基于單片機的醫(yī)療點滴輸液控制系統(tǒng)設計

1、單片機開發(fā)與應用文章編號：（）吣一基于單片機的醫(yī)療點滴輸液控制系統(tǒng)設計 （贛南師范學院）曾惠芳廖頎，摘要：文章介紹了一種基于控制的醫(yī)療點滴輸液控制系統(tǒng)的設計方法。該系統(tǒng)操作方便、顯示直觀、可集中控制、具有報警功能，適合在醫(yī)院推廣使用，以加速醫(yī)療器械加速自動化與半自動化進程，提高醫(yī)護質(zhì)量。關鍵詞：單片機；點滴；控制系統(tǒng)；報警中圖分類號：文獻標識碼： 。， ， ， ：， ，引言目前醫(yī)院普遍使用的是人工監(jiān)控點滴輸液裝置器，將液體容器掛在一定高度，利用勢差將液體輸人病人體內(nèi)，用軟管夾對軟管夾緊和放松控制滴速。醫(yī) 護人員按藥劑特性對滴速進行控制。如何使這種手工操作走向自動化或半自動化，讓護理人員監(jiān)控病人

2、打點滴的進程時間得到充分利用，使能自理的病人自己能掌握點滴的速度，這就要求醫(yī)療器械加速自動化與半自動化進程，提高醫(yī)護質(zhì)量。本文介紹了一種操作方便、顯示直觀、可集中控制、具有報警功能的智能型液體點滴速度監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可讓醫(yī)護人員在控制室（主站）改變不同受液者（從站）的輸液狀況，也可以直接到輸液室直接改變輸液狀態(tài)（直接控制從站），了解病人的輸液進程，及時通知處理將快完成的輸液。硬件結構與工作原理系統(tǒng)框圖圖系統(tǒng)結構框圖整個系統(tǒng)由主站和從站兩部分組成。主站安裝在護理室主要功能是觀察各從站的工作狀態(tài)和相應的一些曾惠芳：實驗師簡單的控制功能，當從站的有特殊情況報警時，主站也同時報警，提醒護理工作人員進行

3、相應的處理。從站安裝在每個輸液器上，以完成輸液點數(shù)的設置、檢測、控制和報警等功能。主、從站之間采用串口方式相連。因為從站個數(shù)較多。用自帶的不能實現(xiàn)，為此在主從站之間采用擴展總線的方式來完成通信功能，只要在主從站中用一位寄存器就可完成個從站的控制。在上擴展總線的方法可參見文獻。主站硬件設計如圖所示，主站的口接陣列式鍵盤，口接八位顯示模塊，和與從機的和對接，通過擴展總線串行通信，作為報警控制端口，通過限流電阻接至三極管基極，驅(qū)動蜂嗚工作。八位共陰由七段譯碼驅(qū)動器驅(qū)動，譯碼位選通；為保證可靠復位，復位電路采用復位芯片。辮劃囑目 吐。一町一叮。 和圖主站電路圖從站硬件設計從站有多個，硬件結構都相同，只

4、是對主站而言，萬方數(shù)據(jù)秘鼬控嗣郵局訂閱號：躺元，； 叮閣！睦萋叮。礎 町糯略鑒磁孽 叮。佇“ 劃乒 、”。一譬硎。單片機開發(fā)與應用中文核心期刊微計算機信息（嵌入式與）年第卷第期系統(tǒng)所設置的總線地址不同。只要增加總線編千反轉控制。軟一設計軟件設計包括主站和從站兩部分，涉及功能比較叮田町。田崍辯疆爵田習圈堡羔巨嚳霄潞塑卜一。一上 差“ ； ：；復雜，簡單起見，只說明主要的編程思想。主站程序設計主站要完成的功能主要是對從站進行定點檢測和巡回檢測，并和從站通過總線進行數(shù)據(jù)交換，并對鍵盤進行掃描，根據(jù)鍵盤輸入和總線進行數(shù)據(jù)交換結果進行相應的操作（如報警、顯示從站號和從站流速等）。主程序完成監(jiān)測總線請求、

