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医院病床输液监控系统的设计陈海泉;胡佳文;楼然苗【摘要】目的:解决护理站护士每天都要来回不停地到病房进行患者的输液监控的问题.方法:利用单片机技术、电机控制技术及激光检测技术,对病床输液进行自动化的监控,并将实时检测到的数据通过RS485总线传送给护理站主机,同时护理站主机也可通过数据总线对每个病床进行监控.结果:护理站主机能同时控制上百个病床,主机能定时巡检显示病床输液实时状况;当某个病床输液发生异常情况时,主机和该病床从机都能发出报警;病床从机与护理站主机间通讯距离可达500 m 以上,且具有很高的可靠性.结论:值班护士人员在护理站主站就能监控所有的病床输液情况,不管哪个病床发生异常,护士都能提供迅速、准确、及时的护理治疗,减轻了护士的劳动强度,也提高了患者对护理工作满意度.%Objective To solve the problem that nurses must be back and forth to ward every day for the transfusion rnmonitoring of patients. Methods Using chip technology, motor control and laser detection technology, the transfusion of rnhospital sickbeds was monitored automatically. The data detected in real time was transferred to the host computer of rnnursing station through RS 485, by which at the same time each sickbed could also be monitored. Results The host rncomputer of nursing station could control hundreds of sickbeds simultaneously with the real time transfusion status rndisplayed regularly. When an exception occured, both the host computer of nursing station and the slave computer of rnsickbeds could sound the alarm with communication distance over 500 meters, which was of high reliability. Conclusion rnNurses on duty in the nursing station can monitor thetransfusion status of all the sickbeds. No matter which sickbed occurs rnexception, nurses can provide quick, accurate and timely treatment with the transfusion monitoring system. This system rnreduces the labor intensity of nurses and also imprves patient satisfaction for nurses. rnJournal, 2011 . 32 ( 3) : 22-24]【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2011(032)003【总页数】3页(P22-24)【关键词】单片机;监控;激光;报警【作者】陈海泉;胡佳文;楼然苗【作者单位】316000,浙江舟山,浙江海洋学院;316000,浙江舟山,浙江海洋学院;316000,浙江舟山,浙江海洋学院【正文语种】中文【中图分类】R605;TP277Abstract ObjectiveTo solve the problem that nurses must be back and forth to ward every day for the transfusion monitoring ofpatients.MethodsUsing chip technology,motor control and laser detection technology,the transfusion of hospital sickbeds was monitored automatically.The data detected in real time was transferred to the host computer of nursing station through RS 485,by which at the same time each sickbed could also be