医院输液监控系统设计——毕业设计

SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书医院输液监控系统设计学院：专业：学生姓名：学号：指导教师：2013 年 6 月摘要摘要该论文是一种基于AT89C51控制的医疗点滴输液控制系统的设计方法。

该系统操作简洁、上手快、方便、集中控制并且具有报警功能，在医院医疗卫生方面有很大的实用价值，从而加速了医疗器械的自动化与半自动化进程, 有助于提高现代医护质量。

本设计主要成果有：⑴实现了相应的电路采集液滴速度，与设置的液滴速度比较，显示液滴滴速、剩余输液时间；对输液速度可以自动控制；具备与上位机通讯的能力，将输液过程的信息输入护士值班室；当输液剩余时间达到一定的时间，自动报警，或者输液中出现情况可通过相应装置报警。

填补了医院输液系统在细节部分研究的空白，对整体结构的完整分析和其电子设计的建立具有重要意义；⑵通过理论分析，论证了输液系统各个部分的原理及具体设计，很好地解释了所有关于医院输液系统设计的基本内容。

(3)该系统可让医护人员在控制室( 主站) 改变不同受液者( 从站) 的输液状况, 也可以直接到输液室直接改变输液状态( 直接控制从站) , 了解病人的输液进程, 及时通知处理将快完成的输液。

以上研究成果为该系统设计和控制液滴装置设计过程提供了丰富的信息。

关键词：51单片机，医院输液系统，输液监控, 步进电机ABSTRACTABSTRACTThis paper deals with a control system for liquid- dropping based on 51 single chip microcomputer. For using conveniently，displaying directly, controlling intensively, alarming by sending out sound .This system can be widely used in the hospitals.To accelerate the process of automatic or half- automatic realizing for the medicine- appliance . The main research results:(1) It realizes the measurement circuit collection liquid corresponding droplet velocity,which compared with the droplet velocity settings,display the drop rate, residual infusion time;Can control the transfusion speed automatically; Ability to communicate with host computer;Put the transfusion process information into nurse's duty room; When the infusion time remaining to a certain time, automatic alarming, or if something is happened,it is also can alarm through the corresponding device.this is fill the gaps in the hospital transfusion system in detail research,and have great significance to establish a complete analysis of the overall structure. (2)Through theoretical analysis, demonstrated the principle of each part of the transfusion system and the specific design, a good explanation of the basic content of all design hospital infusion system.(3) The system can let the medical staff in the control room (station) to change under different fluid infusion (slave), can also go directly to the transfusion room directly change the infusion state (from the station directly control), to understand the process of the transfusion patients, promptly notify the processing will be done soon infusion.The above results provide rich information for design and control of droplet device process of the system.Key words: The 51 single chip microcomputer, Hospital infusion system, infusion monitoring ,stepper motor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 ............................................................................................................................. I II 第一章引言 . (1)课题的背景和意义 (1)1.1.1医疗输液监控系统设计的背景 (1)1.1.2医疗输液监控系统设计的意义 (1)1.1.3 系统设计需要解决的关键问题 (2)第二章系统方案设计与论证 (3)2.1 系统硬件结构总体设计方案 (3)2.2 点滴速度测量电路方案的选择及论证 (3)2.3 液面检测电路方案的选择及论证 (4)2.4 通过电机控制滴速电路的方案论证 (5)2.4.1电机控制滴速的方案设计 (5)2.4.2 控制用电动机及驱动的选择与比较 (6)2.5 显示器接口电路方案选择论证 (7)2.6 键盘接口电路方案选择论证 (7)2.6.1独立式按键电路 (7)2.6.2矩阵式键盘电路 (7)2.7 单片机型号的选择与论证 (8)2.7.1 现有主流单片机的概述 (8)2.7.2 单片机的选用 (8)2.7.3 单片机I/O口管脚分配 (12)第三章输液系统各模块的硬件设计 (13)3.1 控制电机模块设计 (14)3.1.1 步进电动机的工作原理 (14)3.1.2 步进电机控制原理 (14)3.2 数据采集模块及工作原理 (16)3.3.1 红外发光二极管和光敏三极管 (17)3.3.2 红外发光二极管主要参数 (17)3.3.3 光敏三极管的主要参数 (18)3.4 电源模块 (19)3.5 声报警模块 (19)3.6 复位电路 (19)3.7 显示模块 (20)3.7.1 LED显示器的结构 (20)3.7.2 LED显示器的显示方法 (22)3.7.3 7段译码器CD4511 (22)3.7.4 显示模块电路设计 (24)3.8 键控模块 (24)第四章系统软件及框图设计 (27)4.1滴速检测子程序 (29)4.2 电机控制子程序 (29)4.3 显示子程序 (31)4.4 键盘程序 (32)第五章系统设计结果分析 (34)5.1 设计实现过程 (34)5.2系统测试及结果误差分析 (35)第六章结论 (37)参考文献 (39)致谢及声明 (40)第一章引言课题的背景和意义随着科技的进步，越来越多的地方需要用到对液体的流量或者滴速进行控制，如人工肾机的透析液储液罐中透析液储量、自动洗胃机中冲洗液的液量、中药使用的药浴机中煎药锅中的水位等，医疗保健领域中药液的输液量与输液速度需要精确的控制以达到更好治疗效果。

