基于单片机系统的液体点滴速度监控装置设计

基于单片机的医疗点滴输液控制系统设计0 引言目前医院普遍使用的是人工监控点滴输液装置器，将液体容器挂在一定高度，利用势差将液体输入病人体内，用软管夹对软管夹紧和放松控制滴速，医护人员按药剂特性对滴速进行控制。

如何使这种手工操作走向自动化或半自动化，让护理人员监控病人打点滴的进程时间得到充分利用，使能自理的病人自己能掌握点滴的速度，这就要求医疗器械加速自动化与半自动化进程，提高医护质量。

本文介绍了一种操作方便、显示直观、可集中控制、具有报警功能的智能型液体点滴速度监控系统。

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

１硬件结构与工作原理1．1 系统框图整个系统由主站和从站两部分组成。

主站安装在护理室，主要功能是观察各从站的工作状态和相应的一些简单的控制功能，当从站的有特殊情况报警时，主站也同时报警，提醒护理工作人员进行相应的处理。

从站安装在每个输液器上，以完成输液点数的设置、检测、控制和报警等功能。

主、从站之间采用串口方式相连。

因为从站个数较多，用AT89C52 自带的URAT 不易实现，为此在主、从站之间采用扩展的方式来完成通信功能，只要在从站中用一8 位寄存器就可完成256 个从站的控制。

在AT89C52 上扩展扩展I2C 的方法可参见文献[1]。

1．2 主站硬件设计如图2 所示，主站AT89C52 的P0 口接4×4阵列式键盘，P1 口接八位LED 显示模块，P3.6 和P3.7 与从机的P3.6 和P3.7 对接，通过扩展I2C 总线串行通信，P3.0 作为报警控制端口，通过一4.7K 限流电阻接至三极管8050 的基极，由8050 驱动蜂鸣工作。

八位共阴LED 用CD4511 七段译码驱动器驱动，74LS138 译码位选通；复位电路采用复位芯片。

南华大学电气工程学院《单片机原理及应用课程设计》任务书设计题目：基于单片机系统的液滴点滴速度监控装置专业：电气工程及其自动化姓名: 刘杰学号: 20104450244起迄日期:年月日——年月日指导教师:目录一、引言 (4)二、系统总体设计 (4)2.1系统原理框图及原理分析 (4)2.2方案设计与论证 (5)2.2.1电机驱动控制电路 (5)2.2.2 数据采集 (6)2.2.3键盘方案的选择 (7)2.2.4系统最终方案确定 (8)三、单片机系统设计 (8)3.1 硬件设计 (8)3.1.1单片机系统的硬件结构 (8)3.1.2 液体滴速检测模块 (10)3.2 软件设计 (11)四、总结 (13)参考文献 (14)英文摘要 (16)基于单片机系统的液体点滴速度监控装置设计【摘要】：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 (2cm~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1 引言目前各类医院中所使用的静脉输液器都是悬挂在病人的身体水平线以上才能输液，这种传统的输液设施的输液速度难以准确控制，这对特护病人和对输液速度有较严格要求的病人是不方便的，也会加重医护人员的工作强度。

本系统就是为了减少人力浪费，获得良好医疗效果而设计的液体点滴速度监控装置，利用这种装置可以通过电机控制储液瓶的高度来达到控速的目的；通过传感系统来确定点滴速度和对液位警戒线的检测；通过键盘设置液体点滴速度。

2 系统总体设计2.1系统原理框图及原理分析利用步进机和压强的原理来控制水滴的速度，有公式可以知道由于液面高度的不同而使压强不同，从而改变液滴的速度。

这样的系统比控制输液软管的松紧更好控制，而且比较容易实现。

流畅输液，用单片机控制滴速
输液是医院中常见的治疗手段之一，而输液滴速的控制对患者的
治疗有着至关重要的作用。

因此，设计一种基于单片机的输液滴速控
制系统就显得尤为重要。

下面，就来介绍一下本系统的设计理念和具
体实现步骤。

首先，我们需要清楚地了解输液滴速的控制原理。

在常见的输液
滴速控制装置中，滴速控制器通过手动调节，从而控制输液滴数和滴速。

但手动调节存在着误差和不方便的问题，因此，我们需要采用自
动控制的方式，利用单片机进行精确的控制。

接着，在硬件设计方面，我们需要选用高精度的流量传感器和电
磁阀，以确保输液精度和可靠性。

同时，我们将采用LCD1602液晶显
示屏来显示当前的滴速和设定的滴速值，使医护人员能够随时掌握输
液情况。

在软件设计方面，我们将采用PID算法来控制滴速。

PID算法是一种经典的控制算法，具有控制精度高、响应速度快等优点。

具体地，
我们将通过流量传感器实时采集流量数据，并通过PID算法进行处理，计算出当前的滴速值与设定的滴速值进行比较，从而控制电磁阀的开
启和关闭，实现准确的滴速控制。

