医用点滴输液报警器的研制

医用点滴输液报警器的研制
1研制背景
出入医院输液室的人都知道，在病人输液打点滴时，需要陪护人员随时注意剩余药液量，时间一久非常疲乏，尤其是在夜间。

本报警器可以大大减轻陪护人员的负担。

避免医疗事故的发生。

2研制要求
2.1药液余液的递减显示；
2.2当药液余液少于6mL时报警提示；
2.3能实现不同体积类型的药液瓶和不同类型的病人使用；
2.4低成本，不仅医院可以批量购买，而且病人或病人家属也可以自行购买。

整个系统采用最新的STC11L01贴片单片机作为处理器，四位一体的数码管作为余液显示，3v的蜂鸣器作为报警音乐的播放器，用光电传感器来记录药液的滴数，采用多种软件处理方法实现双重提示报警，保证系统的可靠性。

3研制方案
根据输液瓶与药液的情况，提出了两种方案：
（1）利用称重的方法检测药液的输液情况，当输液瓶满液数据编号为1，接近空液时数据编号为2，利用重力传感器把重量信号转变成电信号反馈到处理器单片机，由单片机传输报警信号到报警系统，从而达到提醒陪护人员或护士的作用。

这种方案的优点是：电路简单，单片机编程简单。

但缺点很多：精确度不高，不同类型的输液瓶的重量不同，使用时要重新设置。

（2）利用光电传感器对药液检测，实现点滴的计数功能，并利用四位一体的数码管显示剩余的药液，当药液余液少于6ml时，由单片机发出信号到报警系统进行报警，从而达到提醒陪护人员或护士的作用。

这种方案的优点是：精确度高，体积小，重量轻，任类型的输液瓶使用时不用重新设置，缺点是编程复杂，需要多次调试。

考虑到实用性、成本、灵活性等问题，我们使用方案2。

4点滴速度和药液余液的测量原理
4.1点滴速度测量原理
流量，是表征流体（药液）特征的一个物理量，一般用单位时间内通过某个关口流体的数量来反映。

用体积法就可以算出医院打点滴药水的输液流量，一滴药水约0.06mＬ.测量点滴速度就是统计1S的点滴计数值。

测量速度需要使用两个定时器，一个设置为计数方式，一个设置为定时方式。

定时器来产生闸门信号。

定时器启动时开始计数，定时时间到，停止计数，并读取计数值。

当定时器闸门时间为“1S”时，计数值就是点滴的速度。

4.2药液余液的测量原理
测速系统：当无液体通过时，接收器可由发射装置发出的光波，电路导通；由于单片机的T0是低电平有效，当电路导通时（如图2）T0接的是高电平，单片机的T0不计数。

当液滴通过时，由于液体的折射与空气的不同，光线不能按原路直线传播电路不导通，单片机的T0接的低电平，单片机的定时器T0计数,定时器T1开始定时，定时器闸门时间为“1S”时，计数值就是药液的速度V,“1S”内通过的药液体积1L为0.06mＬ*V。

4.3药液余液的计算显示
通过按键设置药液的容积L，药液余液SL=L-1L.
5硬件设计
系统总框图如图1
图1系统总框图
5.1处理器（单片机STC11L01）
STC11L01贴片单片机是STC生产的单时钟/机器周期（IT）的新一代的8051单片机，指令代码完全兼容传统的8051，内部集成高可靠复位电路，具有低功耗、超低价、强抗静电、强抗干扰、高速，高可靠和体积小等特点，非常适合本系统。

其I/O口可以设置成强推挽/强上拉模式直接驱动蜂鸣器工作，其2.4V-3.6V 的工作电压也满足本系统。

5.2余液显示电路
为了减少体积，药液余液显示电路采用四位一体共阳的数码管和四个贴片的NPN三极管（9012）作为驱动电路。

5.3声光报警电路
光报警采用贴片的红色发光LED。

声报警采用3V的蜂鸣器，其发声原理：是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜来发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，STC11L01贴片单片机的/O口可以设置成强推挽/强上拉模式直接驱动蜂鸣器工作。

5.4光电传感器（如图2）
光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。

物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。

光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

光电传感器的种类有很多，其中我们选用的光电开关（光电三极管）就其中一种，光电开关的一个特点是体积小，灵敏度高。

5.5按键电路
为了减少体积，采用贴片的两脚轻触开关规格为3*6*4.3 如图3：电路设计两个按键：一个作功能选择，实现的功能有：一是加/减的转换，二是开始和停止。

另外一个按键可以实现加减键。

图２光电传感器图３贴片按键
图4流程图
6软件设计
流程图如图4所示。

6.1数码管显示
为了简化硬件电路和节省空间，采用数码管的动态扫描显示。

其基本原理是利用人眼的“视觉暂留”效应和发光二极管的余晖现象来工作的。

接口电路把所有显示器的8个笔段a～h分别并联在一起，构成“字形端口”，每个显示器的公共端COM各自独立地受I/O线控制，称为“位扫描口”单片机向字形输出口送出字形码时，所有的显示器都能接收到，但是点亮哪一个显示器，取决于此时位扫描口的输出端接通了哪一个LED显示器的公共端。

所谓动态，就是利用循环扫描的方式，分别轮流选通各显示器的公共端，使各个显示器轮流导通。

当扫描速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为是个显示器同时发光。

子程序如下：由于单片机STC11L01没有P0口，用P1口作为字形码的数据口，P3.7、P3.6、P3.5、P3.4作为位扫描口。

Include //头文件sbit qian =P3 ;。