智能点滴控制系统的设计与实现

• 33•目前，病人在病房输液的过程中，单纯依靠病人或家属的主动呼叫护士来换药，不能保证输液的安全性，也不能保证换药时机的准确性。

在医院信息化水平普遍提高的情况下，引入先进的控制技术，对病房的输液过程进行监控，也在不断的探索中。

本论文的智能输液监护系统，采用性能可靠、反应迅速的单片机作为下位机采集输液信息，以护士可以随身携带的手机作为上位机安装监护APP 进行远程监控，监护APP可以同时监控数个下位机。

既保证了输液的安全，又减小了护士的工作强度，也提高了医院的信息化水平。

1 技术概述1.1 病房输液监护系统完成的功能（1）采用蓝牙通信的分布式系统监控多点输液系统。

（2）以红外线传感器来监测输液的点滴速度，以键盘作为参数的输入。

（3）以屏幕显示、声光报警电路进行输出信号，以步进电机进行控制输液的点滴速度。

（4）采用步进电机控制药液的流量。

（5）上位机采用智能手机的监护APP对多点监控，可以远程设置控制参数，下位机采用单片机采集分布各点的信息。

1.2 在系统实现过程中需要注意的技术难点（1）蓝牙通信设备要稳定可靠，并适应一定的环境要求。

（2）红外线传感器的响应时间要足够短，能够检测出液滴在一定范围内的滴速。

（3）安装在储液瓶上红外线传感器的安装位置，发出缺液信号后，足够医护人员做出相应操作。

（4）安装在滴斗上的红外线传感器能够清晰检测药液的滴落。

（5）步进电机的运行稳定，少振动，无噪声，转速平稳，转动角度准确。

（6）流量调节器安装稳定并且机械性能良好，能够精确控制软管以达到精确控制流量的目的。

（7）APP界面要友好，易于操作。

（8）APP集成医学专家经验，为参数调节提供参考。

（9）APP在出现问题时能够及时发现问题，并能够提供解决问题的建议和措施。

图1 监护系统的原理结构图2 设计原理（如图１所示）病房监护系统采用上下位机的两层结构，上位机采用智能手机的监护APP可以对多点监控，也可以远程设置控制参数，下位机采用单片机作为控制器可以采集分布各点的信息，也可以输出步进电机的控制信息。

长春师范大学学报Journal of Changchun Normal University 第39卷第12期Vol.39 No.122020年12月Dec.2020智能点滴监控系统的设讣与实现林梅燕1，郭红英2（1.阳光学院，福建福州350015；2.漳州职业技术学院，福建漳州363000）［摘要］传统输液系统效率低、人工负担重、安全隐患多，且市场上岀现的智能输液产品存在系统 复杂、监控方式单一、区域受限、未实现数据分析处理等问题。

针对这些不足本文提岀了一种基于 物联网理念和互联网技术的智能点滴监控系统,通过输液信息的监控、远程管理、PC 端和移动端共 同监管及未来的大数据分析，将物联网协议和互联网协议互转，使异构网络互联互通。

多途径共同 监管能够有效减轻人工负担，减少医疗事故,缓解患者输液过程中的焦虑和烦恼，同时能够为医疗 数据分析提供支撑。

［关键词］物联网；互联网;智能点滴;监控;输液［中图分类号］TP391 ［文献标志码］A ［文章编号］2095 -7602（2020）12 -0066 -061研究背景传统输液医疗系统主要使用人工监控，存在以下几个问题「1］：（1）在输液过程中患者家属和医护人员需 要时刻注意点滴滴速的变化。

（2）当药液输完时，患者身边无人看护，若医护人员未及时处理,可能会引起回 血、凝血堵针头等,进而导致医患纠纷。

（3）人工监护需要不间断地观察输液情况，增加了家属和医护人员的 负担,容易因疲劳疏忽而导致安全隐患。

针对这些状况,市场上已出现部分智能输液产品,但由于发展时间 短，主要存在以下问题「2］ ：（1）输液信息的存储空间有限，单片机终端操作没有实时通信的功能,无法进行远 程的数据传输。

（2）点对点的数据输出,传输速度慢,距离短,受地域限制。

（3）安装受环境所限制,适用性 差,监控方式单一，不能实现远距离的监控和报警。

（4）医疗信息服务器仅集成输液信息，未对数据进行处 理、分析和存储。

基于单片机的输液滴速控制系统摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

利用单片机设计一个智能化的液体点滴速度监测与控制系统。

该系统由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成。

应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理，利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度。

