基于光电技术智能输液监控系统设计

液体点滴速度监控系统的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ABSTRACTTransfusion 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 th e 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 (1)4.3.2.7 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。

基于光电技术智能输液监控系统设计精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】第29 卷第 5 期核电子学与探测技术Vol. 29 No. 5 2009 年9 月Nuclear Electronics & Detection T echnology Sep. 2009基于光电技术智能输液监控系统设计陈宇1, 王玺2( 1. 郑州航空工业管理学院电子通信工程系, 河南郑州450015;2. 遵义医学院基建处, 贵州遵义563003)摘要: 目前, 中小型医院在进行输液治疗时, 都是采用人工调整滴速, 这种方式不够准确和方便, 并且输液异常、结束时也不易被及时发现, 这些因素都会造成医疗事故的发生, 而通过布设线缆实现滴液监控耗费人力物力。

针对这一问题, 基于光电技术、单片机技术、无线通信技术等研究设计了一套分布式智能输液监控系统, 采用光电调制解调技术实现液滴速度及滴液高度的测量, 单片机实现输液速度计数和显示, 通过键盘实时设定点滴速度, 并通过控制步进电机控制点滴速度, 输液结束时自动报警提示。

系统网络通信较好, 可有效消除了环境光干扰, 具有检测精度高, 响应速度快等特点。

详细介绍了智能输液现场监控子站软硬件设计。

关键词: 光电检测; 单片机; 步进电机; 输液监控中图分类号:T P274 文献标识码:A 文章编号:0258 0934( 2009) 05 1149 06静脉输液是临床医学中常用的辅助医疗手段。

[ 1] 医院在对病人进行输液治疗过程中, 需要根据输液的药物和患者病情选择合适的静脉输液滴流速度。

目前, 对静脉输液的监控普遍采用人工方式, 由护士调节点滴流速, 输液结束, 如无陪护或医护人员及时换药或拔针头, 将会出现空气进入血管内形成空气栓塞、凝血堵针头等情况。

轻则延误治疗, 重则发生严重医疗事故。

摘要输液装置是医疗器械中一种被广泛使用且非常重要的一次性消耗器材，在传统的输液过程中，通常是由人工设置输液点滴的速度，也是依靠人工来监测输液瓶中液位高度等输液的状态。

这种人工的方式既费时费工，也存在着非常大的安全隐患，因而设计一种数字式医用输液状态光电检测及点滴速度监控装置就有着非常迫切的现实意义。

就数字式医用输液状态光电检测及点滴速度监控装置的问题而言，整个装置通过采用AT89S52单片机主控模块，行列按键及对射式光电传感器的输入模块，以及控制储液瓶移动的步进电机驱动单元和LCD显示单元及光电报警单元一同构成的输出模块，三个模块相结合的方案。

