冲宽度，该脉冲称为触发-延时重发时间窗口，其脉冲宽度根据各个呼叫器延时重发周期不同而设定为各不相同。该脉冲信号与由IC4、RA、RB、D1、CA、CB构成的自激多谐振荡器产生的信号进行逻辑相与，形成只在规定的触发-延时重发时间窗口内才有效的上升沿有效的触发-延时重发脉冲，其中与运算是通过IC2 CD4011的IC2A进行与非后再经过IC3 CD4049C反相而实现的。该信号对编码芯片IC1HT640进行触发和延时重发，编码芯片的编码信号以串行的形式经8脚DOUT输出到射频调制发射模块IC5进行调制，然后再经天线ANT发射出去。
图3为采用射频调制发射模块的呼叫器具体实施例的又一种。该实施方案和图2所示的实施方案仅触发-延时重发电路有所区别，现仅就这一部分进行说明。该实施方案中触发-延时重发电路的单稳态多谐振荡器是由集成电路IC2 LM555与连接在IC2的6、7脚间的电阻器件RT及1、7脚间的电容器件CT以及1、5脚间的电容器件C1构成的。输入到IC2的2脚的按键触发信号下降沿使IC2的3脚变为高电平，这时电容器件CT经电阻器件RT开始充电，电容器的电压随着时间常数T＝RC按指数曲线增加向VCC上升，在电容充电时3脚保持高电平，当IC2的7脚电压超过2/3VCC时，3脚输出变为低电平，IC2内的放电晶体管导通，电容器件通过管脚7快速放电，便完成一个触发脉冲信号，其脉冲持续时间可按T＝1.1*RT*CT求出。通过改变电容器件CT或电阻器件RT的值，便可调整脉冲宽度。该脉冲宽度根据不同呼叫器的重发延时不同而设定成宽度各不相同的触发-延时重发时间窗口。该脉冲与由IC4、RA、RB、D1、CA、CB构成的自激多谐振荡器产生的信号分别进入IC5 CD4081的1脚、2脚进行逻辑相与，相与后产生的触发-延时重发脉冲对编码芯片IC1 HT640进行触发，编码芯片的编码信号以串行的形式经8脚DOUT输出到射频调制发射模块IC3进行调制，然后经天线ANT发射出去。
图4为采用射频接收解调模块的接收机具体实施例。接收机由天线、无线射频接收解调电路、解码电路、微电脑芯片及信号处理电路以及显示、讯响提示电路、电源组成。呼叫器发射的无线电信号经天线接收后，输入到无线射频接收解调模块IC1进行解调，解调后的串行数字信号输入到解码芯片IC3的DIN进行解码。该解码芯片的系统编码(地址码)通过S1～S12设置成与配套使用的一组呼叫器的系统编码(地址码)相同。这一设定使得在同一无线频率、同一使用空间内，只有系统编码(地址码)与解码芯片的系统编码(地址码)相同的呼叫器的呼叫信号才能被解码和显示，达到防止不同呼叫系统间串扰的目的。收到呼叫信号后解码芯片IC3 HT646L只对系统编码(地址码)与自身系统编码(地址码)相同的呼叫器识别编码(数据码)进行解码，并以并行的方式经D12～D17输出并锁存，同时送出有效呼叫触发信号VT。有效呼叫触发信号VT作为微电脑芯片IC2 PIC16C54的中断信号，该信号通知微电芯片响应中断并对呼叫信号进行处理。微电脑芯片将锁存在解码芯片IC3输出口D12～D17的并行数据读入并进行识别和处理。处理后的信号以串行方式并以BCD码的格式从20脚RA1输出到IC4，IC4在微电脑芯片IC2的19脚RA0输出的同步时钟信号作用下经IC4 74LS164将串行BCD信号转换成并行BCD码，并输入到IC5、IC6，其中高位(十进位)输出到IC5，低位(个位)输出到IC6，IC5、IC6为BCD-7段LED译码、显示驱动电路。译码后的信号推动7段LED数码管IC7、IC8将呼叫器识别编码(可能是需要服务的台号)显示在发光数码二级管上，同时微电脑芯片IC2的1脚RA2输出信号驱动蜂鸣器发出讯响。相关人员收到提示后，对相应呼叫请求进行处理，处理完毕可通过接收机上设定的清除键SW1将相应的号码清除，接收机进入新的呼叫等待状态。当一段时间内有几个呼叫器进行呼叫时，接收机的微电脑芯片及其软件配合各呼叫器的“不等延时重发技术”，在接收机解码芯片响应各呼叫器“不等延时重发技术”所产生的2～3次有效呼叫接收信号的情况下，只要微电脑芯片检测到1次，就认为有呼叫产生，另外的1～2次有效呼叫接收信号作为信号的冗余量来防止因竞争信道而产生的冲突。微电脑芯片及软件对各呼叫器没有被冲突淹没的呼叫信号依次进行识别，并存入微电脑芯片IC2的寄存器，同时按接收到的顺序对所有呼叫信号排成呼叫请求队列，轮流进行显示及讯响提示，以提示相关人员对所有这些呼叫请求进行处理。每处理完一个呼叫请求，可在相应号码显示时通过接收机上的清除键SW1将该号码从呼叫请求队列中清除，其余的呼叫号码依然轮流显示，在对其余相应呼叫请求进行处理后，可如法将其从呼叫请求队列清除，直到处理完所有呼叫信号。