最后，本系统还具有报警功能。

当输液滴速偏差超过设定值范围时，系统会通过声音和液晶屏等方式进行报警，以提示医护人员及时
处理。

综上所述，基于单片机的输液滴速控制系统为临床治疗提供了可靠的仪器设备，具有快速、准确、智能化等优点，进一步提高了医疗的质量和效率。

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ABSTRACTInfusion 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。

摘要目前大小医院中所使用的静脉输液器都是悬挂一定高度才能输液，输液速度难以准确限制，这对特护病人和对输液速度有较严格的病人是不方便的。

目前的输液监控报警器笨重、体积大、价格太高，增加医院和病人的费用。

所以如果有液体点滴速度监控装置，必将深受医务人员和病人的欢迎。

因为它有许多的优点，如：可以用按键准确控制速度，可以报警，设备结构简单，费用低等。

所以对液体点滴速度监控的研究十分有意义。

利用单片机设计并制作一个智能化的液体点滴速度监测与控制装置。

该装置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，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围在10% 1滴左右。

从改变设定值起到点滴速度基本稳定整个过程的调整时间小于3分钟。

同时在水到达警戒线以下时能发出报警信号。

该系统是以单片机89C52为核心，采用了步进电机控制装置、红外光电传感滴速检测装置和通过单片机扫描测量、采用PID控制算法控制直流电机传动装置来实现一个点滴速度自动控制系统。

还扩充了掉点数据存储，实施远距离两线制多机通信、语音报警、系统开机自检、回血报警等功能，增强了系统的实用性。

而且由于采用红外光电传感和电容传感配合单片机及可编程逻辑器件，速递测量和控制精度高。

整体结构设计合理，运行稳定。

主机从机间采用自动检测多路访问协议，很好的解决了多机共用一根通讯线的比特流碰撞问题。

关键字：点滴速度，红外传感，步进电动机，52单片机目录1 单片机89C52概述 (1)1.1 AT89C52单片机 (1)1.1.1 89C52输入/输出引脚简介 (1)1.1.2 89C52的存储器配置 (3)1.1.3 电可擦除可编程只读存储器（E2PROM） (3)2 方案 (4)2.1 方案比较，设计与论证 (4)2.1.1控制方案比较 (4)2.1.2 液滴检测方案比较 (4)2.1.3 点滴速度控制方案 (5)2.1.4 储液液面检测方案 (7)2.1.5 通信方案比较 (7)2.1.6 主从机网络通讯构建方案 (8)3 理论分析 (9)3.1 PID控制算法 (9)4 系统设计 (10)4.1 主站部分 (10)4.1.1 主站键盘和显示部分 (10)4.1.2 电源设计 (12)4.1.3 主站软件流程 (12)4.2 从站部分 (13)4.2.1 点滴检测 (13)4.2.2 点滴速度控制模块 (14)4.2.3 步进电机的驱动 (15)4.2.4 警戒检测 (15)4.2.5 传感及测量电路 (16)4.2.6 数字滤波 (18)4.2.7 掉电数据存储 (18)4.2.8 从站软件流程 (18)4.3 通信部分 (19)4.3.1 主从机网络通讯方案 (20)4.3.2 通信方案的选择和硬件结构 (20)4.3.3 通信报文协议 (21)5 调试 (22)5.1 硬件调试 (22)5.2 软件调试 (22)5.3 软硬综合调试 (22)6 总结 (23)感谢 (24)附录一：参考文献 (25)附录二：程序清单 (26)1 单片机89C52概述本设计主要针对AT89C52单片机芯片来设计的。