monitored.ResultsThe host computer ofnursing station could control hundreds of sickbeds simultaneously with the real time transfusion status displayed regularly.When an exception occured,both the host computer of nursing station and the slave computer of sickbeds could sound the alarm with communication distance over 500 meters,which was of high reliability.Conclusion Nurses on duty in the nursing station can monitor the transfusion status of all the sickbeds.No matter which sickbed occurs exception,nurses can provide quick,accurate and timely treatment with the transfusion monitoring system.This system reduces the labor intensity of nurses and also improves patient satisfaction for nurses.[Chinese Medical Equipment Journal，2011，32（3）：22-24] Key words MCU；monitor；laser；alarm目前，医院一般采用人工监控点滴输液装置。
液体滴落检测与计数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。
当输液结束或输液速度发生异常时，使用发光二极管和蜂鸣器进行报警，继而实现对输液瓶的控制。
系统以80C52单片机为核心，实现对输液瓶控制与液体点滴速度的显示和液体点滴速度的键盘控制；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，经济性，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；单片机目录任务与要求 (5)一、绪论 (5)1.1课题背景 (5)1.2课题研究的目的和意义 (6)1.3课题的思路与主要框图结构 (6)二、方案比较与论证 (7)2.1控制方案的比较 (7)2.2点滴检测方案比较 (7)2.3液位监测方案比较 (7)2.4速度控制方案 (8)2.5电机的选择 (8)三、系统的硬件设计 (9)3.1系统的硬件设计 (9)3.2.1中央处理单元 (9)3.2.2点滴信号检测单元 (10)3.2.3点滴信号的比较、滤波、整形电路 (11)3.2.4液位检测单元 (11)3.2.5检测电路的抗干扰措施 (12)3.2.6声光报警电路 (13)3.2.7步进电机驱动单元（高度调整单元） (14)3.2.8键盘单元 (14)3.2.9数码管显示单元 (16)3.3芯片时钟电路 (17)3.5复位单元 (17)3.6供电单元 (18)四、液体点滴监控系统的软件设计 (19)4.1各模块软件设计 (19)4.1.1主控模块设计 (19)4.1.2点滴速度测量模块设计 (19)4.1.3电机控制算法 (21)4.1.3.1电机控制原理 (21)4.1.3.2点滴速度控制 (21)4.1.5报警模块设计 (23)4.2.2输入键盘模块的设计 (24)4.4.3数码管显示模块的设计 (24)参考文献 (27)附录 (28)液体滴落检测与计数难度系数:1.0一、任务医用吊瓶注射如图所示，需要检测液体滴落速度和数量。
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。
开题报告电子信息工程医院点滴自动控制系统的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义21世纪是信息技术高度发达的时代，也是智能控制飞速发展的黄金时期。
智能化已逐渐成为当今科技社会发展的主旋律。
21世纪过去的头十年，先后涌现了建筑智能化、家居智能化、医院智能化等一系列全新的生活概念。
随着经济社会的不断飞速发展，医院智能化系统已经成为衡量一个医院现代化水平的重要标准。
通过将先进的计算机技术、通信技术、网络技术、自动化控制技术等应用于现在医院中不仅可以更好的节省人力资源，降低能源消耗、提高医院内工作效率；而且还能使现代化医院服务更加人性化，促进现代医院更加高效、稳定地运行。
智能化医院建设的目标就是要实现对医院的安全、设备、信息的有效管理；使智能化系统能为医院业务管理、设备运行以及对外服务提供一个运行平台，提供高效率、高质量的管理和服务；实现医院建筑管理自动化、医疗管理自动化、安全防范多媒体化、办公管理智能化；最终形成诊疗手段完备、管理科学、信息一体化、高效节能的信息化、数字化医院。