点滴速度可用键盘来设定，同时在水到达警戒线 (2-3cm)以下时能发出报警信号。

关键词：点滴速度步进电动机单片机The design of the liquid inputing system besing onone-chip computerAbstractWith the development at full speed of science and technology in recent years, the application of the one-chip computer is being moved towards deepenning constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the concrete hardware structure , and direct against and use the software of target's characteristic to combine concretly, in order to do perfectly.The design of an intelligent speed monitoring and control system are controlled with single chip microcomputer.It is composed of a water droplet test system speed control system display,keyboard and alarm system.Application of the principle of the water pressure changes with height.To control the drop speed by lifting control of walking machine.You can use the keyboard to set the bit rate,as the same time,the water reached below the line(2-3cm)can be issued a warning signal.Key words: Drip Speed Step Motor Chip Microcomputer目录前言 (1)第1章课题研究价值 (2)第1.1节选题背景 (2)第1.2节课题的主要内容 (2)第1.3节研究目的与发展前景 (3)第2章系统方案确定 (4)第2.1节系统设计要求 (4)第2.2节系统设计总体方案 (5)第2.3节系统原理框图及原理分析 (6)第2.4节系统各模块方案选择 (7)第3章硬件设计 (11)第3.1节单片机应用系统 (11)第3.2节系统硬件设计 (21)第3.3节主站及通信网络的设计 (21)第3.4节从站电路设计 (28)第4章软件设计 (33)第4.1节检测点滴速度子程序 (33)第4.2节储液检测子程序 (34)第4.3节点滴速度控制子程序 (34)第4.4节键盘显示子程序...................................................................................................... (35)第4.5节系统主程序设计 (36)第5章系统调试及结果 (38)第5.1节系统的调试 (38)第5.2节系统结果 (38)第5.3节系统抗干扰措施 (39)结论 (41)附录 (42)参考文献 (49)致谢 (50)前言身为自动化专业的一名学生，我认为科技旨在为人们创造更完美舒适的生活，更完善的科技医疗保证。

• 159•针对点滴输液智能化问题，设计了以51单片机为核心，通过按键来控制步进电机的转速从而实现对输液时间的把控，利用红外对管以及LM324比较器整合后实现实时监控吊瓶，采用LCD显示模块显示的系统电路。

实物调试结果良好，实现了没有人为监控状态下系统自动监控输液点滴的输液情况，实现流量的控制及报警功能。

在实际输液中能达到很好的监控效果。

引言：在没有人为干预的情况下，实现准确的智能点滴输液监控报警是本设计的重点。

它主要是用 STC89C52 单片机电路来实现的，其具有较强的抗干扰能力，并且低成本、高精度、重量轻、开发环境简单等特点，通过按键来设置时间或者溶液量，从而改变单片机对步进电机的控制引脚的信号来改变电机的转速或者方向实现对输液时间的把控；使用红外对管和LM324比较器组合实现实时监控液滴量的电路测试模块，采用LED显示模块构成显示电路，最后通过STC89C52单片机进行整合所有电路，使用protel绘制仿真电路图，程序部分使用k51编写程序，并进行实物调试。

其构架简单、功能齐全、造价低廉、具有很好的可扩展性，利于推广。

1.智能点滴输液报警的硬件电路该报警设备的整体构架如图1-1所示，由单片机和测试电路以及蜂鸣报警器、按键电路、滴速控制电路组成，实现人为设置并用LED显示液体容量或时间，来控制电机转速，并红外对管检测液滴容量，低于阈值时报警等功能。

图1-1 设计构架其各个模块的电路原理图如图1-2所示。

1.1 STC89C52单片机其由复位电路和时钟电路以及电源模块电路这三个部分组成，其中P0至P和P24到P26引脚接液晶显示电路，用于液晶，P23接液位测试端，为高电平有效，P20到P22引脚接按键电路，P11至P13接步进电机驱动器P30接复位电路，P14接报警器。

X1、X2接晶振。

图1-2 STC89C52系统电路原理图1.2 液晶LCD1602显示模块显示部分使用的是LCD1602 显示模块，它可以显示2行16个汉字，刚好可以实现显示液滴量和时间数据功能。