5、鍵盤的掃描并根據(jù)鍵盤的輸入調(diào)用相應的功能程序?qū)崿F(xiàn)圖從站電路圖從站鍵盤、總線、報警、復位等主體結構和主站類似，如圖所示。不同的是液滴檢測信號由送入（），作為計數(shù)器的輸入；液面檢測信號送入（），作為外部中斷的觸發(fā)信號；的輸出用來盥排酞憎勺啟停稅正扳轉，朋廂翰確讞病度。其控制功能。顯示可由定時中斷程序調(diào)用。鍵盤掃描和顯示程序的編寫可參考文獻。主機信息處理程序流程如圖所示，由鍵盤設定檢測方式后調(diào)用此子程序，如設置的是定點方式，則由鍵盤輸入從站號后啟動總線，由總線進行信息交換后可得知從站的狀態(tài)，并顯示出來；如為巡回檢測方式，每按一下鍵就檢測一個從站，檢完為止。群尊膽從站程序設計從站鍵盤掃描、顯示、報警與

6、總線程序設計和主站類似，不同的主要有兩點，一是要實現(xiàn)點滴速度檢測、控制功能；二是要實現(xiàn)液面檢測報警功能。點滴速度檢測采用硬件定時和軟件定時相結合的方圖液滴檢測電路圖液面檢測信號式進行：每當有一脈沖信號，計數(shù)器自加，并啟動液滴檢測電路如圖所示，紅外發(fā)射、接收電路裝在滴管上。每一滴藥水都將使檢測電路產(chǎn)生一個正液面檢測電路如圖，由構成的振蕩電路產(chǎn)生用于控制紅外發(fā)射管發(fā)射，在正常情況下，（）輸出低電平，單片機輸入為高電平，當液面下降到設定高度（由紅外發(fā)射管和的安裝位置決定）時，的輸出會有一個下降沿跳變，用于觸發(fā)單片機的外部中斷。網(wǎng)步進電機驅(qū)動電路圖是步進電機的驅(qū)動電路。由一經(jīng)三極管控制光耦的輸入，并由

7、光耦輸出控制步直電機各組線圈的通斷時間。從而完成步進電機的步進數(shù)和正一元，年郵局訂閱號：萬方數(shù)據(jù)內(nèi)部定時器相計時。設置計時值為毫秒，喲每一次中斷都使一寄存器（如）加一，這樣可實現(xiàn)數(shù)百毫秒一數(shù)秒的定時，下滴到來時保留其值。并從新計時。以連續(xù)滴的平均時間轉換為每分鐘的滴數(shù)作為控制依據(jù)。從站點滴速度檢測控制程序流程如圖所示，并由主程序調(diào)用（主程序設計成一死循環(huán)結構）。當主程序調(diào)用此程序后，按如上原理檢測點滴速度，如速度值太大或太?。ê驮O定的極限值比較），從站報警，并啟動總線將從站號和報警信號傳到主站主站接到信號后也報警。如速度值在允許范圍內(nèi)。則和護理人員設定的值比較，如相差在滴之內(nèi)認為速度合適，不要

8、調(diào)整，如超過滴，則根據(jù)值的大小控制電機正轉或反轉一周，以調(diào)整滴瓶的高低，從而改變流速。主程序循環(huán)調(diào)用就能將速度調(diào)整到設定范圍內(nèi)。液面檢測電路輸出作為外部中斷的觸發(fā)信號，中斷的服務程序如圖所示。當外部中斷響應時，說明液面已低于設定值，從站并啟動總線將從站號和報警信號傳送到主站，主站報警。系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試主要應包括從站點滴速度檢測、調(diào)整，液面檢測報警：主站報警和主從站通信檢測等。經(jīng)測試驗證，從站液面檢測報警、主站報警和主從站通信摯個從站。加總線驅(qū)動，一個主站可以控制成百上譬背墮件 叮。“甜習鼉：酵扎婁髟脈沖。單片機正黜兩扭朔沖們彩呦雌漩酌潲憨單片機開發(fā)與應用檢測都能很好的工作。從站的從站點滴速度檢

