液體點滴速度控制系統(tǒng)(開題報告書)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告書課 題 名 稱 液體點滴速度控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 李 軍 學(xué) 號 系、年級專業(yè) 電氣工程系 指 導(dǎo) 教 師 黃 強 2013年12月20日一、課題的來源、目的、意義（包括應(yīng)用前景）、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 ）1、課題的來源 自選2、課題研究的目隨著電子計算機在各領(lǐng)域的應(yīng)用普及和技術(shù)水平的不斷提高,我國醫(yī)療行業(yè)儀器設(shè)備的智能化水平也在不斷增強，與一些西方發(fā)達國家的技術(shù)差距也越來越小。針對當(dāng)前醫(yī)療液體點滴控制存在的缺陷,研究了液體點滴智能控制方案,設(shè)計了一套比較完善的液體點滴速度控制系統(tǒng),實現(xiàn)醫(yī)療點滴監(jiān)控系統(tǒng)管理全面智能化及網(wǎng)絡(luò)化。3、 課題研

2、究的背景輸液(俗稱打點滴)是臨床醫(yī)學(xué)上最常用的治療手段。在病人輸液的過程中，往往由于病人體質(zhì)虛弱、昏迷、入睡或者醫(yī)護人員正在別處忙碌等而無法留意到輸液的全過程，從而需要專人監(jiān)護，加重了護理人員的勞動負擔(dān)，也不利于病區(qū)的綜合管理，當(dāng)輸液完畢，若處理不及時，病人的血液就會因空管而倒流至輸液針管內(nèi)，時間稍長會使扎針處嚴(yán)重腫脹，重則出現(xiàn)扎針處疼痛難忍。若處理過早，即藥液還未完全輸盡就摘瓶取管則又會造成藥液的浪費。因此常引發(fā)病人的不滿以至投訴，這也使醫(yī)護人員非常無奈。本課題就是針對上述情況，通過報警監(jiān)控的方法實現(xiàn)醫(yī)院輸液情況的實時監(jiān)測，并通過單片機與數(shù)碼管來實現(xiàn)輸液數(shù)據(jù)的實時顯示和存儲，以及在特殊情況下

3、的報警。本課題對實現(xiàn)醫(yī)院現(xiàn)代化、信息化有巨大的推動作用。4、課題研究的意義在輸液遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，信號提取是醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)工作的首要前提。醫(yī)療輸液信號自動檢測和傳輸也是信號提取的過程，醫(yī)療工作人員常常需要檢測和控制液體的儲量或液位，如人工腎機的透析儲液罐中液儲量、自動洗胃機中沖洗液的液量、中醫(yī)使用的藥浴機中煎藥鍋中的水位、靜脈輸液液體量檢測等等。如果對儀器中液體儲量疏于監(jiān)測，在液體儲量失控情況下或者在可能會給患者帶來傷害甚至危機其生命。通過對這些液體儲量的監(jiān)測，醫(yī)護人員便可以隨時了解液體余量，并能在液體缺少時及時自動和人工補充或者采取其他措施，維護醫(yī)療設(shè)備的安全運行。因此，如何更好地對醫(yī)療液位進行

4、監(jiān)測，一直是醫(yī)學(xué)工程人員考慮較多的問題之一。 5、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 遠程監(jiān)控是國內(nèi)外研究的前沿課題,國內(nèi)外都展開了積極的研究。1997年1月, 首屆基于Internet的遠程監(jiān)控診斷工作會議由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合主辦,有來自30個公司和研究機構(gòu)的50多位代表到會。會議主要討論了有關(guān)遠程監(jiān)控系統(tǒng)開放式體系、診斷信息規(guī)程、傳輸協(xié)議及對用戶的合法限制等,并對未來技術(shù)發(fā)展作了展望。由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院合作開發(fā)基于Internet的下一代遠程監(jiān)控診斷示范系統(tǒng),這項工作同時也得到了制造業(yè)、計算機業(yè)和儀器儀表業(yè)的Sun、HP、Boeing、Intel、Ford等12家大公司的熱情支持和通力配合

5、。之后,由這些公司共同推出了一個實驗性的系統(tǒng)Testbed。Testbed 用嵌入式Web 組網(wǎng)、用實時JAVA 和Bayesian Net初步形成在Internet范圍內(nèi)的信息監(jiān)控和診斷推理。（1）許多國際組織,如MIMOSA(MachineryInformat ion Manag ement Open System Alliance)等,也紛紛通過網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)備監(jiān)控與故障診斷咨詢和技術(shù)推廣工作,并制定了一些信息交換格式和標(biāo)準(zhǔn)。許多大公司也在他們的產(chǎn)品中加入了Internet的功能,如Bently公司的計算機在線設(shè)備運行監(jiān)測系統(tǒng)Data Manager 2000可以通過網(wǎng)絡(luò)動態(tài)數(shù)據(jù)交換(Net