医院智能化系统主要包括医用信息智能系统、建筑自动化管理系统、通信网络系统及智能化基础平台四个方面。
而实现这些系统功能的核心理论是自动控制理论。
一般的自动控制系统包括控制器、传感器、被控对象、执行器等部分。
(1)、控制器：从最初的单一地以计算机作为控制系统的控制器，到如今各种各样功能齐全的微控制器，控制器的发展经历了几次质的飞跃。
控制器的发展正朝着微型、低功耗、功能齐全等方面发展。
应用最为广泛的微控制器包括51、PIC、AVR等系列的单片机，还包括DSP、ARM芯片等功能齐全的控制器。
未来单片机发展的主要方向是在提高CPU的处理能力的同时兼顾系统的功耗、体积、价格、性能等因数。
最近几年32位的单片机已越来越受到人们的青睐，处于领先地位的如ARM嵌入式处理器系列。
不久之前最新的64位单片机也已经问世，例如东芝公司的TX49系列和TX99系列单片机。
病床输液系统分析：一套病床呼叫和输液监控系统，可以合理、高效、安全的服务系统有利于减轻护理工作人员的劳动强度，同时又保障病人的安全。
以61单片机作为控制核心的病床呼叫和输液监控系统。
由主站和从站两大部分构成，主由4*4键盘与液晶显示、串行通信接口、声光报警电路、时钟电路、EEPROM存储模块等模块构成，从站由独立键盘~0LED显示、报警电路等模块构成。
可在每个病床上安放一个按键用于紧急呼救。
通过检测液滴滴下的频率和药瓶内液面高度来提供病人的安全服务.实现多个病人同时发生紧急情况实时发出报警声，并告知呼叫所在位置，帮助医生及时解决问题。
一．系统总体设计1：连接好电路。
其中包括液滴速度检测器。
液面高度检测器，报警器，ＬＥＤ。
主控房间内安放SPLC501显示器，报警器2：岁病人的床位进行编号1,2,3…..3：开始输液后利用液滴频率检测器测频率，找出正常速度并记录下来，设定液滴频率范围。
当液滴速度超出或低于此速度时中断并且发出警报声，并告知医生呼叫所在位置4：设定滴最低高度。
当液面达到最低液面时中断并发送数据发出警报声，并告知医生呼叫所在位置5：医生得知报警所在位置后可取消报警声主程序流程图：主程序：#include<spce061a.h >char shuzi[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'}; --------用到所有变量的初值main(){LCD501_Init(0x00);//清屏*P_IOA_Dir = 0x00ff;*P_IOA_Attrib = 0x00ff;*P_IOA_Data = 0xff00;*P_IOB_Dir = 0x00ff;*P_IOB_Attrib = 0x00ff;*P_IOB_Data = 0xff00;*P_SystemClock=0x0080;----打开液滴测速器----打开测液面高度装置LCD501_PutChar(94,32,shuzi[sz/10]);//工作人员设置液面最低高度LCD501_PutChar(94,32,shuzi[gd%10]); //工作人员设置液面最低高度*P_INT_Ctrl=C_IRQ5_2Hz|C_IRQ3_EXT1|C_IRQ3_EXT2;//开时基中断，外部中断A,B__asm("INT IRQ"); //开总中断While（1）{disply();//用于中断响应，判断是哪个房间出现情况disply1();//测液滴频率csdisply2();//测液面高度gd*P_Watchdog_Clear = 0x0001;}}void IRQ3(void)__attribute__((ISR)); //用于设定液滴频率pl,和液面高度ym,增加pl和ym void IRQ3(void){delay1();if(*P_INT_Ctrl&C_IRQ3_EXT1)//判断是不是外部中断Adelay1();if(*P_INT_Ctrl&C_IRQ3_EXT1)//判断是不是外部中断A{*P_INT_Clear=C_IRQ3_EXT1;//清外部中断Apl++;ym++;}void IRQ3(void)__attribute__((ISR)); // 用于设定液滴频率pl,和液面高度ym,减少pl和ym void IRQ3(void){delay1();if(*P_INT_Ctrl&C_IRQ3_EXT2)//判断是不是外部中断Bdelay1();if(*P_INT_Ctrl&C_IRQ3_EXT2)//判断是不是外部中断B{*P_INT_Clear=C_IRQ3_EXT2;//清外部中断Bpl--;ym--;}void PlaySnd_Auto(unsigned int uiSndIndex,unsigned int uiDAC_Channel){SACM_A2000_Initial(1); //初始化语音播放，自动方式SACM_A2000_Play(uiSndIndex,uiDAC_Channel,3); //播放语音while((SACM_A2000_Status() & 0x0001) != 0) //判断当前是否在播放？