采取硬件设计与软件设计及模拟仿真的方法。

硬件电路设计采用对射式光电传感器红外检测采集液滴数据，以及检测储液瓶内剩余液量并报警。

通过键盘输入控制设置点滴速度，步进式电动机控制吊瓶移动改变点滴滴速，单片机驱动电机控制药液的滴速滴注，由LCD显示检测滴速值。

软件系统设计主要包括单片机主控程序、点滴速度测量程序、电机控制程序、LCD显示程序、报警程序以及输入键盘程序几大部分的设计。

在模拟仿真方面，运用Proteus 和Keil 软件进行了软件仿真设计，更具科学性可将理论运用于医疗实际,将更有助于临床的实际应用。

关键词：点滴监控；光电传感器；AT89S52单片机；步进电机ABSTRACTWith the development and application of information technology and microelectronics technology, in medical and health field a concomitant information revolution is underway. In medical and health field, according to the needs of the infusion flow control, this paper presents a kind of control device based on single-chip technology of liquid dropping speed monitoring scheme. The device is mainly in order to overcome the manual monitoring liquid level and liquid flow, the consumption of energy is too large, the efficiency is too low, the disadvantages, the device in theory and practical application has important value, and to the field of medical health is more important.On problems of digital medical transfusion status of photoelectric detection and drop speed monitoring device, through the use of its core is AT89C51 microcontroller, is based on the input composition and the reflective photoelectric sensor in the matrix keyboard keys system. The output is in intelligent control bottle moving stepper motor, LED digital tube and bee sound alarm circuit composed of. Take the hardware design and the software design and simulation, is used in hardware circuit of infrared reflective photoelectric sensor detection collecting droplet data, and detection of the liquid storage bottle residual liquid and alarm. Through the keyboard input control set of dropping speed, step motor control the bottle move to change for control the Drip drip speed MCU drive gear motor drives the spiral pressing mechanism control liquid drip infusion, and LED digital tube display dripping speed of detection value. System software mainly includes MCU control procedures, Disu detection procedures, dripping speed display program, dripping speed control procedures, alarm program is made up of the following parts. In the simulation, the use of Proteus and keil software simulation software design, more scientific the theory is applied in the actual medical further expansion, in order to make it more intelligent, automation, the above, hypogynous machine (Master / slave) way into digital medical infusion monitor network. Will be more helpful to the clinical application.Keywords: spot monitoring; photoelectric sensor; AT89S52 MCU; stepping motor目录1绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题意义 (1)2总体方案设计 (3)2.1 技术要求 (3)2.2 系统总体框图 (3)2.3 系统方案论证与比较 (4)2.3.1 控制方案的比较与选取 (4)2.3.2 点滴速度检测方案的比较与选取 (5)2.3.3 液位监测与报警方案比较与选取 (6)2.3.4 点滴速度控制方案的比较与选取 (6)2.3.5 电机的比较与选择 (7)2.3.6 滴速与键盘显示方案的选取 (7)3系统的硬件设计 (9)3.1 AT89S52单片机最小系统 (9)3.1.1 中央处理单元 (9)3.1.2 振荡电路 (10)3.1.3 复位单元电路 (10)3.2 点滴信号处理单元 (11)3.2.1 点滴信号检测单元 (11)3.2.2点滴信号的比较、滤波、整形单元 (12)3.3 液位检测单元 (12)3.4声光报警单元 (13)3.5 步进电机驱动单元 (14)3.6键盘单元 (15)3.7 LCD显示单元 (16)4系统的程序设计 (17)4.1主控程序设计 (17)4.2点滴速度测量程序设计 (18)4.3电机控制程序设计 (20)4.3.1 电机控制原理 (20)4.3.2点滴速度控制程序设计 (21)4.4报警模块程序设计 (23)4.5 输入键盘模块程序设计 (23)4.6 LCD显示模块程序设计 (27)5系统仿真 (28)5.1 程序编译 (28)5.2 仿真结果 (30)5.2.1 点滴速度检测仿真 (30)5.2.2 点滴速度控制仿真 (32)6总结及展望 (34)6.1 总结 (34)6.2 展望 (34)6.3 心得体会 (35)致谢.....................错误!未定义书签。

∗陕西省教育厅科研计划项目资助(18JK0388)在一些流行病季节如2020年的新冠肺炎疫情期间,医院里病人数量激增,医护人员工作量增大的同时也容易被感染,安全受到威胁[1]。

而静脉输液是最常规和最重要的医疗手段,尤其是在重症监护室,需要根据不同的药物和患者病情来选择合适的输液速度。

传统的输液模式是由人工来控制输液速度,很容易出现误差,也需要相对较多的医护人员。

如果发生液体输完或输液管挤压造成阻塞等紧急情况而医护人员恰好不在场,则可能会发生危险,给病人造成影响,甚至发生医疗事故。

本文基于光电传感器和单片机技术研究设计一套能实时监测输液速度和异常情况的输液控制系统,可以使医护人员对病人的输液情况进行实时监测,也可以根据病人的状态调整输液速度[2]。