毕业设计无人监守点滴自动监控系统的设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】河南科技学院2014届本科毕业论文（设计）论文（设计）题目:无人监守点滴自动监控系统的设计学生姓名：所在学院：机电学院所学专业：电气工程及其自动化导师姓名：完成时间：2014年5月18日无人监守点滴自动监控系统的设计摘要静脉输液是常用的医疗手段之一，传统输液过程中存在着输液容易异常，需要人工监护等弊端。

因此，本文设计了无人监守点滴自动监控系统以解决此问题。

系统以AT89S53单片机为下位机核心，上位机和CAN总线组成有线监控系统，实现主机对从机的控制。

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，并通过控制步进电机实现对输液速度的控制。

当输液结束或输液速度发生异常时，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。

关键词：无人监守，自动监控，单片机，CAN总线DESIGN OF AUTOMATIC MONITORING SYSTEM FORUNATTENDED DRIPSAbstractIntravenous infusion is one of the commonly means used in medical, there is some abnormalities in tradition infusion and require manual monitoring and other defects. Therefore, we designed the unmanned automatic drip guard monitoring system to solve this problem. This system based on AT89S53 MCU as the core of the next crew, consisting of PC and CAN bus cable monitoring system, from the control of the host machine. From the machine through the external circuit to detect liquid level reservoir bottle and liquid drop, and achieve control of the infusion rate by controlling the stepper motor. When the end of the infusion or infusion rateabnormal, LEDs and buzzer alarm, and the alarm signal is sent via the serial port to the main station.Key Words:Unmanned, Automatic Monitor, MCU, CAN bus目录1 绪论 (1)研究背景及意义 (1)国内外发展和研究现状 (1)2 系统总体方案 (2)系统设计方案 (2)控制系统方案 (2)点滴检测方案 (3)液位监测方案 (3)滴速控制方案 (3)电机选择方案 (3)主从通信方案 (4)系统硬件结构 (4)3 系统从站硬件设计 (5)从站硬件系统框图 (5)从站系统各单元设计 (5)点滴信号检测单元 (5)点滴信号整形单元 (7)液位检测单元 (7)键盘控制电路 (8)声光报警单元 (9)电源电路单元 (10)通信电路单元 (11)CAN总线适配芯片连接电路 (11)通信接口电路 (12)4 系统软件设计 (12)从站软件系统总体设计 (12)从站各模块软件设计 (13)主控模块 (13)键盘控制模块 (14)点滴速度监测模块 (17)电机控制模块 (19)报警模块 (20)主从通信模块 (21)5 结束语 (22)致谢 (24)参考文献 (25)1绪论1.1研究背景及意义随着微电子技术和信息技术的快速发展和应用，医疗设备领域正在发生着一场悄无声息的信息化革命。

用单片机实现的液体点滴速度监控装置作者：杨晓来源：《电子世界》2004年第02期目前医院使用的点滴输液装置是将液体容器挂在一定高度上，利用势差将液体输入到病人的体内，通过软管夹对胶管口径的压紧和放松来控制滴速。

有经验的医护人员可以根据药剂的特性对滴速进行控制，而一般的病人却无法做到，做的不好会有一定的危险性。

因此对于可进行自助式护理的病人来说，需要一种可以由病人自己操作，自动定时、定量向病人进行输液的智能型液体点滴速度监控装置，本文对该装置的研制做一阐述。

系统功能及构成根据设计要求，系统应该具备以下功能：（1）根据要求设定滴数（20～200滴/分）、输液总量等参数，并用LED显示；（2）可随时改变原设定参数，并可以在运行时随时暂停输液；（3）自动检测滴速，在输液异常或输液结束时，自动停止输液并声光提示；（4）预留扩展接口，联网备用。

根据功能要求，系统应由主控制器、键盘/显示、滴速检测、滴速控制、液体余量检测、声光报警、扩展接口（其它设备）等组成。

系统构成见图1。

主控制器及键盘/显示主控制器采用AT89C52，其突出的特点是性价比高。

键盘/显示部分采用HD7279A，带动16个键盘及6位LED显示。

图2为其原理图。

HD7279A是一片具有串行接口、可同时驱动8位共阴式数码管（或64只独立LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可以连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。

HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式。

此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。

滴速检测滴速检测是整个系统的核心，检测精度是衡量系统精确性的一个最重要指标。

这样就不会因为滴速异常而使患者面临危险。

出于安全性考虑，在检测滴速时不能使原胶管破损，否则就会对输液造成严重感染而影响患者，因此在检测滴速时要用非接触的方式。

这里采用光学方法，检测原理见图3。

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。