图5为采用分离元件的呼叫器具体实施例。该实施例与图2实施例相似，是由编码电路、触发信号电路、调制发射电路及电源组成，所不同之处是其射频调制及发射部分采用如图所示的电容三点振荡方式进行信号调制和发射。该部分是由TR1、L1、L2、C3、C4、C5构成(电容三点式)高频振荡电路，其高频振荡信号受经电阻器件R4、电容器件C1耦合到TR1的基极的信号调制，TR1同时兼作射频功率放大作用，经调制和射频放大后的信号，经耦合天线ANT发射。触发电路同前述图2实施例采用相同的“不等延时重发技术”，将按键SW2的触发信号上升沿转换为触发-延时重发脉冲，对编码芯片IC1 HT640进行触发，编码芯片的编码信号经前述电容三点式振荡器电路进行调制并放大后经天线ANT发射。
图6为采用分离元件的接收机具体实施例。与图4所示接收机实施例相类似，是由天线、无线射频接收解调电路、解码电路、微电脑芯片及信号处理电路以及显示、讯响提示电路、电源组成，其中射频接收部分是采用调频专用接收集成电路IC1 TDA7021结合外围元器件构成。外围元器件的连接方法和参数如图所示。天线接收信号从12脚输入IC1，由连接到5脚上的L1、C6构成的本地振荡进行选频，调整L1及C6的值可改变接收信号的频率。经12脚输入的信号在IC1内部进行混频、有源滤波后，进行鉴频，将调制信号解调出来，由IC1的14脚输出，并在假负载电阻R3上产生电压信号。R3的值取4.7K，一端接IC1的14脚，一端接地。R3上产生的电压信号输入到解码芯片HT646L的9脚DIN，由解码芯片进行解码。其解码方式及微电脑芯片IC2 PIC16C54对信号的处理以及后续信号显示及讯响提示方式与前图4所述实施例相同，从而达到呼叫信号的可靠传递。
权利要求
1.一种呼叫信号传输技术及其应用系统，它采用无线方式传递呼叫信息，特别适于服务行业及医疗护理行业用来传递服务请求或护理请求信息，系统由多个呼叫器和一个接收机组成，每个呼叫器由编码电路、触发信号电路、无线射频调制发射电路及电源组成，接收机由天线、无线射频接收解调电路、解码电路、微电脑芯片及信号处理电路以及显示、讯响提示电路、电源组成，呼叫器采用具有地址码和数据码的编码芯片对每个呼叫器进行编码，其中地址码作为呼叫器系统编码以区分不同呼叫系统，数据码作为呼叫器识别编码以区分同一呼叫系统内的不同呼叫器，每次触发呼叫器按键，编码芯片将系统编码(地址码)和呼叫器识别编码(数据码)以串行的形式输送到射频调制发射电路进行调制，并经天线发射，向接收机发出呼叫信号，接收机由射频接收解调电路对呼叫器发出的无线电波进行解调，然后送到解码电路进行解码，解码芯片的系统编码(地址码)设定为与配套使用的一组呼叫器的系统编码(地址码)相同，接收机解码芯片只对系统编码(地址码)与自身系统编码(地址码)相同的呼叫器识别编码(数据码)进行解码，并进行显示及讯响提示，收到并处理呼叫信号后，可通过接收机上设置的清除键将相应的号码清除，本发明的特征是各呼叫器采用“不等延时重发技术”，即呼叫器编码芯片的触发电路在呼叫器首次触发脉冲TPS之后的一定时间进行延时重发TPR，系统规定每个呼叫器重发延时TDn各不相同，且TDn＝(n+1)Td+(n-1)Δt，且形成触发-延时重发脉冲的两相与信号满足2TDn+TP≥TWn≥2TDn，(其中n＝1，2，3……，为正整数且最大值为呼叫系统呼叫器的最大数目，TWn为第n个呼叫器触发-延时重发时间窗口宽度，Td为编码信号时间宽度，TP为触发脉冲宽度，Δt为序号n相邻的两呼叫器重发脉冲产生的编码信号间的间隔余量)，接收机结合各呼叫器“不等延时重发技术”采用微电脑芯片及其软件技术实现可在数个(最大数为全部)呼叫器同时呼叫时能对所有的呼叫信号进行处理，并形成呼叫请求队列轮流进行显示和讯响提示。