6、 DDE) 的方式向遠程終端發(fā)送設(shè)備運行狀態(tài)信息; 著名的Nat ional Instruments公司也在它的產(chǎn)品LabWindows/CVI以及LabVIEW中加入了網(wǎng)絡(luò)通訊處理模塊,因而可以通過WWW、FTP、E-mail方式在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進行監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳送。法國/ ALARM0研究組對生產(chǎn)過程的智能報警和監(jiān)控系統(tǒng)進行了長期研究,并在多個項目中進行了應(yīng)用。（2）國內(nèi)對輸液裝置的研制起步較晚，大都在90年代中期才開始，市場上也有一些國產(chǎn)輸液裝置。不過總體來說，種類較少，性能也需要改進。我國的點滴輸液自動化程度得到普及還需要很長的路要走。6、 發(fā)展趨勢智能化是當(dāng)前和今后醫(yī)療衛(wèi)生技術(shù)發(fā)展的熱點和

7、重點，是21世紀(jì)經(jīng)濟技術(shù)的制高點。在工業(yè)控制的領(lǐng)域，用單片機的系統(tǒng)很多，如大規(guī)模測控系統(tǒng)，大型車輛控制系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)，機器人控制系統(tǒng)等。監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展始終與最新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān), 使用者不斷對遠程監(jiān)控的簡便性及實時性提出了更高的要求。因此必須要更好地、更及時地應(yīng)用最新技術(shù),這樣才能使得遠程監(jiān)控不斷地發(fā)展,不斷地滿足人們的需求。將來的液體輸液泵將向小型化、便攜化、精確化、安全性方向發(fā)展。 二、課題研究的主要內(nèi)容、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施1、課題研究的主要內(nèi)容（1）掌握單片機開發(fā)設(shè)計的過程。（2）液體點滴速度測量方案的確定。（3）如何控制液體點滴速度。（4）點滴速度設(shè)定范圍為2

8、0150滴/分，控制誤差范圍為設(shè)定值±10%±1。（5）調(diào)整時間3分鐘（從改變設(shè)定值起到點滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。（6）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實驗方案；驗證所設(shè)計的電路。（7）進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。（8）給出軟件設(shè)計流程圖及仿真分析。（9）論文書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、結(jié)論明確。2、研究方法或工程技術(shù)方案（1）鍵盤方案的選擇 采用獨立式按鍵電路，每個按鍵單獨占有一根I/O接口線,每個I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。缺點為當(dāng)按鍵較多時占用單片機的I/O口數(shù)目較多，優(yōu)點為電路設(shè)計簡單，且編程極其容易。（2）電機系統(tǒng)方案的選擇 用單片機控制

9、步進電機，控制信號為數(shù)字信號，不在需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換；具有快速啟/停能力，可在一剎那間實現(xiàn)啟動或停止，延時短，定位準(zhǔn)確，精度高，可操作性強，實現(xiàn)較為容易。（3）計算點滴速度方案的選擇及滴液速度的調(diào)節(jié) 在一定時間內(nèi)點滴的滴數(shù)（即點滴的速度）是單片機通過紅外傳感器測得的脈沖信號計數(shù)獲得的。 根據(jù)一定滴數(shù)N滴下所經(jīng)過的時間t計算點滴的速度，計算公式為（滴/分）。此方案的誤差與系統(tǒng)計算的時間精度有關(guān)，通過調(diào)整計算的時間精度可以改進計算誤差，達到題目所要求的誤差范圍。通過電機和滑輪系統(tǒng)控制儲液瓶的高度，來達到控制液滴流速的目的，通過步進電機可方便地實現(xiàn)對儲液瓶高度的調(diào)節(jié)，從而達到控制液滴流速的目的（4）顯示

10、方案的選擇 采用三位LED七段數(shù)碼管顯示點滴數(shù)目。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化，對外界環(huán)境要求較低。同時數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少（5）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖數(shù)碼管顯示步進電機 驅(qū)動裝液瓶箱路電報警器80C52單片機 速度檢測與頁面高度檢測電路 鍵盤 圖1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3、 準(zhǔn)備采取的措施（1）系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本系統(tǒng)中央處理器由80C52單片機構(gòu)成，完成對某一具體的輸液控制過程的控控。同時還包括輸液信號獲取單元，脈沖整形電路和A/D轉(zhuǎn)換單元，聲光報警電路，液面檢測電路。其中信號獲取單元完成輸液信號的采集;脈沖整形和A/D轉(zhuǎn)換電路把采集的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號。聲