本系统检测精度高,响应速度快,在疫情期间既简少了医护人员的工作环节,也保护了医护人员和病人的安全。

1系统方案设计1.1总体方案设计系统原理框图如图1所示。

本系统以AT89C52单片机为核心,通过单片机及相关模块进行输液管理,从而达到所需要求。

系统由单片机、滴速检测模块、液面检测模块、按键模块、显示器模块、电机驱动模块、声光报警模块、电源模块系统组成。

滴速检测模块通过光电传感器对液滴速度进行检测,并反馈至单片机。

液面检测模块是通过传感器所产生的高低电平来确定是否到达指定输液位置。

按键模块采用独立按键,结构简单。

显示模块采用LCD1602显示器,对输液速度、剩余容量、预设输液速度等进行显示,电机模块采用步进电机进行控制。

声光报警模块由蜂鸣器和LED 灯组成,低电平触发报警[3]。

电源模块采用DC 插座,也可以直接连接USB 电源线。

1.2设计要求结合实际情况,此次设计需要满足以下功能[4]:1)实际输液速度能实时检测,并进行反馈。

2)能实时检测液面高度,并进行反馈。

3)能预设实际输液速度,且可以随时更改预测速度。

4)当实际输液速度和预设输液速度不符时,能通过电机正反转对输液速度进行调整。

智能输液监控系统设计摘要：随着医疗技术的进步和人们对健康的重视，输液已经成为了现代医疗中分外重要的一环。

然而，由于现阶段平凡输液的流程往往没有得到充分的监控和管理，存在着输液时出现错误、滞留时间过长等问题，这对于患者健康造成了一定的影响。

因此，本文提出了一种智能输液监控系统，旨在提高输液流程的安全性、有效性和监管性。

本文起首介绍了智能输液监控系统的设计原则和架构。

系统主要由硬件部分、软件部分和网络部分组成，硬件部分包括输液泵、液晶显示屏、红外线传感器等；软件部分包括数据处理、控制、报警等功能；网络部分负责实现与医院信息系统的毗连和数据传输等。

接着，本文详尽介绍了智能输液监控系统的核心功能与操作流程。

主要包括输液计量、输液时间、输液速度等参数的智能分析，数据的实时监控与报警，以及数据的管理与统计等。

最后，本文对智能输液监控系统在实际应用中可能遇到的问题进行了分析和解决方案的探讨。

并对该系统的优点进行了总结，指出了进一步完善系统的方向。

关键词：智能输液监控系统；数据处理；报警；管理与统计；网络部分设计原则和架构：智能输液监控系统的设计应遵循安全、高效、便捷和好用的原则。

系统的架构应该包括三个部分：硬件、软件和网络。

硬件部分主要包括输液泵、液晶显示屏、红外线传感器等组成。

液晶显示屏用于显示输液进度、参数、警报信息和其他重要信息；输液泵用于控制输液速度和计量；红外线传感器用于检测输液管路是否畅通。

软件部分包括数据处理、控制、报警等功能。

数据处理模块可以对输液计量、时间和速度等参数进行智能分析；控制模块可以实现输液进度的控制；报警模块用于对输液过程中的异常状况进行报警。

网络部分负责与医院信息系统进行毗连和数据传输。

核心功能和操作流程：智能输液监控系统的核心功能包括输液计量、输液时间、输液速度等参数的智能分析。

系统的操作流程如下：起首，护士将输液泵和输液袋进行毗连并设置输液计量、时间和速度等参数；然后，将输液管路毗连至患者身体，在液晶显示屏上可以实时观察到输液进度；系统在检测到异常状况时，可以通过声光报警提示护士进行准时处理。

智能液体点滴监控系统的设计智能液体点滴监控系统的设计摘要：本监控系统采用多机通信，一个主站控制多个从站和主机之间的数据传输，并采用光电技术检测液体点滴的速度。

单片机控制步进电机带动蠕动泵实现对滴速的控制，软件根据检测结果实现对控制电路的自适应调节，通过按键或上位机软件实时设置点滴速度、输液量及床位号，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。

实验证明本系统具有电路简单、检测精度高、响应速度快等优点。

关键词：红外发射对管；蠕动泵；步进电机；AT89C51；点滴智能液体点滴监控系统主要应用在静脉输液以及化学医学领域实验中需要精确滴定的场合[1]。

本装置可以实现对液体点滴滴速的控制与检测，控制范围为每分钟30～120滴，控制精度为±2滴，还可以在药液不足及输液不畅时自动报警，并停止输液。

1系统总体方案因为医用，所以任何与瓶中液体有接触的设计方案都是不可行的，所有传感器和控制器只能固定于输液的外部。

具体设计方案。

(1)点滴检测：要求系统能够正确及时地探测下落的点滴数。

通过红外发射对管实现对点滴速度的检测。

(2)控制器：实现对传感器输出信号的采集来计算点滴速度，通过对滴速的计算和设置数值的比较来控制电机的转速，从而实现闭环控制。

通过计算输液量来判断输液是否正常。

(3)机械传动控制：包括机械传动和控速，兼顾稳定性、精确性、可操作性、廉价。

(4)实时显示、报警：包括实时显示电路、报警电路和按键电路，兼顾实用性、可操作性、廉价且满足设计要求。

2电路实现2.1滴速测量本设计采用直射式光电传感器（红外对管）来实现点滴速度的检测。

利用一个具有一定硬度且反射性很差的塑料管，把红外对管分别装在两侧，水滴从两管之间通过，有液滴滴下时，下落的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的发散作用，可使接收管导通或截止。