9、測、調(diào)整功能決定著系統(tǒng)的整體性能，測試結果分別如圖合得展好，由表知不論是在全量程范圍內(nèi)，還是在個較小的調(diào)整范圍內(nèi)，測量誤差都遠小于設定值的滴。穩(wěn)定時間小于分鐘。證明系統(tǒng)的調(diào)整較高，達到實際使用的要求。圖從站外部中斷流程圖點滴速度測量曲線表點滴速度設定及相關穩(wěn)定時間測量次數(shù)當前值設定值（滴分）穩(wěn)定顯示值（滴分）穩(wěn)定實際值（滴分）穩(wěn)定時間”誤差（滴分）圖主站信息處理程序臣亟壹圈匹巫圃至乒總結”本設計創(chuàng)新點在于運用單片機為控制核心，擴展步進電機反轉圈液瓶升高蘭！圖從站點滴速度檢測控制流程總線通信并構建成主從站工作方式。電路簡潔，成本低，控制精度和效率高，穩(wěn)定性好；操作方便、顯示直觀、可集中控制、具有

10、報警功能，在一定程度上解決了醫(yī)護人員工作負擔過重的問題，適合在醫(yī)院推廣使用，加速醫(yī)療器械自動化與半自動化進程，以提高醫(yī)護質(zhì)量。參考文獻：】趙亮、侯國銳單片機語言編程與實例【】北京：人民郵電出版社：】胡漢才單片機原理及其接口技術【】北京：清華大學出版社：，】陳志輝總線在一系列單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的實現(xiàn)】微計算機信息：作者簡介：曾惠芳（年月），女，漢族，（轉頁）萬方數(shù)據(jù)圈郵局訂閱號：元年和表所示。由圖知，點滴嬲蝎侯際盛御璺侖值吻圓與 ，下載至 即可引導。）山移植中文核心期刊微計算機信息（嵌入式與）年第卷第期產(chǎn)品中串口爭用的問題。參考文獻：慶，楊佃福等技術在嵌入式系統(tǒng)中的微計效運行。在￥上移植需要三

11、個步驟：內(nèi)：點：。：”。一”核裁剪；內(nèi)核編譯；根文件系統(tǒng)創(chuàng)建。以身份進入宿主機系統(tǒng)，在源碼相應目錄下執(zhí)行“”命令可進入內(nèi)核配置菜單對內(nèi)核進行裁【】張勇，唐普英技術在嵌入式。設備電子產(chǎn)品世界【】， 剪，執(zhí)行“ ”、“ ”、“ ”指 ）軟件包的實現(xiàn)軟件包工作于操作系統(tǒng) ，控制作者簡介：宋凱（一），漢族，男，河南省泌陽人，助教，在讀研究生，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)：模塊完成網(wǎng)絡接人工作，其鍘斗結瞰圖所示。：嚴麗平（一），漢族，女，安徽省桐該軟件包支持兩種工作模式：開機即撥號，永不掛斷或設定自動掛斷時間。檢測到有數(shù)據(jù)通信流時撥號，永不掛斷或設定自動掛斷時司。系統(tǒng)啟動時自動啟動后臺進程，讀取城人，助教，

12、在讀研究生，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘；謝昕（一），漢族，男，江西省永豐人，副教授，碩士，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡；殷愛菡（一），漢族，女，安徽省樅陽人，副教授，碩士，主要研究方向：光通信研究：配置文件，設置自己的工作模式。根據(jù)已設定的工：（一）。， 蛐，作模式，自動調(diào)用進行撥號。啟動時，通過， ， 二腳本給傳遞參數(shù)從而配置，并指 （一）， 示調(diào)用和腳本對模塊初始， ， 化鼻薪彳彳耢罷 （一），設計中的技術難點由于模塊和￥處理器之間只有一個串口，且在上網(wǎng)時，串口需不間斷的傳送網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，因此命令的控制信息無法在此時傳輸，即在上網(wǎng) （一）， （江西南昌華東交通大學信息工程學院）宋凱嚴麗平謝

