液体点滴速度监控系统的设计 - 图文

摘 要

输液是医院常用的治疗手段，传统输液过程中存在着输液速度不精确、需要人工监护等弊端。本文的目标就是设计一种输液监控系统以解决此问题。

本文设计的液体点滴速度监控装置系统，实现了对输液速度的检测与控制，实现了对储液瓶中液面高度的检测报警，并且动态显示输液速度。使用者可以通过按键设置输液速度，系统将自动对输液速度进行控制。此外系统还实现了多机通信，即一个主站控制一个和主从机之间的数据传输。当输液结束或输液速度发生异常时，从站使用发光二极管和蜂鸣器进行报警，并将报警信号通过串行口传送至主站，主站通过监控软件和蜂鸣器实现声光报警。

系统以8051单片机为核心，使用两块系统板（主机和从机）组成有线监控系统，主机实现对从机的控制及液体点滴速度的显示和液体点滴速度的键盘控制；从机通过外围电路检测储液瓶中液面高度和液体点滴速度；通过从机实现对步进电机控制以实现对储液瓶高低的控制，来实现控制液体点滴速度。

在整体方案设计中，在保证设计系统能达到的题目要求的精度和稳定度的前提下，考虑到系统的轻便性、实用性、可靠性，对电路系统进行了优化。

关键词： 点滴速度；光电传感器；步进电机；单片机

ABSTRACT

Transfusion commonly used as treatment in hospital, but there were some problems, such as inaccurate, need transfusion of artificial guardianship, etc. The goal is to design a transfusion monitoring system in order to solve those problems.

The monitoring and controlling system of liquid drop speed by this paper, actualize the infusion rate of test, the control of reservoir fluid bottle level detection alarm and dynamic display of transfusion speed. Users can through the button to control transfusion speed and system will automatically transfusion speed of it. Besides the system also actualize multi-machine communication, that is, a master station to control a multiple machine from a station and the master-slave data transmission between. When the infusion end or infusion speed abnormal, slave light-emitting diodes and buzzer to alarm, and will alarm signals through serial transmission to the master, stood by buzzer sound-light alarm.

The systems use 8051 SCM as machine?s core. Use two systems board (host and slave) component cable monitoring system for control of the machine from host. The master station achieves the displaying of liquid drip speed and the keyboard to control liquid drip speed. Slave machines through the outer circuit testing reservoir liquid bottle in height and liquid dropping speed, and through the control of stepping motor speed control the level of liquid storage bottle to control liquid drop speed.

In the overall program design, in ensuring the use of design systems to achieve the required accuracy and stability of the premise, taking into account the system?s portability, practicality, reliability, electrical systems were optimized.

Key words: liquid drop speed; photoelectric sensor; Stepper Motor; single chip

目 录

第一章 绪论......................................................................................1

1.1课题背景...............................................................................................1 1.2课题研究的目的和意义.......................................................................1 1.3 输液报警监控系统的方法..................................................................2 1.4 本课题采用的输液报警监控内容方法简介......................................2 1.5本文的结构...........................................................................................3

第二章 输液监控系统的总体方案...................................................4

2.1 输液监控系统的设计依据和目的......................................................4 2.2系统方案论证与比较...........................................................................5 2.2.1 控制方案的比较..........................................................................5 2.2.2点滴检测方案比较.......................................................................5 2.2.3液位监测方案比较.......................................................................5 2.2.4速度控制方案...............................................................................6 2.2.5电机的选择...................................................................................6 2.2.6主从机通信方案...........................................................................7 2.3系统总体框图........................................................................................8

第三章 系统的硬件设计................................................................10

3.1 系统的硬件设计..................................................................................10 3.2 从站各系统单元的设计......................................................................11

3.2.1中央处理单元..............................................................................11 3.2.2点滴信号检测单元......................................................................11 3.2.3点滴信号的比较、滤波、整形电路..........................................12 3.2.4 液位检测单元.............................................................................13 3.2.5检测电路的抗干扰措施..............................................................14 3.2.6声光报警电路..............................................................................14. 3.2.7 步进电机驱动单元（高度调整单元）.....................................15 3.2.8 主从站接口电路.........................................................................16 3.3 主站的硬件电路图及工作原理..........................................................17