24 | 电子制作 2020年05月难免会出现人为的失误，致使输液过程中的异常情况（如输液速度过快或过慢、血液回流、病人心率变化异常等）发现不及时而引起医疗风险[1-2]。

正因如此，国内外学者对输液监控系统展开了广泛的研究，相继推出了多款输液监控产品[3-4]。

然而，当前国内外使用的输液监控产品，由于价格昂贵，需要固定安装等原因，只在大型医疗机构的重症监护室（ICU，Intensive Care Unit）才配有，在小型医院或卫生所还未得到广泛推广应用。

针对上述问题，本文利用51系列单片机[3]和集成无线通信芯片nRF2401，提出了一种智能输液监控系统的设计方法。

本系统通过光电技术对输液滴计数，并可将各输液信息无线传输到护士办公室的监控微机，实现对输液过程的实时监控、数据分析。

此外，系统还能对如滴液速度异常、病人心率变化异常、输液即将结束等情况发出声光报警，提醒医护人员尽快处理。

本文设计的智能输液监控系统具有成本低廉，操作方便等优点，在小型医院或卫生所等地方具有广阔的应用前景。

1 系统设计方案智能无线输液监控系统由硬件和软件两部分组成。

硬件结构框图如图1所示，由终端输液监控器和上位机构成，化控制程序，输液监控器的单片机程序功能主要完成输液点的各个功能（如实时信息采集、无线通讯模块初始化和通讯、输液加减速等），上位机可视化控制程序包括友好方便操作界面、数据传输模块、患者信息存储和查询和输液参数设置等模块构成。

■1.1 终端输液监控器设计在本设计中，对药液滴速及液位低限位的测量采用光电传感技术实现[7]。

将两组红外发射-接收对管固定在墨菲氏管(俗称漏斗、滴壶)的两侧，如图2所示，红外发光二极管D 1发出红外线透过滴壶空间照射到光电三极管T 1，调整T 1灵敏度，当无液滴从滴壶上部滴下时图中A 输出低电平，当滴壶有液滴下落遮挡时，光电三极管T 1从A 点送出高电平信号；红外发光二极管D 2发出红外线透过滴壶空间照射到光电三极管T 2，调整接受管T 2灵敏度，当液面高于D 2-T 2对射平面时，图中B 点输出低电平，当滴壶有液滴下落遮挡时，光电三极管T 1从另外，使用舵机转动偏心轮压调整输液管中流体通截面来实现输液速度控制。

• 155•静脉输液作为一种常规治疗方法，被广泛应用于医疗护理当中。

但存在难以实时监视滴注过程，不能满足滴速、温度的精确控制等诸多问题。

针对此类问题，本文基于超低功耗的MSP430系列单片机设计了一个智能化静脉输液控制装置。

该装置具有输液计数、缺液报警、药液滴速与温度智能控制及网络通信等功能，且体积小、价格低廉、控制精度较高。

能够实现对输液过程的智能化监控和管理，从而减轻医护人员的工作量，有利于提高医院自动化水平。

1 引言静脉输液是一种通过静脉向患者体内输入药液或营养液以达到治疗疾病、补充体液的常规治疗方法，被广泛应用于医疗护理当中。

当前，在临床治疗的静脉输液过程中，通常是医护人员根据药物和患者年龄段及其身体状况通过手动调节方式设置输液速度。

而此种静脉输液方式存在难以实时监视滴注过程，不能满足滴速、温度的精确控制等诸多问题。

临床治疗时，一般在患者开始正常输液后医护人员就会离开，主要依靠患者或家属时刻查看剩余药量；如果药液输完而未及时拔针，可能会给患者带来一定的痛苦、甚至造成生命危险。