医院输液智能监控系统设计作者：毛天宇戴艳茹陈丹来源：《科学与财富》2019年第16期摘要：在护理病人的过程中，时刻关注病人输液情况是会使患者家属的感到疲惫，容易造成医疗事故。

对此，本文设计了一种医院输液智能监控系统。

该系统基于单片机技术与无线通讯技术，通过红外对管检测液滴流速，通过步进电机控制输液速度，在利用无限通讯将患者输液信息上传到上位机。

该系统大大减轻了医护人员的压力、减少了静脉输液期间医疗事故发生的几率。

关键词：输液控制，单片机，无线通讯1 引言当下，人口老龄化变得越来越严重，随之而来的医疗压力与日俱增。

在治疗过程中，输液是基本每个患者都要经历的，特别是病情严重的，输液的时间要更长。

长时间、不能停止地关注输液情况，给陪护人员带来了很大的压力，让他们得不到休息。

所以，采用先进的、智能的医疗监控手段来减轻护士以及陪护人员的压力是必要的。

采用这样的监控手段，还方便了独自就医的患者。

他们在输液的时候可以放心地休息，治疗效果会更好。

传统的静脉注射全凭医护人员的经验和观察来度输液流速做调整，实际的输液速度受主观因素的影响很大，通常情况下是不够准确的。

特别是对于手术中和手术后的及其他特殊病情的患者，这种不规范的输液方式会造成药物的浪费，甚至导致病情的恶化。

为了解决以上两个问题，有必要设计一个造价低，精确度较高，稳定性强的医院输液智能监控系统。

2 总体设计方案整个系统由分为上位机和下位机两个部分。

下位机以AT89C52单片机为核心，上位机软件由LabVIEW编程完成，上位机与下位机的通讯由NRF24L01无线模块实现，总体设计如图1所示。

AT89C52单片机通过光电传感器测量液滴滴速，通过步进电机控制液体流速。

用户输入患者信息，开始输液后，单片机把这些信息上传给上位机统一管理。

下位机设计主要分为键盘输入、数码管显示、滴速测量、液位检测、电机控制及无线通讯六个部分，它们都通过电路设计及C语言编程来实现。

PC上位机利用LabVIEW编程实现图形化控制管理界面，实时监测输液情况，并实现输液完成预警，上位机根据收到的数据判断出需要人工服务先后顺序，并显示在屏幕上。

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。

医院病床输液监控系统摘要该设计是以单片机MEGA16为核心，以键盘，碰触开关及红外光电开关为输入系统，以液晶、声光报警电路及步进电机为输出系统的智能化输液控制及监控系统。