13、昕殷愛菡的同時無法同步打電話和發(fā)短信。針對這一問題，本（ ，文在撥號軟件包的底層，專門創(chuàng)建了兩個虛擬的 ， ，），設備。其中一個虛擬設備專門負責網(wǎng)絡數(shù)， ，據(jù)的傳送，另一個虛擬設備則用來處理需用指令集來控制的電話管理、短信收發(fā)等非數(shù)據(jù)傳輸。兩個虛擬設備使用時間片輪換的方式占用物理 設備進而實現(xiàn)上網(wǎng)和打電話、發(fā)短信同時進行。結束語通訊地址：（江西南昌華東交通大學信息工程學院）宋凱（收稿日期：）（修稿日期：）（接頁）實驗師，現(xiàn)從事物理與電子實驗與計算機應用研究：。本文在撥號軟件包的底層首次采用了雙虛：，（年月）， 擬兀、設備的方式，利用創(chuàng)建的兩個虛擬設備交替使用物理設備，解決了傳統(tǒng)產(chǎn)品中網(wǎng)絡數(shù)據(jù)與

14、命令控制信息爭用串口的問題。通過實測表明，本文設計的嵌入式平臺可以滿足無線接人的需求，且可以同步的進行語音和短信通信，達到了設， （贛南師范學院物理與電子信息科學系）曾惠芳廖頎（ 計的目標。另外該平臺還具備一般嵌入式系統(tǒng)的功能 ）特性相信其在未來的嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)過，程中將發(fā)揮積極的參考價值。本文作者創(chuàng)新點：首次在撥號軟件包的底層采用了雙虛擬設備的方式，該方式可以解決傳統(tǒng)一元，年郵局訂閱號：萬方數(shù)據(jù)通訊地址：（江西贛南師范學院物理與電子信息科學系）曾惠芳（收稿日期：）（修稿日期：）斗是的變型版本，其主要針對；一卉，官同鬟黧刪型紫繁空胃凝鬣籌僦，開發(fā)張電子嫻】全后使用工具包可以完成文件系統(tǒng)的創(chuàng)建

15、。】【最 茄；：；毒孟：二（：。孟二。：?！浚河捻疬狄煌屯瓿删幊告邝箜埚ユ篝?。 ，蛐。 似， ， 基于單片機的醫(yī)療點滴輸液控制系統(tǒng)設計作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次數(shù)：曾惠芳， 廖頎， Zheng， Huifang， Liao， Qi341000,贛南師范學院物理與電子信息科學系微計算機信息CONTROL & AUTOMATION2006，22(23)0次參考文獻(3條)1.趙亮.侯國銳 單片機C語言編程與實例 20032.胡漢才 單片機原理及接口技術 19953.陳志輝 I2C總線在MCS51系列單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的實現(xiàn)期刊論文-微計算機信息 2005(1)相似

16、文獻(10條)1.期刊論文 張金美 基于51單片機的液體點滴速度監(jiān)控裝置 -科技信息（學術版）2008(32)利用單片機設計并制作一個智能化的液體點滴速度監(jiān)測與控制裝置,該裝置由水滴速度測試系統(tǒng)、水速控制系統(tǒng)、顯示裝置、單片機系統(tǒng)、鍵盤和報警等系統(tǒng)組成.應用水的壓強隨著高度差的變化而變化的原理,利用控制步進電動機的升降來控制點滴速度.點滴速度可用鍵盤來設定,設定范圍為20-150(滴/分),控制誤差范圍在10%1滴左右.從改變設定值起到點滴速度基本穩(wěn)定整個過程的調(diào)整時間小于3分鐘.同時在水到達警戒線以下時能發(fā)出報警信號.2.期刊論文 宋衛(wèi)東.雷萬軍.張海潮.師波.SONG Wei-Dong.L

17、EI Wan-jun.ZHANG Hai-chao.SHI Bo 醫(yī)用便攜式點滴監(jiān)護裝置研究 -醫(yī)療衛(wèi)生裝備2007,28(11)目的:研制能夠方便、快捷地控制輸液點滴速度的便攜式點滴監(jiān)護裝置.方法:以單片機89C51為核心,設計了主控制器、鍵盤輸入、滴速檢測、滴速控制、數(shù)碼顯示、聲光報警、電動機驅(qū)動等單元,單片機將各單元電路模塊連接在一起;將采集到的數(shù)據(jù)以電信號的形式傳給單片機,經(jīng)運算、分析、處理后通過輸出口將數(shù)據(jù)傳給顯示模塊、電動機和聲光報警電路.結果:該裝置可以由點滴速度差自行進行點滴速度控制,可以在510 s內(nèi)迅速達到要求的點滴速度,并且穩(wěn)定在要求的點滴速度下工作,誤差為每分鐘12滴.