患者因其年龄和身体素质不同对输液速度也会有所差异。

一般情况下，成人输液速度为40～60滴/分钟，老人或小孩原则上每分钟不能超过20～40滴/分钟。

而对于一些特殊病人，对输液速度的控制要求则更高。

例如，冠心病患者在使用硝酸甘油等硝酸酯类药物进行输液时，为8～15滴/分钟，速度过快，容易造成血压骤降等副作用，严重的还会危及生命。

另外，如果输入体内的药液温度过低，可能会导致患者不适，并影响治疗效果。

输液时普遍通过热水袋、热毛巾热敷加热，而这种加热方式很难保证药液温度的稳定。

目前医院普遍采用弹性泵、注射泵和输液泵等智能输液监控设备解决此类问题（李玉财，静脉输液速度光学检测及控制方法研究[D].哈尔滨工程大学，2016）。

但这些设备大多存在体积大、不便携带、价格昂贵、调节速度慢以及药液控制精度低等缺陷。

鉴于此，本文利用单片机设计了一个智能化静脉输液控制装置。

基于红外光电传感应用的智能输液监测器摘要：为了更好地缓解医务人员工作压力，降低输液过程中医疗事故发生率，基于红外线技术，制作基于红外光电传感应用的智能输液监控器。

本检测器依据红外线对液滴下落的感应时长来分辨滴速，能精确测量和显示静脉输液的滴速，并在输液出现异常时发出声光报警。

同时，利用Zigbee模块进行输液信息的无线数据传输，将输液情况反馈给医护人员或患者家属，完成智能化输液监测。

该智能输液监控器的运用可降低输液风险并提高诊疗效率，对临床医学护理具有极大的助力作用。

关键词：红外对射技术；Zigbee；输液监测0 引言输液做为医疗护理行业的关键治疗方式，因其治疗便捷、刺激性小、效果好而被广泛运用。

现阶段在医疗设备中，仍采取传统化的检测方法开展输液治疗，即医护人员依据工作经验调节输液速度，患者或家属需时刻关心输液瓶里的药品含量。

当输液即将完成时，需通告医护人员换药或终止输液。

但是，目前这种输液监护方式存在着很多缺陷。

首先，只有根据人眼分辨输液快慢，无法更加准确判断液滴滴速，治疗全过程中可能出现一些安全风险，会对患者的身体造成非必要的损伤[1]。

其次，像中国这样的人口大国，医患比例严重失衡，医护人员工作量巨大，有时候无法兼顾到每一个患者，但在输液完成或出现输液异常时，如果不能及时停止输液，也极容易对患者造成伤害，严重可危及到患者生命。

为了减缓医疗人员工作压力，降低输液事故率，我们利用红外光电传感器技术设计制作一款监测方法良好、体积小、并且不与药物接触的、能够实时传输输液信息的智能输液监控器。

该装置能够很好的监测输液情况，并可以将输液信息实时传递给医护人员或家属，大大提高了医疗安全。

1 输液监测研究现状与分析为了更好的监护输液患者和提高医疗效率，降低静脉输液的事故率。

多年来国内外科研工作者对静脉输液的监控进行了很多种尝试，研究出多种不同方法的输液监控设备[3]。

①机械式输液监护早在1985年时就有人提出了这种检测方法[4]。

基于红外光电传感器的输液监测系统设计现代医学需要对药液的流量或流速进行精确控制，针对医院人工监测病人输液存在的问题，本文设计了基于红外光电传感器的点滴传感器用于对输液泵辅助监测。

采用MSP430F413单片机采集数据，通过液晶屏来显示输液总量及输液速度。

该设计成品结构简单、体积小巧，操作方便。

实际测试表明，该监护器运行稳定，基本无误报现象，安全可靠。

标签：单片机；红外光电传感器；输液总量静脉输液是一种最常用的临床治疗方法[1]。

目前，医院进行临床输液时，输液速度的调节一般由病人或医院护士来完成，效率不高。

特别是在患者增多，医护人手紧张的情况下，这个矛盾尤为突出[2]。

在长时间的静脉输液过程中，对护士来说，需要时刻保持紧张情绪，精神压力极大；对患者来说，如果没有陪护人员，患者必须自己时刻关注输液情况，如果稍有不慎，就极有可能导致更换药液不及时，对患者造成一定的伤害。

因此，传统的人工输液监护形式有不少弊端，研制一种智能输液监控器，对患者输液过程进行自动化监控，并实现智能管理是医院今后发展的必然趋势[3]。

1系统总体设计系统功能设计如下：在一定误差允许的条件下，系统实现对液滴的瞬时速度（滴数/min），以及总量计数（ml/h）的监测，作为输液泵的辅助工具用来测量流速以及总量。