单片机液体点滴速度控制装置设计
本文设计一种基于单片机的点滴速度控制装置，可以根据设定的
参数控制点滴的速度。

它通过单片机调节步进电机的转速，借以控制
点滴速度。

单片机环境中，可以使用用户数据存储，实现温度，流动
量等外部参数设置。

这种装置可以实现在医疗检查中更准确精准的点滴。

该装置具有自动调节功能，可以根据实时的流量更新单片机的参
数设置，以得到更准确的点滴速度控制结果。

采用工控技术和单片机
技术，装置可以满足全天候的操作要求。

此外，装置还可以通过安全
性能提升技术，为病人注入精确控制的点滴药物滴加提供安全保障。

技术方案上，该装置将微控器与半导体器件有机结合，组成控制逻辑
电路进行智能控制，由此实现简单、经济、安全、高效的目的。

此外，它还采用温度保护功能，及时调节滴量，以防止滴完余温对人体的损害。

目录1 引言 (1)2系统基本总体设计 (1)2.1设计要求 (1)2.1.1 基本要求 (1)2.1.2 发挥部分 (2)2.1.3 说明 (2)2.2.系统各个模块的选择与论证 (3)3 系统的硬件设计 (4)3.1系统硬件的基本组成部分 (4)3.2主要单元电路设计 (5)3.2.1 点滴速度测量电路设计 (5)3.2.2 点滴速度控制电路设计 (6)3.2.3 键盘显示电路 (7)4 系统的软件设计 (8)4.1系统的主程序设计 (8)4.2检测点滴速度子程序 (8)4.3点滴速度控制子程序 (8)4.4键盘显示子程序 (9)4.5程序设计 (10)5 结束语 (13)参考文献 (14)基于51单片机的液体点滴速度监控装置摘要：随着电子技术的发展，医疗设备也在发生着一些变化，而传统的人工式监护方式显然已经越来越不能满足当今的监护需要了。

目前，我国医疗机构在进行输液治疗时，输液速度的控制还是采用人工方。

常规临床输液，普遍采用挂瓶式输液，并用眼睛直接观察，依靠手动夹子来控制输液速度，这样的操作方式不能精确控制输液的速度，而且工作也量大。

因此，就需要既廉价又实用的医疗输液检测监控装置来满足现今的医疗需求。

利用单片机设计并制作一个智能化的液体点滴速度监测与控制装置。

该装置由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机装置、键盘和报警系统等系统组成。

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，设定范围为20~150（滴/分），控制误差范围在10%±1滴左右。

从改变设定值起到点滴速度基本稳定整个过程的调整时间小于3分钟。

关键词：点滴速度；红外线传感；步进电动机；51单片机1 引言单片机的发展前景颇为广阔，在各个领域中都用到了单片机控制，如；工业控制，交通控制，信息方面等，随着科学技术的进步，我们在各方面都采用了自动控制取代人工控制，医疗事业的发展是顺应科学技术而发展的，医疗的安全和医疗水平的提高都离不开科学技术，把高科技应用到医疗事业上是对医疗事业的一大促进与补充。

基于单片机的输液监护器设计输液监护器是一种用于监测患者输液情况的医疗设备。

它通过监测输液速度、输液总量等参数，确保患者接受到正确的治疗。

本设计基于单片机，实现了输液监护器的功能，并具有一定的安全性和可靠性。

首先，我选择了AT89S52单片机作为主控芯片。

它具有较强的计算和控制能力，并且易于编程。

我通过连接脉冲流量计和液晶显示屏等外设，来获取输液速度和输液总量等参数，并将其显示在液晶屏上。

接下来，我设计了输液监测算法。

我将脉冲流量计测得的脉冲数转换为输液速度，然后将输液速度与设定值进行比较，并根据比较结果控制报警器。

当输液速度超过设定值时，报警器会发出声音和光提示，提醒医护人员及时处理。

为了提高输液监护器的安全性和可靠性，我还设计了一套电路保护措施。

首先，我在输入口处添加了稳压电路和滤波电路，以保证电源稳定和滤除杂波。

同时，我还加入了过压保护电路和过流保护电路，以防止异常电压和电流对设备造成损害。

此外，我还设计了一套电源切换电路，以实现主电源和备用电源的自动切换，确保设备在突发情况下的正常工作。

最后，我为输液监护器设计了人机交互界面。

通过液晶显示屏和按键，医护人员可以设置输液速度、修改警报阈值等参数。

此外，我还设计了报警器的静音功能，医护人员可以在一段时间内暂时关闭报警器，避免持续鸣响影响患者。

综上所述，基于单片机的输液监护器设计具有较好的功能和安全性。

通过监测输液速度和输液总量等参数，它能够及时提醒医护人员，并确保患者接受到正确的治疗。

此外，我还为设备添加了适当的电路保护和人机交互功能，提高了设备的可靠性和易用性。