2.根据权利要求1所述的各呼叫器“不等延时重发技术”其特征是由集成电路IC4LM555与连接在IC4的7、8脚间的电阻器件RA及7、6脚间的电阻器件RB、二极管D1以及6、1脚间的电容器件CA和1、5脚间的电容器件CB构成自激多谐振荡器，由集成电路IC2 CD4011与连接在IC2D的11脚与地间串连的电容器件CT、电阻器件RT及连接在CT、RT之间与IC2C的8、9脚间的电阻器件R1，结合IC2C的输出信号从10脚反馈到IC2D的输入端12脚构成单稳态多谐振荡器，按键触发信号输入到IC2 CD4011的13脚，其中R2作为触发信号的上拉电阻，经单稳态多谐振荡器产生具有一定时间宽度的单稳态多谐振荡信号即触发-延时重发时间窗口信号，该信号与由IC4、RA、RB、D1、CA、CB构成的自激多谐振荡器产生的信号进行逻辑相与，以形成符合编码芯片需要的只在规定的触发-延时重发时间窗口内有效的上升沿有效的触发-延时重发脉冲，对同一系统内的不同呼叫器通过调整自激多谐振荡器的电阻器件RA、RB或电容器件CA的值以及单稳态多谐振荡器的电阻器件RT、电容器件CT的值，使形成触发-延时重发脉冲的两相与信号满足2TDn+TP≥TWn≥2TDn，其中TDn为不同呼叫器的重发延时，且TDn＝(n+1)Td+(n-1)Δt，(n＝1，2，3……，为正整数且最大值为呼叫系统呼叫器的最大数目，TWn为第n个呼叫器触发-延时重发时间窗口宽度，Td为编码信号时间宽度，TP为触发脉冲宽度，Δt为序号n相邻的两呼叫器重发脉冲产生的编码信号间的间隔余量)。
3.根据权利要求1所述的各呼叫器“不等延时重发技术”其特征是由集成电路IC4LM555与连接在IC4的7、8脚间的电阻器件RA及7、6脚间的电阻器件RB、二极管D1以及6、1脚间的电容器件CA和1、5脚间的电容器件CB构成自激多谐振荡器，该自激多谐振荡器产生的信号与由另一支集成电路IC2 LM555与连接在IC2的6、7脚间的电阻器件RT及1、7脚间的电容器件CT以及1、5脚间的电容器件C1构成的单稳态多谐振荡器产生的具有一定时间宽度的单稳态多谐振荡信号即触发-延时重发时间窗口信号进行逻辑相与，以形成符合编码芯片需要的只在规定的触发-延时重发时间窗口内才有效的上升沿有效的触发-延时重发脉冲，对同一系统内的不同呼叫器通过调整自激多谐振端器的电阻器件RA、RB及电容器件CA的值以及单稳态多谐振荡器的电阻器件RT、电容器件CT的值，使形成触发-延时重发脉冲的两相与信号满足2TDn+TP≥TWn≥2TDn，其中TDn为不同呼叫器的重发延时，且TDn＝(n+1)Td+(n-1)Δt，(n＝1，2，3……，为正整数且最大值为呼叫系统呼叫器的最大数目，TWn为第n个呼叫器触发-延时重发时间窗口宽度，Td为编码信号时间宽度，TR为触发脉冲宽度，Δt为序号n相邻的两呼叫器重发脉冲产生的编码信号间的间隔余量)。
4.根据权利要求1所述的软件技术其特征是接收机软件在接收机解码芯片响应各呼叫器“不等延时重发技术”所产生的2～3次有效呼叫接收信号的情况下，只要微电脑芯片检测到1次，就认为有呼叫产生，并对呼叫信号进行处理以及显示和讯响提示，另外的1～2次有效呼叫接收信号作为信号的冗余量来防止因竞争信道而产生的冲突。
全文摘要
本发明公开一种无线呼叫信号传输技术及其应用系统。该系统特别适于服务行业及医疗护理行业用来传递服务请求或护理请求信息。系统由数个呼叫器和一个接收机组成,每个呼叫器具有区分不同系统的系统编码和区分同一系统内不同呼叫器的呼叫器识别编码。该呼叫系统的特点是:各呼叫器采用“不等延时重发技术”,接收机配合各呼叫器的“不等延时重发技术”采用微电脑芯片及其软件实现可在多个呼叫器同时呼叫情况下能对所有呼叫信号进行处理,并形成呼叫请求队列轮流进行显示及讯响提示。其中软件部分还利用信号冗余容错技术进一步提高呼叫信号传输的可靠性和抗干扰性能。
文档编号H04B5/04GK1245369SQ9811219
公开日2000年2月23日 申请日期1998年8月17日 优先权日1998年8月17日
发明者黄涛 申请人:黄涛