返回最低位为1则表示当前在播放{SACM_A2000_ServiceLoop(); //服务程序*P_Watchdog_Clear = 0x0001;}SACM_A2000_Stop(); //停止}Void disply()//用于中断响应，判断是哪个房间出现情况{LCD501_PutChar(94,32,shuzi[cs/10]);//显示液滴频率LCD501_PutChar(54,8,shuzi[cs%10]); //显示液滴频率LCD501_PutChar(94,32,shuzi[gd/10]);//显示液滴高度LCD501_PutChar(94,32,shuzi[gd%10]); //显示液滴高度If(cs>gao||cs<di)//如果超出或低于频率范围{PlaySnd_Auto(0,1); //调用播放程序，发出报警声LCD501_PutChar(94,32,shuzi[fj/10]);//显示房间号LCD501_PutChar(54,8,shuzi[fj%10]); //显示房间号}else if(gd<=sz)//如果低于已设定的液面高度则发出警报声{PlaySnd_Auto(0,1); //调用播放程序，发出报警声LCD501_PutChar(94,32,shuzi[fj/10]);//显示病床号LCD501_PutChar(54,8,shuzi[fj%10]); //显示病床号}else if(GetKey()>0) //如果有病人按键则发出警报声{Key = GetKey(); //取键值Key = Key >> 4; //取发光二极管显示值Key = Key >> 4;*P_IOA_Data = Key; //按键上对应的发光二极管点亮---------把key转换成十进制PlaySnd_Auto(0,1); //调用播放程序，发出报警声LCD501_PutChar(94,32,shuzi[key/10]);//显示病床号LCD501_PutChar(54,8,shuzi[key%10]); //显示病床号}if( ------判断医生是否按取消键){---关闭报警铃声LCD501_PutChar(94,32,shuzi[0]);//病床号设为零LCD501_PutChar(54,8,shuzi[0]); //病床号设为零}void disply1()//测液滴频率cs{----检测液滴数mm++;if(i==0){m=0;}}void dispy2()//测液面高度gd{----------gd}void IRQ5(void)__attribute__((ISR)); //用于检测液滴频率测每五秒的滴数 void IRQ5(void){*P_INT_Clear=0x0004;i++;if(i==5){cs=m;//当i=0时开始检测到液滴滴下的滴数mi=0;}}unsigned int GetKey(void) //按键检测，用于判断是哪个病床呼叫{unsigned KeyValue=0;//初始化IOA的相应端口为上拉输入*P_IOA_Dir &= ~KEY_ALL;*P_IOA_Attrib &= ~KEY_ALL;*P_IOA_Buffer |= KEY_ALL;//等待有键按下，即有端口变为0//while(!(((*P_IOA_Data) & KEY_ALL) ^ KEY_ALL))//{// *P_Watchdog_Clear=1; //清看门狗//}while(KeyValue==0){KeyValue=(*P_IOA_Data & KEY_ALL)^KEY_ALL;*P_Watchdog_Clear=1;}KeyValue = ((*P_IOA_Data) & KEY_ALL) ^ KEY_ALL;//等待按键抬起while(((*P_IOA_Data)&KEY_ALL)^KEY_ALL){*P_Watchdog_Clear=1;}}本系统应用于医院的住院部，对系统的要求比较严格，要求病床监控器具有站号任意输入设定和显示功能；当按下监控器上的呼叫按扭时，主机能显示最先接收到的呼叫病床号，并发出声光报警提示；主机能手动清除当前显示的病床号及报警信号；主机能接收并存储不少于lO个呼叫的病床号，在手动清除当前显示后，能依先后顺序显示下一个病床号并发出声、光提示；在滴斗处检测点滴速度，并在病床监控器上实时显示点滴速度(滴／分)，测量误差小于4-2％滴；输液结束(滴速为零)时，从站和主站应在3秒内发出声光报警信号；主站和从站问应尽量减少连接线数量，有线通信传输距离不小于30米；主站能巡回显示各从站的编号及当前点滴速度，巡回时间3一l0秒可由主站任意设定。
智能点滴监控系统毕业设计哎呀，今天咱们聊聊这个“智能点滴监控系统”毕业设计，听起来可酷了吧？想想啊，医院里那些忙得不可开交的护士们，忙得像陀螺一样，跑东跑西。
就像电影里的超级英雄，没时间喘口气！他们得时刻关注病人的状况，尤其是那些正在接受点滴的朋友们。
点滴，真是小小的瓶子，里面却藏着大大的责任。
说实话，护士每次都得认真盯着点滴的流速，生怕出个岔子，病人一不留神，哎呦，这可不是开玩笑的事。
于是，咱们的设计目标就出现了——嘿，让这项工作变得简单点儿，别让护士们像猴子一样东跑西跳。
