基于单片机的输液监控系统设计

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。本文设计了一种以C8051F410单片机为核心的布线式输液监控系统用以解决此问题。

系统通过RS-485接口实现有线通信与监控，具有液滴检测，液滴速度调控，报警等功能。采用红外传感器技术检测液滴和输液高度，单片机用以实现输液速度计算和显示，通过查询键盘，将实时设定的点滴速度值与实际输液速度进行比较，来控制步进电机调节输液瓶高度，从而控制点滴速度，输液结束或异常时自动报警提示。

关键词: 输液监控；单片机；液滴检测；速度调控

ABSTRACT

Infusion as a treatment is commonly used in hospital. During the traditional transfusion, the rate of infusion is imprecise, it also requires manual monitoring and exists other defects. This paper design a cabling type system which using C8051F410 single-chip as its core to solve above-mentioned problems.

This system through the RS-485 interface to achieve communication and monitoring, It has many functions, such as testing the drop, controlling the speed of drop and alarm functions. Using infrared sensors to detect a liquid drop and the height of liquid medicine, the micro-controller achieve to calculate and display the speed of drop.From querying the keyboard in real time to read the value of the set rate, the system compares the set rate with the actual infusion rate to control the stepper motor running to adjust the infusion bottle’s height, and thus control the rate of drop.When the infusion is ending or abnormal,the system will start the alarm program.

KEYWORD: infusion monitor; single-chip;speed detection;speed control

目录

摘要 (Ⅰ)

ABSTRACT (Ⅱ)

第1章引言 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 课题研究的目的和意义 (1)

1.3 论文的组织结构 (2)

第2章系统总体设计 (3)

2.1 系统整体框图 (3)

2.2 C8051F410单片机介绍 (3)

第3章系统硬件设计 (5)

3.1 方案论证 (5)

3.1.1液滴速度检测方案 (5)

3.1.2液位检测方案 (5)

3.1.3速度控制方案 (5)

3.1.4电机选择及控制方案 (6)

3.1.5键盘显示单元 (6)

3.2 模块的硬件设计 (7)

3.2.1系统的组成单元 (7)

3.2.2 通信接口电路设计 (8)

3.2.3液滴信号检测模块 (8)

3.2.4键盘及显示模块 (8)

3.2.5声光报警模块 (13)

3.2.6电动机驱动模块 (13)

第4章系统软件设计 (14)

4.1 软件设计框架 (14)

4.2 芯片主要寄存器介绍 (16)

4.2.1 PCA计数器/定时器 (16)

4.2.2 PCA捕捉/比较模块 (16)

4.2.3 PCA控制寄存器 (17)

4.3 算法分析与实现 (18)

4.3.1 电动机的转速 (18)

4.3.2 蜂鸣器音频和音量 (20)

4.3.3 滴速的检测 (21)

4.4 测试结果与分析 (22)

4.4.1 测试方案 (22)

4.4.2 主要测试结果 (23)

4.4.3 测试结果分析 (23)

结论 (24)

参考文献 (25)

附页 (26)

第1章引言

1.1 课题背景

上世纪90年代至今，国内外相关的专家积极探索，输液监控系统一直在不断改进。

在国内：

09年张婉姣申请了一种输液监控报警器的专利：包括光源发射器、光源接收器、电源模块、控制器和报警电路，光源发射器和光源接收器要对应设置，光源接收器输出端连接到控制器的信号输入端，控制器的信号输出端连接到报警电路的信号输入端[1]。该输液监控报警器在输液出现不正常时或瓶内液滴快要滴完的时候会进行声光报警。该输液监控报警器优点：结构简单、使用方便、报警准确率高等。缺点：功能较少。

徐凤霞等人利用MCS-51系列单片机与电力线载波芯片结合其他软件、硬件开发出病区输液远程监控系统。

刘世平等人研制的输液智能监控系统能够同时在病房和护士站发出声光报警，且在报警的同时自动停止输液。另外，在护士工作站可以显示该病床的输液的相关信息。

在国外：

在40世纪80年代就开始有研究。德国、韩国、美国、日本等发达国家都进行了输液监控系统的研究，目前对输液泵的研究有较大成就[2]。输液泵的功能齐全，操作方便，安全性高，但是价格比较昂贵。其应用在我国国内医院鲜有应用。

基于单片机的输液监控系统设计的课题研究，是为了在借鉴前人经验的基础之上，努力设计出性价比较高的输液监控系统。

1.2 课题研究的目的和意义

目前，临床治疗上的静脉输液的输液过程存在安全隐患，它主要面临着两个问题。一是输液速度问题。在医院，输液速度的调节一般由医院护士或者病人通过旋转输液滴管上的机械滑轮，目测出大概速度，效率不高[3]。在长时间的输液过程中，护士需要保持紧张情绪对病人进行管理和监督，工作强度大。对于患者来说，在护理人员忙碌的时候须时刻关注自己的输液情况，得不到休息而影响治疗效果。二是可能出现静脉血回流。有时护理人员因为其他原因没有及时回来处理或者病人太累没有注意到，结果造成静脉血回流的情