系统总体结构见图1。

输液监护器由单片机作为主控器件，外围硬件电路包括输液检测模块、电源模块、按键模块以及报警模块和显示模块组成，单片机内部的软件应用程序由C语言进行编程设计。

2硬件设计输液监护器直接固定在输液器上，系统选取纽扣电池作为系统电路电源。

MSP430F413单片机作为系统核心芯片。

单片机电路作为整个系统的核心控制部分，主要是完成与其他电路的接口，从而获得数据进行处理实现各种功能，并且将处理的结果采用液晶屏显示出来。

单片机的接口电路非常简单，分别采用单片机的一般I/O口实现与其他电路的接口。

该系统的时钟部分都是采用晶体振荡器实现的，本设计采用的晶体振荡器的时钟频率是32768HZ。

智能点滴自动监控方法设计摘要随着技术的快速发展，越来越多的自动化，智能化的设备正在普及到我们生活的方方面面，减轻了我们工作的压力，为生活带来便捷。

本课题涉及医疗器械领域的自动化临床设备方面，主要研究智能点滴自动监控的设计方法。

该方案是基于STC89C52控制的，分为主机和从机，由无线模块控制，主机代表病床端，从机代表护士站，主机可以主动报警，从机也同时报警；该装置可以测量并设置液滴滴速和液位，滴速异常或液位过低都会自动报警，同时步进电机会根据情况加紧和收缩，控制滴速和液位，防止血液回流。

这套系统操作简易，性价比高，在临床医疗方面有很好的应用前景，极大地减轻了护士的工作压力，对于促进自动化临床设备的发展具有深远意义。

关键词：51单片机，无线传输，智能点滴监控ABSTRACTWith the rapid development of technology, more and more automation, intelligent equipment is popularizing to all aspects of our lives, reducing the pressure of our work, and bringing convenience to life. This topic involves the automatic clinical equipment in the field of medical devices, mainly studies the design method of intelligent drip automatic monitoring. The scheme is based on STC89C52 control, which is divided into host and slave, which are controlled by wireless module. The host represents the sickbed end and slave represents the nurse station. The host can actively alarm and slave also alarm. The device can measure and set the droplet speed and liquid level, and the droplet speed abnormal or low will automatically alarm. At the same time, the stepper motor will tighten and shrink according to the situation, and control the droplet. Velocity and liquid level to prevent blood reflux. This system is easy to operate and cost-effective. It has a good application prospect in clinical medicine. It greatly reduces the work pressure of nurses and has far-reaching significance in promoting the development of automated clinical equipment.Key words: 51Singlechip, wireless transmission, intelligent drip monitoring目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 课题的意义和价值 (7)第二章总体设计方案 (9)2.1总体设计方案 (9)2.2 各模块设计方案 (9)2.2.1 滴速测量模块设计 (9)2.2.2 液位测量模块 (10)2.2.3 滴速控制模块 (10)2.2.4 显示器模块 (11)2.2.5 键盘模块 (11)2.3 单片机的选择 (11)2.3.1 简述单片机STC89C51 (11)2.3.2 单片机I/O口分配 (12)第三章硬件电路设计 (15)3.1 单片机最小系统 (15)3.2 报警电路 (16)3.2.1 蜂鸣器的介绍 (16)3.3 滴速检测电路 (16)3.4 步进电机驱动电路 (17)3.4.1 步进电机的工作原理 (17)3.4.2 步进电机的控制原理 (18)3.5 显示器电路 (19)3.6 无线传输电路 (20)3.7 电源电路 (21)第四章软件设计 (23)4.1滴速检测子程序 (23)4.2电机控制子程序 (24)4.3 键盘程序 (24)第五章系统调试与检测 (26)参考文献 (32)致谢 (33)第一章绪论1.1 课题背景医疗器械行业是一个多学科交叉、知识密集、资金密集型的高技术产业，进入门槛较高[1]。

Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 91【关键词】光电检测 蓝牙无线传输 输液监控系统在当前社会中，物联网可以说是非常热门的，从物联网概念的提出，其到现在全网络覆盖的局面，物联网的发展对全球信息行业都带来了很大的机遇与挑战。

在西方大多数的发达国家已经广泛应用了移动医疗成像技术、传感器技术以及射频识别技术等，该类新技术的应用使得人们的生活获得极大的益处，不仅能节约了很多的医疗资源，还为医疗市场的发展注入了鲜活的动力。