我们就想，为什么不弄个智能系统来帮忙呢？一套点滴监控系统，能够实时监测点滴的流速，甚至还能发出警报，提醒护士们。
你想啊，这样一来，护士就能省出时间，去关注其他病人。
这样一想，心里不禁美滋滋的。
我们开始动手。
设计的过程就像做饭，材料得准备齐全，锅子得热好，火候掌握得当。
我们先选定了传感器，这小家伙可是关键，得能精准测量液体流动的速度。
我们给它起了个名字，叫“流速小子”，多可爱啊！然后，咱们得把它跟计算机连接，软件要写得清清楚楚，界面得简单明了，方便护士们使用。
就像大厨做菜，一定要考虑到食客的口味。
光有硬件、软件还不够，咱们还得考虑到数据安全。
哎，医院可不是随便玩的地方，病人的隐私得保护好。
于是，我们加了一层加密，确保信息只在有权限的人之间流通。
你说，技术再牛逼，安全第一，才能安心使用嘛。
设计的过程中，难免会遇到挫折。
那天，我们调试的时候，流速小子竟然给我们开了个玩笑，流速显示的完全不对，简直就像打错了算盘一样。
我们心里那个气啊，直想把它“请”去隔壁教训一番。
不过，没关系，调试问题就像拼图，耐心点，总能找到那个“对”的位置。
几天后，流速小子终于老实了，数据也准得让人刮目相看。
说到这，真是感慨万千。
经历了一番波折，大家齐心协力，才把这个智能监控系统的雏形给搞出来。
之后，我们在模拟环境中进行了测试，病人一号、病人二号，统统上阵，流速小子表现得可棒了，数据准确得像个神仙。
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。
医用远程自动输液监控系统设计报告1 绪论1 本项目的提出及研究意义当人前进的脚步迈入电子领域的那一刻，就预示着一个新时代的来临，预示着人类将逐渐脱离全手工的劳动方式，预示着全球智能化的发展方向和趋势。
目前，国内外均开始关注“以人为本”这种思想，越来越多的商品也秉承这一制造和销售理念，人类的生活在科技的飞速发展中得到不断的改善，从国外的智能化房屋，到国内逐渐兴起的智能化小区，我们生活水平正在悄然的与“智能化”这个名词与日具进，以往大多被用于工业生产的智能系统也逐渐以崭新的面貌走到我们身边，越来越丰富的智能化用品出现在世面上，人们对“生活智能化”的关注告诉我们，下一个时代，将是一个智能产业飞速发展，多元应用，空前繁盛的时代。
或许，你有过这样的认识，在医院中，输液是大多数病症需要的治疗方式，而因输液带来的问题也是经常出现的，这也影响到了病人的身体健康。
由于医院中护士的工作繁忙,再加之疲劳，就可能不能很好的监护病人的输液情况，这就需要病人自己或其家人随时都要注意输液情况，这样一来，就使得病人以及病人家人为此而不能很好的休息，其家人也得要耽误大量的时间来监护病人。
然而，即使在有人护理的情况下，病人与护理人员在长时间的等待之中也极易疲劳，也极易发生药物输完后空气进入体内的危险情况，这样即不方便，对病人的身体也是非常不利的。
鉴于这个问题，有人肯定回产生疑问：“能否发明一种可以自动监测药物剩余量并及时通知护士更换药物的装置呢”？通过这样的启发，我们小组的同学积极的思考，发现解决此问题的关键在于：1）如何正确的监测药物剩余量。
2）使用何种方式提示护士应该换药。
3）如何实现多人监测。
4）用那种方式传送信号更加稳定，更加可靠。
结合我们所学的专业知识，我们联想到无线电波是由发射点向四面八方传播，可以穿过阻挡物，而且可以传播到很远的距离，因此它的控制可以在很大区域和空间内实现，而且易于实现多路信号控制。
为此，我们在前人研究的基础上探索出了一种可编程无线电遥控多通道开关系统的设计方法。
医院病床输液监控系统摘要：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电机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，步进电机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 步进电机 I2C 光敏三极管氦氖激光1 方案设计与论证1.1 点滴速度的测量方案一：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。
但是输液瓶上下移动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，跟漏斗的装配困难，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。
1.2 点滴速度的控制方案一：选用直流电机通过直流电机平稳的转动，可以简单的改变h2的长度，但是直流电机驱动简单，精度低，在精确定位方面控制难度大。
方案二：选用步进电机步进电机是将电脉冲信号转换为角位移或线位移，在非超载的情况下，电机的转动停止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。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
综上考虑，采用方案二步进电机来控制点滴的速度。