11、光報警電路用來進行異常報警。以及完成對液體點滴控制和顯示，鍵盤輸入控制液滴的速度。（2）系統(tǒng)的軟件設(shè)計 監(jiān)控系統(tǒng)程序由若干子程序模塊和一個主控程序模塊組成，其中主控程序模塊是軟件系統(tǒng)的核心，其作用是管理協(xié)調(diào)各子模塊，使之按照設(shè)計的流程進行工作。 軟件系統(tǒng)的設(shè)計將包括：主控模塊設(shè)計、點滴速度測量模塊設(shè)計、電機控制算法、報警模塊設(shè)計、輸入鍵盤模塊的設(shè)計、數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計。 三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件1、理論基礎(chǔ)本課題已經(jīng)基本具備了完成實驗仿真和做出實物的條件，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，讓我的專業(yè)基礎(chǔ)知識和動手操作能力得到了極大的提高。在學(xué)好專業(yè)知識的同時，我時常閱讀不少有關(guān)液位點滴速度控制的資料，同時我也

12、常通過網(wǎng)絡(luò)查找有課題相關(guān)的知識，加之有指導(dǎo)老師朱群峰老師的幫助，為課題的順利開展提供了良好的的保障，為此我基本掌握了課題開展的思路和流程，為課題的勝利完成奠定了理論基礎(chǔ)。 2、實驗條件 實驗場地：邵陽學(xué)院電氣自動化研究所、邵陽學(xué)院電氣工程系創(chuàng)新實驗室，開放性單片機實驗室，電氣工程系計算機機房。 實驗設(shè)備：個人筆記本電腦，實驗元器件，單片機，全套模擬設(shè)備等。 3、參考文獻 1 果莉.關(guān)于點滴監(jiān)控系統(tǒng)的研究D.中國科技信息.2005 2 安中權(quán).儲罐液位檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與展望D.蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2005 3 吳劍.機器人化多功能護理的研究與發(fā)展D.華南理工大學(xué).2003 4 羚陽.用凌陽SPC

13、E061A實現(xiàn)的液體點滴速度監(jiān)控裝置D.電子世界.2003 5 于匯泉.普通輸液報警及控制系統(tǒng)的設(shè)計和研制D.醫(yī)療設(shè)備信息.2004 6 肖瑋.液體點滴的無線智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)D.電子測量技術(shù).2008 7 尹明.一種新型無線輸液監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計D.計算機與數(shù)字工程.2007 8 程劍鋒.接觸式液面檢測系統(tǒng)D.機械工程與自動化.2009 9 李麗宏，謝克明.液位自動檢測的現(xiàn)狀與發(fā)展D.太原理工大學(xué)學(xué)報.2001 四、總的工作任務(wù)，進度安排以及預(yù)期結(jié)果1、總的工作任務(wù)（1）液體點滴速度控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)及原理分析（2）液體點滴速度控制系統(tǒng)的設(shè)計（3）液體點滴速度控制系統(tǒng)的元器件選型（4）液體點滴

14、速度控制控制系統(tǒng)的程序編寫（5）液體點滴速度控制系統(tǒng)面板設(shè)計與系統(tǒng)仿真調(diào)試（6）液體點滴速度控制系統(tǒng)實物的完成2、 進度安排第一階段，2013年11月30日-2013年12月20日：收集和設(shè)計有關(guān)的資料并書寫開題報告第二階段，2013年12月21日-2014年1月13日：總體方案設(shè)計第三階段，2014年2月17日-2014年3月18日：硬件系統(tǒng)設(shè)計第四階段，2014年3月19日-2014年4月5日：軟件設(shè)計第五階段，2014年3月19日-2014年4月5日：系統(tǒng)調(diào)試改進第六階段，2014年4月6日-2014年5月10日：整理書寫設(shè)計說明書第七階段，2014年5月11日-2014年5月20日：論文送審并修改第八階段，2014年5月20日-2014年5月30日：答辯3、預(yù)期結(jié)果在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計課題，做出實物，并且能達到自己要求的結(jié)果。本課題設(shè)計的液體點滴速度控裝系統(tǒng)將通過對輸液速度的檢