医疗行业在物联网的发展下为人们提供越来越多的保健服务，从而对医疗行业的整体模式产生了改编。

在我国医疗模式也因此发生了很大的变化，医院逐渐从以往的管理转变为当前信息化管理，建立了信息化系统，可以说这种计算机医疗信息模式的应用将会越来越成熟。

在我国的医疗行业中，静脉输液作为临床医学的主要治疗手段，因其治疗方便、刺激小、见效快，已被广泛应用并成为医疗工作中不可或缺的方法。

然而，目前国内大多数医院中所使用的静脉输液器，大都采用传统的悬挂方式，并且整个输液过程中医护人员必须不定时地进行巡视，浪费了人力资源，还会出现输液结束，医护人员却没有及时发现而未进行处理的情况。

因此，一款惠及普通百姓、精确度高、适应我国社会实际需求的医疗监护系统的出现已是大势所趋，它具有广阔市场前景和发展潜力，但目前还没有便于普及的成熟产品面世。

为此，本文运用对射式光电传感器技术，设计了一种静脉输液监控系统，实时检测并显示输液过程中药液滴速、温度、是否即将完成输液及病人体征等数据，较好地解决了上述问基于光电检测与无线传输的输液监控系统设计文/郑雨 罗涵潇 陈红针对临床上静脉输液的不足，本文运用对射式光电传感器感应原理，设计了一种输液智能监控系统，分为病房端、护士站及云端。

病房端通过输液架外挂设备检测液体滴速、温度、液面和通过病人穿戴设备检测病人体温、心率以及血氧，同时，各检测值超过医护人员设定的阈值时或输液即将完成时，病房端与护士站同时报警。

摘要在人工点滴输液方式中，对输液速度的测量和控制很不方便，基于此，提出一种新型智能输液速度测控装置。

该装置采用红外光电传感器实现了自动检测并显示液体的点滴速度、用键盘设定点滴速度和对异常情况进行声光报警等功能。

本系统采用红外光电传感器检测液位信号,通过硬件滤波和保护装置消除杂散光干扰，实现输液速度的计算和显示。

该系统工作稳定、响应速度快、操作简便,在医疗卫生领域中具有广泛的应用前景。

关键词：输液速度；自动控制；单片机；报警AbstractTo overcome the shortages of fluid measurement and speed control of transfusion in the therapy,an intelli-gent speed control system for transfusion is present．The device is the use of infrared photoelectric sensor to achievethe measurement of droplet and the liquid level，and use a total collector capacitance amplifier circuit，filtering circultand hysteresis comparision circuit in order to realize signal processing．The system is able to achieve the fluid speed of calculation and display．As well as forced alarm at the process of transfusion and automatic alarm at the end of transfusion．The main structure is of character novel design and small size easy to operate. the system has the following advantages,such as less power consumption and safe and reliable usage．Key words：infusion rate；Auto-detection and auto-control；single-chip microcomputer；alarm目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 国内外智能点滴输液控制系统的研究现状 (1)1.2 本设计所要完成的主要工作 (1)第2章系统硬件方案的设计 (3)2.1 系统硬件组成 (3)2.2系统部分硬件分析 (3)2.3系统组成模块分析 (7)2.4滴速检测模块 (7)2.4.1液滴探测原理 (7)2.4.2液滴滴速检测电路 (9)2.5液面检测 (11)2.6键盘及显示模块 (11)2.7 步进电机控制模块 (14)2.7.1 步进电机控制电路 (14)2.7.2电机控制的执行结构 (15)2.7.3系统任务调度 (16)2.8报警电路 (16)第3章系统的软件设计与实现 (18)3.1软件总体设计 (18)3.1.1软件计数器的设计 (18)3.2软件各模块的设计 (19)3.2.1键盘识别及扫描模块 (19)3.2.2点滴速度检测模块 (20)3.2.3 报警模块 (21)3.2.4步进电机控制模块 (21)第4章结论 (23)参考文献 (24)结束语 (25)致谢 (26)附录Ⅰ程序清单 (27)附录Ⅱ键盘及显示电路控制图 (35)第1章绪论1.1国内外智能点滴输液控制系统的研究现状国外对智能型输液装置的研制较早，如日本、美国和德国等国家上世纪80年代末就进行了智能型输液装置的研制，现在市场上流行的大多是国外产品，类型多样，性能较好，如日本JMS株式会社的OT-601型输液泵(控制精度为10)和SP-500型注射泵，美国、德国、以色列等国家也有性能较好的产品。