1.3通信协议方案一：SPISPI 串行外围设备接口，是Motorola 公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，传输速率高，硬件功能很强大，但是缺乏数据的交流控制机制。
方案二：UARTUART 是一种较为通用的数据传输的方法，COM 口中Rx 、Tx 的数据格式即为UART 。
UART 和RS232是两种异步数据传输标准.计算机中的COM1和COM2都是RS232串行通信标准接口。
当UART 接口连到PC 机上时，需要接RS232电平转换电路。
方案三：I2CI2C 只要求两条总线线路：一条串行数据线SDA 一条串行时钟线SCL ，每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机从机关系软件设定地址主机可以作为主机发送器或主机接收器，它是一个真正的多主机总线如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁，防止数据被破坏，串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s 快速模式下可达400kbit/s 高速模式下可达3.4Mbit/s ，片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整，连接到相同总线的IC 数量只受到总线的最大电容400pF 限制综合考虑采用方案三I2C 通信协议。
2 理论分析与计算 2.1点滴速度的分析与计算如题要求，监控系统要能动态显示点滴的速度，通过检测两滴液滴之间滴落的时间，再被1分钟整除便可以动态的计算出点滴的速度。
设点滴的单位为滴（d ），检测系统检测到第一滴液滴的时间为T 1，检测到第二滴液滴的时间为T 2，则点滴速度（单位为d/min ）的计算公式为：2160/()1V T T =--注：由于这种计算方法是检测两滴液滴之间下落的时间差，是以第一滴液滴滴落作为计时的开始点，在1分钟的时间内，总计数液滴为N+1，所以最后计算出来的结果要减去一滴。
2.3步进电机控制点滴速度的分析和计算本输液监控系统输液速度控制采用的是型号57BYGH306的2相四线步进电机，步距角为1.8°，当给电机200个脉冲，电机刚好转过一圈，经实际测量，电机转过一圈，点滴速度改变4滴。
则点滴速度每增加1滴电机只需转过90°。
3 单元电路设计与计算3.1单片机系统电路图（见附录）3.2步进电机驱动电路步进电机采用L298芯片驱动。
该芯片的主要特点是：工作电压高，最大工作电压可达15V；输出电流大，瞬间输出电流可达3A，持续工作电流为2A；内含H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以直接启动步进电机，采用标准逻辑电平信号控制，产生四相驱动信号，能用半步（8拍）和全步（4拍）等方式来驱动二相或四相步进电机。
该芯片可以驱动两个二相电机或一个四相电机，可以直接通过电源来调节输出电压，并可以直接用单片机的I/O口来提供信号，电路简单，使用方便。
驱动步进电机电路图如下：图 1.L298N电机驱动电路图1.中OUT1—OUT4接５７BYGH306步进电机的四根线，IN1—IN4接单片机的4个I/O口，通过I/O口输出电平的变化和频率来控制步进电机的转向和转速的快慢。
3.3由氦氖激光器和光敏三极管组成的点滴速度测量电路点滴速度测量电路是由氦氖激光器和光敏三极管两部分电路组成装配在漏斗的两侧，氦氖激光器直射光敏三极管。
当液滴滴落经过激光器和光敏三极管的中间时，将激光器的发出的部分激光散射和折射掉，引起光敏三极管上电阻的变化，三极管将电阻变化引起的电压变化进行放大送入LM339比较器，经比较后输出高低电平信号送入单片机，由单片机采样计算出点滴速度。
图 2.点滴速度测量电路3.4报警系统电路输液结束或发生异常的报警系统电路是由光电开关、蜂鸣器和LED 灯组成。
两个光电开光分别放置在距离滑轮和距受液瓶5cm 的地方，当输液瓶上下移动到报警线区域时，光电开光被触发，输出低电平，使蜂鸣器和LED 灯被触发，发出声光报警信号。
图3.报警系统电路4 程序设计 4.1系统运作框架图AVR 单片机系统（从站）12864液晶显示输液装置点滴速度检测系统步进电机速度控制系统键盘危险报警系统AVR 单片机系统（主站）12864液晶显示键盘I2C 通信图5.4.2程序流程图图 6.5 系统测试5.1系统数据测试系统测试包括点滴速度误差测试，设定速度误差测试，设定速度稳定时间测试，警戒限制报警系统测试，主从站信息交流测试等。
所用到的工具有秒表和人工数数。
表2 测试数据表输液瓶距顶部滑轮小于5cm报警——实现；漏斗距受液瓶顶部小于5cm报警——实现；输液结束报警——实现；主站巡回检测和显示从站信息——实现；主站手动解除从站报警信号——实现。
5.2数据分析从测量数据分析，该系统已基本完成各项要求，液滴速度测量控制误差小于3滴/分，相对误差控制在5%内。
经分析造成误差原因有以下 3点：1、输液瓶上下运动对传感器造成了干扰2、点滴速度较快时在漏斗内溅起液滴附着在漏斗壁对传感器造成干扰3、算法本身不精确对测试显示结果造成影响6 结论本输液检测系统完成了点滴速度的检测和步进电机控制点滴速度的变化，并通过液晶显示点滴速度的动态变化。
