基于STC89C52单片机对可平移床架盖板式老年转移床结构的设计

2023.05.18

章张江马依炜朱丽李兵魏玉兰

摘要：一种护理转移床，基于STC89C52单片机研发。有蓝牙模块，语音播报床架位置;通过自动限位开关控制可平移式床架盖板的极限位置与定位，自检电路，故障则语音提示。并设置手动备用控制系统，遇到断电情况时可利用床侧手动控制系统控制床架盖板的平移与复位，并拥有急停保护开关，并实现了床板平行转移、床位转移、断路保护、手动控制等功能。

关键词：蓝牙模块;急停限位;床位转移;语音播报

1 绪论

针对常用的床在紧急转移或更换床位时，易对卧床老年人的身体造成二次伤害。液压系统控制转移升降板抬升的同时滚珠丝杠把床板横向平移出，实现将卧床老人转移的目的，完成自动化。在应用于医疗护理领域时，床底下的转移升降板可以供家属护工休息，利于家属或护工及时了解老年人的生理情况以便于提供更好的照顾服务[1]。其中，转移升降板最大可以承受150KG。

2 结构部分

图1所示为装置的整体三维图。

图2装置的部装图是转移升降平台，动力系统是由25w减速电机提供机械系统工作动力，锥齿轮由25w减速电机带动，滚珠丝杠开始工作，滚珠丝杠上有弧型螺旋槽，上有丝杠和螺母。

当两者套装时会形成螺旋形滚道，该滚道内滚珠子沿道作周期性地螺旋进给运动，于是可平移床架盖板被滚珠丝杠的滑块推动，外部轴向力作用在可平移床架盖板上，使可平移床架盖板进行水平方向的運动。

传动机构包括滚珠丝杠，依托滚珠丝杠为支撑的钢制光滑丝杠轴，沿着滚珠丝杠轴平行但不做主进给运动的光杠，一种以PE为主材料通过M5螺钉固定的进给滑块，固定与二层床框下的固定支承座，一块耐蚀且强韧含铬量不低于12%的矩形碳铁合金平板，长方形硬质镀铬底座和方形较硬质镀铬短底座。

固定进给滑块与矩形碳铁合金平板通过机械活扣相连接，该活扣上半部分以M5螺钉固定在可平移床架盖板下端，活扣下半部分固定在可平移转移升降平台的第一层平台上。

钢制光滑丝杠轴与硬质固定块以连接块和螺钉螺母相连接，短底座钢制光滑丝杠轴两端以M5螺钉配合固定，镀铬短底座上与固定支承块在下方以螺钉螺母相连接。

平移传动工位位于钢制光滑丝杠轴的初始工位与终止工位之间，初始工位和终止工位设有检测机械部件运动位置的一种机械定位约束机构，包括定位开关、铝箔、触发弹簧、急停锁闭装置。

当矩形碳铁合金平板触碰到初始工位与终止工位的定位约束开关时，定位开关触发到可延伸金属传感伸出的铝箔片，触发弹簧关闭电机，电机停止后平移传动随即停止。

液压升降系统由液压升降动力系统和转移平台组成，两者通过紧定螺钉紧固，液压升降动力系统通过液压实现传动升降和自锁的功能。起落液压控制升降平台，调整平台四方钢杆伸出长度。

升降机构包括一种以转向轴承重的万向可变方向轮，可沿固定方向移动轮，剪叉式升降方钢支架，工字钢框架，沿着剪叉式机构做直线往复运动的液压缸，钢制液压传动杆，可拆卸人手握持钢制扶杆以及踏板升压机构。转移升降机构通过人工控制，人可以手握持手扶杆，脚踩脚踏板进行升压推动升降平台的抬升，脚踏板通过压强传动杆对液压装置的液压缸传动压力，液压缸进油闭锁并对液压传动杆产生推力，转移升降台的剪叉式机构进给至上升工位，转移升降平台第一层平台抬升，下方可进行多方向的转移。

在转移升降机构转移时可通过固定方向轮和移动方向轮进行转向和移动。该升降机构以机械方式锁紧装置。四方方向转移轮支撑起转移升降平台整体，两个前轮为万向轮起到引导转向的功能。

主控芯片为STC89C52，含随机存取存储器512KB。当控制器收到遥控端发来的制动信号时。床夹层中的电机便会停止运行。若此时出现情况紧急断电，则床侧面安装的手轮功能可以在停电状态时实现功能。当平移盖板倾斜超过10°后，单片机令电容导通，引脚接收高电平，LEB1275有源蜂鸣器发出“哒嘀嘀”蜂鸣声，同时触发短讯息模块，向存储的联系人发出危险警告，插卡智能摄录一体机FY-813B开启[3]并开始录制。

3 控制系统

在床架可平移床架护理床[4]上的盖板平移时，当床板走偏5cm时，可延伸金属传感器无法感应同侧的用金属铝压延成薄片的金属材料，单片机引脚不得电，输出一和输出二口无法收到信号，另一侧的可延伸金属传感器一直感应该侧的金属材料，输出二口与输出三口输出。

4 报警语音系统

采用12mm LEB1275有源蜂鸣器模块，当老人亦是其他使用者发生意外导致床板倾倒或是主动按下急停按钮，电机立即停止，并开启机械自锁，有源蜂鸣器模块开始报警，SIM800C模块被触发，同时主电路断开，控制电路发送紧急短讯息及GPS位置给存储的联系人告知危险。

5 视频传输

采用插卡智能摄录一体机FY-813B，输入：ac220/110v输出：dc13.5v/1500mA（V），分辨率可选640*480（VGA）/320*240（QVGA）连接外部电源，电源开启后，智能摄录一体机FY-813B开启低功耗待机模式，以节约TF卡空间。当床板与水平产生大于等于10°的倾角时，主控单片机令电容导通，无线802.11/a模块打开，室内可连接WiFi接通，智能摄录机在蜂鸣器10S后，将会自动开启录制视频功能，录制视频可持续两小时。可手动对该录制行为进行关闭。录制完成的视频将会存储在TF卡，有视频对前视频进行覆盖时，前视频会上传至云端。

6 结论

本系统基于STC89C52单片机研究可平移床架盖板式老年转移床结构的设计，且整体性能稳定。依靠物理传感技术和蜂鸣报警功能，警示使用过程中出现的问题。我们的产品具有金属传感器探测功能、GPS定位、短讯息发送和视频传输模块。同时我们的系统做到了控制（单片机）系统与Wi-Fi网络连接，通过无线模块直接反馈给单片机，进行了创新。为老人亦是其他使用者提供了便利。

参考文献：

[1]刘浩宇，丁皓，施春迅，聂智超，刘雨佳.一种分离式可自主移动的多功能护理床设计[J].生物医学工程学进展，2019，40（04）：196-200.

[2]吴恩仪，陈凌君.基于STC89C52单片机的超声波测距系统设计[J].南方农机，2020，51（06）：124.

[3]戴金祥，林涛，史新宝，黄时哲，林大略，董磊，陈耀文.基于移动端控制的多功能护理床系统设计[J].医疗卫生装备，2019，40（07）：15-18+38.