18、結論:便攜式點滴監(jiān)護裝置達到了課題設計目標7,能夠滿足臨床應用要求,值得推廣.3.學位論文 王志林 基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制 2006本文介紹的基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的設計是以ATMEL公司的AT89C2051單片機系統(tǒng)和直射式光電傳感器相結合的點滴速度測量系統(tǒng)，它具有很高的應用價值和現(xiàn)實意義，本儀表擁有意外情況報警系統(tǒng)，實時液晶顯示模塊，采用了匯編編程工具進行軟件設計。系統(tǒng)設計充分考慮了信號檢測電路及顯示電路的可靠性，穩(wěn)定性。該測量儀的特點是：操作簡單、點滴速度測量穩(wěn)定可靠、動態(tài)顯示及時準確、成本低廉。 本文首先介紹了常用醫(yī)用輸液儀器的分類和現(xiàn)狀以及未來醫(yī)用輸液儀

19、器的發(fā)展趨勢。其次，根據(jù)系統(tǒng)設計要求制定出傳感器、單片機、液晶顯示模塊等重要器件的選擇方案，接著，根據(jù)實際使用要求設計了相應的單片機硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、液體點滴速度的實時顯示和意外事故報警等功能。最后，介紹了和系統(tǒng)硬件配套的軟件設計過程。4.期刊論文 宋雪麗.王虎林.萬金領 基于單片機系統(tǒng)的液體點滴速度監(jiān)控裝置設計 -電腦開發(fā)與應用2007,20(5)利用單片機設計一個智能化的液體點滴速度監(jiān)測與控制系統(tǒng).該系統(tǒng)由水滴速度測試系統(tǒng)、水速控制系統(tǒng)、顯示裝置、單片機系統(tǒng)、鍵盤和報警等系統(tǒng)組成.應用水的壓強隨著高度差的變化而變化的原理,利用控制步進電動機的升降來控制點滴速度.點滴速度可用

20、鍵盤來設定,同時在水到達警戒線(2cm3cm)以下時能發(fā)出報警信號.5.期刊論文 陳川.郭勇.劉懿.孫科林.CHEN Chuan.GUO Yong.LIU Yi.SUN Ke-lin 大規(guī)模分布式點滴速度集中監(jiān)控系統(tǒng)設計 -微計算機信息2008,24(32)為了解決分布式站點的液體點滴速度監(jiān)控困難問題,本文設計了一種集中監(jiān)控并控制液體點滴速度的系統(tǒng),由主站、從站和一個模擬從站組成.該系統(tǒng)以MAx485與AvR單片機為核心,可以實現(xiàn)主站對多個從站液滴滴速的時實監(jiān)測,并能實現(xiàn)語音報警及解警.通過由AvR單片機實現(xiàn)的模擬從站,可由鍵盤設置從站號、滴液速度、實測滴液速度和報警信息,以便主站查詢.實驗表

21、明該系統(tǒng)能實現(xiàn)主站對從站的實時檢測與控制滴液速度并及時報警,因而適合集中監(jiān)測大范圍分布式液體點滴速度監(jiān)控.6.期刊論文 張淑卿.李福進.李學剛.Zhang Shuqing.Li Fujin.Li Xuegang 油井清蠟用智能點滴加液裝置 -石油機械2008,36(3)為了解決目前幾種不同加液清蠟方式都存在的清蠟劑藥液浪費嚴重、操作復雜、勞動強度大、工作效率低等問題,研制了油井清蠟用智能點滴加藥裝置.該裝置以P89LPC938單片機為核心,控制柱塞泵間歇工作,從而實現(xiàn)點滴加液.它具備掉電后上電自動恢復、低溫自動加熱、超壓自動保護、低液位及漏電保護功能,可節(jié)省人力物力,延長油井正常工作時間.使用結果表明,該裝置運行正?？煽?具有操