键盘系统为独立式按键系统，红外光电开关的功能为检测点滴的滴下。

步进电机具有转速可控功率大及输入脉冲不变时可保持大力矩等优点，这样就可以自如控制吊瓶的上、下缓移可以达到智能控制的目的。

点滴速度可用键盘来设定，同时输液结束或发生异常情况能发出报警信号。

以上面所述装置为一个从站，主站和从站之间采用自定义串口通信协议，建立了一个由主站控制128个从站的有线监控系统。

关键字：光电开关 MEGA16 步进电机串口通行AbstractThe design is based on SCM MEGA16 core to keyboard, touch switches and infrared photoelectric switch for the input system to LCD, sound and light alarm circuit and the stepper motor output system of intelligent infusion for the control and monitoring system. Keyboard keys for the stand-alone systems, infrared photoelectric switch function for the detection of the drip . Stepper motor control with speed and input pulse power of a large change can be maintained when the advantages of high torque, so that you can freely control the bottle on a string of upper and lower slow shift to achieve intelligent control. Keyboard can be used to set the bit rate, while the end of infusion or abnormal conditions to an alarm signal. To the above mentioned device as a slave, between master and slave serial communication protocol with a custom set up a master control station of the cable 128 from the monitoring system. Keywords : Optical switch MEGA16 stepping motor USART目录一、系统方案 (1)1.1 点滴速度的测量 (1)1.2 点滴速度的控制 (1)1.3 控制用电动机及驱动的选择与比较 (1)1.4 系统总体方案 (2)二、理论分析与设计 (2)2.1 点滴速度检测电路原理分析 (2)2.2 键盘控制及显示电路设计 (3)2.3 越限报警电路 (4)2.4 电机控制电路电路设计 (4)2.5 主从机通信电路设计 (5)三、电路与程序设计 (5)3.1 整机详细电路图见附录1 (5)3.2 工作流程 (5)四、测试方案与测试结果 (7)4.1 系统测试数据 (7)4.2 主机从机功能测试 (7)4.3 测试结果分析 (7)五、总结： (7)六、参考文献 (7)附录1：整机详细电路图 (8)附录2：主要控制程序 (9)一、系统方案1.1 点滴速度的测量方案一：采用电感式传感器测量点滴速度在输液器的漏斗外围绕线圈作为敏感元件。

• 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。

该输液监控系统是以 MEGA16 为控制核心，以氦氖激光器和光敏三极管组成监控系统，以键盘、液晶、声光报警电路及步进机电为输入输出监控和控制系统。

氦氖激光器和光敏三极管监控点滴速度，步进机电控制通过控制输液瓶的高度来控制点滴的速度，点滴的速度可由独立式键盘输入，同时输液结束或者发生异常发出声光报警信号。

以上装置为一个从站，主站和从站之间通过TWI 协议通信，建立一个由主站控制 128 个从站的有线监控系统。

关键词： AVR 步进机电 I2C 光敏三极管氦氖激光方案一：采用反射式红外传感器测量点滴速度。

在输液器的漏斗的一侧放置反射式红外传感器，当液滴下落时，利用液滴对红外线的反射能力，让接收端接收到检测信号。

但是输液瓶上下挪移产生的晃动对信号会产生和很大的干扰。

方案二：采用耦合槽式红外光电开关测量点滴速度槽式红外对射式光电开光，集成度高，利用水滴对红外光的散射来改变接收信号的强弱。

但由于受现成工艺的影响，槽式红外对射光电开关的槽的大小和深度与现有的输液瓶漏斗大小不配，跟漏斗的装配艰难，不适合本方案采用。

方案三：采用氦氖激光器和光敏三极管测量点滴速度采用氦氖激光器作为激光放射器，光敏三极管接成光亮度测量电路作为接收器，当水滴下落时，利用水滴对激光的散射，改变接收端接收到的激光的强度，由此产生信号的变化。

由于光敏三极管对光电流有很大的放大作用，有很高的灵敏度。

同时，光敏三极管的前端装配有透镜，具有很好的聚光性，抗干扰能力强，。

激光器和光敏三极管可以自由简便装配在漏斗两侧，方便制作。

综合考虑，采用方案三来测量点滴的速度。

方案一：选用直流机电通过直流机电平稳的转动，可以简单的改变h2的长度，但是直流机电驱动简单，精度低，在精确定位方面控制难度大。

方案二：选用步进机电步进机电是将电脉冲信号转换为角位移或者线位移，在非超载的情况下，机电的转动住手的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载的影响。

它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

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。