通过独立键盘可对点滴的速度进行设定，设定范围为50~120（滴/秒），误差在3滴左右,在允许误差范围内。
系统设有智能警戒报警和手动解除系统。
主站可巡回检测和显示从站的点滴速度，并手动解除从站的警戒报警信号。
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从机接收到任何数都返回。
//当主机收到的数为0x10时，从零开始发送。
#include "config.h"#include <iom16v.h>#include <string.h>#include <macros.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define RS (1<<5)#define RW (1<<6)#define EN (1<<7)uintnum=0,num1=0,num2=0,num3=0,numqq=0,xians1=0,xians2=0,xians3=0,ru1=0,r u2=0,zrongl=250,z=0,i=0,j=0,num4=0,zhanchun=0,num6=0;uintoppoo=0,num5=0,ttt=0,tttc=0x04,yuzhi1=0,yuzhi2=50,yuzhi3=50,xians1a=0 ,xians2a=0,xians3a=0,nnn1=0;nnn2=0;#pragma interrupt_handler miao:9#define Coil_A1 {DDRA|=(1<<PA0);PORTA&=~(1<<PA0);DDRA|=(1<<PA1);PORTA&=~(1<<PA1);DDRA |=(1<<PA2);PORTA|=(1<<PA2);DDRA|=(1<<PA3);PORTA|=(1<<PA3);}//A红#define Coil_B1 {DDRA|=(1<<PA0);PORTA|=(1<<PA0);DDRA|=(1<<PA1);PORTA&=~(1<<PA1);DDRA| =(1<<PA2);PORTA&=~(1<<PA2);DDRA|=(1<<PA3);PORTA|=(1<<PA3);}//B黄#define Coil_C1 {DDRA|=(1<<PA0);PORTA|=(1<<PA0);DDRA|=(1<<PA1);PORTA|=(1<<PA1);DDRA|= (1<<PA2);PORTA&=~(1<<PA2);DDRA|=(1<<PA3);PORTA&=~(1<<PA3);}//C绿#define Coil_D1 {DDRA|=(1<<PA0);PORTA&=~(1<<PA0);DDRA|=(1<<PA1);PORTA|=(1<<PA1);DDRA| =(1<<PA2);PORTA|=(1<<PA2);DDRA|=(1<<PA3);PORTA&=~(1<<PA3);}//D蓝#define Coil_F1 {DDRA|=(1<<PA0);PORTA&=~(1<<PA0);DDRA|=(1<<PA1);PORTA&=~(1<<PA1);DDRA |=(1<<PA2);PORTA&=~(1<<PA2);DDRA|=(1<<PA3);PORTA&=~(1<<PA3);}//全部断电void DelayMs(z){unsigned int x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}//延时函数void time_ms(uint ms){for(;ms>1;ms--);}//此处定义字符串char char_1[]={"预订速度床号 1"};char char_2[]={" 075 滴/ 分钟 "};char char_3[]={"实际速度 "};char char_4[]={" 000 滴/ 分钟 "};char char_5[]={"0123456789 "};char char_6[]={" "};char char_1t[]={"剩余时间约： "};char char_2t[]={" 0小时 00 分 "};char char_3t[]={"剩余容量： "};char char_4t[]={" 0000 ml "};char char_111[]={" 床号 2"};char char_222[]={" 报警 "};char char_333[]={" "};char char_4444[]={" 药瓶限位触发 "};char char_b1[]={" 床号 1"};char char_b2[]={"速度设置： "};char char_b3[]={" __ "};char char_b4[]={" "};volatile char char_111a[]={" 床号 2"}; volatile char char_222a[]={" 报警 "}; volatile char char_333a[]={" "}; volatile char char_4444a[]={" 输液结束 "}; char char_c1[]={" 床号 1"};char char_c2[]={" 主机已响应 "};char char_c3[]={" "};char char_c4[]={"请稍等...... "};void miao(){num++;if(num>3000){while(1){DisplayList(0x80,char_111a); //显示第一行DisplayList(0x90,char_222a); //显示第二行DisplayList(0x88,char_333a); //显示第三行DisplayList(0x98,char_4444a); //显示第四行 }}TCNT1H=0X85;TCNT1L=0XED;}void delay(uint ms){uint i,j;for(i=0;i<ms;i++){for(j=0;j<1141;j++);}}void bujinfan(){Coil_A1DelayMs(z);Coil_B1DelayMs(z);Coil_C1DelayMs(z);Coil_D1DelayMs(z);}void bujinzhen(){Coil_D1DelayMs(z);Coil_C1DelayMs(z);Coil_B1DelayMs(z);Coil_A1DelayMs(z);}//写数据void WriteData(unsigned char WDLCM) {//ReadStatusLCM(); //检测忙time_ms(20);PORTA|=RS; //RS=1time_ms(20);PORTA&=~RW; //RW=0time_ms(20);PORTA|=EN; //EN=1PORTD=WDLCM; //输出数据time_ms(20);PORTA&=~EN; //EN=0time_ms(20);}void WriteData1(unsigned char WDLCM) {//ReadStatusLCM(); //检测忙time_ms(20);PORTA|=RS; //RS=1time_ms(20);PORTA&=~RW; //RW=0time_ms(20);PORTA|=EN; //EN=1time_ms(20);PORTD=WDLCM; //输出数据time_ms(20);PORTA&=~EN; //EN=0time_ms(20);}//写指令void WriteCommand(unsigned char WCLCM) {//ReadStatusLCM(); //根据需要检测忙time_ms(20);PORTA&=~RS; //RS=0time_ms(20);PORTA&=~RW; //RW=0time_ms(20);PORTA|=EN; //EN=1time_ms(20);PORTD=WCLCM; //输出指令time_ms(20);PORTA&=~EN; //EN=0time_ms(20);}void WriteCommand1(unsigned char WCLCM) {//ReadStatusLCM(); //根据需要检测忙PORTA&=~RS; //RS=0time_ms(20);PORTA&=~RW; //RW=0time_ms(20);PORTA|=EN; //EN=1time_ms(20);PORTD=WCLCM; //输出指令time_ms(20);PORTA&=~EN; //EN=0time_ms(20);}//读状态:检测忙void ReadStatus(void){uchar temp;uchar flag = 1;while(flag==1){DDRD=0x00; //端口D改为输入PORTD=0xff;time_ms(20);PORTA&=~RS; //RS=0time_ms(20);PORTA|=RW; //RW=1time_ms(20);PORTA|=EN; //EN=1time_ms(400);temp = PIND; //读端口Dtime_ms(400);DDRD=0xff; //端口D改为time_ms(20);PORTA&=~EN; //EN=0time_ms(20);if(temp>>7==0)flag = 0;}}//LCM初始化void LCMInit(void){WriteCommand(0x38); //三次显示模式设置，不检测忙信号time_ms(400);WriteCommand(0x38);time_ms(400);WriteCommand(0x38);time_ms(400);WriteCommand(0x38); //显示模式设置,开始要求每次检测忙信号WriteCommand(0x08); //关闭显示WriteCommand(0x01); //显示清屏WriteCommand(0x06); //显示光标移动设置WriteCommand(0x0C); //显示开及光标设置}//按指定位置显示一串字符//液晶显示：汉字为16*16，字母及数字为8*16，此次显示的文本// 从第一行第一列开始，依次向左，如果想在不同的// 位置显示，只需修改相应的行值即可//DisplsyList(X,DData)函数:X为0x80在第一行显示；X为0x90在// 第二行显示；X为0x88在第三行显示；X为0x98在// 第四行显示；DData为显示数组。