3.3.1键盘单元......................................................................................18 3.3.2 数码管显示单元.........................................................................20 3.4 主从站芯片时钟电路..........................................................................21

3.5 主从站复位单元.................................................................................21 3.6 电源电路.............................................................................................22

第四章 液体点滴监控系统的软件设计....................................24

4.1 从站各模块软件设计..........................................................................25

4.1.1 主控模块设计.............................................................................25 4.1.2 点滴速度测量模块设计.............................................................25 4.1.3 电机控制算法.............................................................................27 4.1.3.1 电机控制原理..........................................................................27 4.1.3.2 点滴速度控制..........................................................................28 4.1.4 通信程序通信模块设计.............................................................29 4.1.4.1 串口通信参数设置..................................................................29 4.1.4.2 通信协议约定..........................................................................30 4.1.4.3 主控模块设计..........................................................................31 4.1.5 报警模块设计...................................................................................32 4.2 从站各模块软件设计..........................................................................33

4.2.1 主控模块设计.............................................................................33 4.2.2 输入键盘模块的设计.................................................................33. 4.2.3 数码管显示模块的设计.............................................................34

第五章 总结及展望........................................................................37

5.1总结......................................................................................................37 5.2 展望.....................................................................................................38 5.3心得体会..............................................................................................39

致 谢..................................................................................................................40 附录一 电路原理图…………………...………………………….41 附录二 部分程序清单…………………………………...……….43

第一章 绪论

1.1课题背景

输液(俗称打点滴)是临床医学上最常用的治疗手段。在病人输液的过程中，往往由于病人体质虚弱、昏迷、入睡或者医护人员正在别处忙碌等而无法留意到输液全过程，从而需要专人监护，加重了护理人员的劳动负担，也不利于病区的综合管理当输液完毕，若处理不及时，病人的血液就会因空管而倒流人输液针管内，时间稍长会使扎针处严重肿胀。若处理过早，即药液还未完全输尽就摘瓶取管则又会造成药液的浪费等等。因此常引发病人的不满以至投诉，使医护人员非常无奈。本课题就是针对上述情况，通过声光报警监控的方法实现医院输液情况的实时监测，并通过单片机与数码管来实现输液数据的实时显示和存储，以及在特殊情况下的报警。本课题对实现医院现代化、信息化有巨大的推动作用。

1.2课题研究的目的和意义

在输液远程监控系统中，信号提取是医疗监控系统工作的首要前提。医疗输液信号自动检测和传输也是信号提取的过程，医疗工作人员常常需要检测和控制液体的储量或液位，如人工肾机的透析储液罐中液储量、自动洗胃机中冲洗液的液量、中医使用的药浴机中煎药锅中的水位、静脉输液液体量检测等等。如果对仪器中液体储量疏于监测，在液体储量失控情况下或者在可能会给患者带来伤害甚至危机其生命。通过对这些液体储量的监测，医护人员便可以随时了解液体余量，并能在液体缺少时及时自动和人工补充或者采取其他措施，维护医疗设备的安全运行。因此，如何更好地对医疗液位进行监测，一直是医学工程人员考虑较多的课题之一。而在临床医学中，常采用静脉穿刺的办法将药液直接经静脉注入体内，这种输液方式称为静脉输液。但长期以来没有经济有效的自动监控装置，对已输液量或剩余液量等的监控，从而需要专人监护，加重了护理人员的劳动负担，也不利于病区的综合管理。为此我们设计利用检测输液滴数的输液监控系统，该系统自动监控输液点滴数，通过主站对从站的输液情况进行巡回检测和显示。当剩余量低于设定下限值、输液速度过高或过低时，发出声光报警，提醒护理人员及时加以处理。

本系统由主站、从站和主从站数据线路组成，主站主要是实现输液数据远程监控、显示、存储和特殊情况下的报警。从站主要是实现输液情况的实时监控。由于不需要长距离传输信号，所以主从站数据传输线路采用通信线路简单的TTL串行通信。

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