基于单片机的智能输液系统设计.docx
《基于单片机的智能输液系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的智能输液系统设计.docx(39页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、基于单片机的智能输液系统设计院系:专业班:姓名:学号:指导老师:随着智能化限制的不断发展,自动化临床设备的探讨已成为医疗器械的一个重点.其可以减轻工作人员的压力,提高医护人员的工作效率。静脉输液是一种常见的临床治疗方法,通过在静脉输入起到治疗的作用,本课题是探讨智能输液系统的设计方法,本方案是基于AT89S51限制的。这个系统操作简洁、上手较快、具有报警功能并且便利集中限制,在现代医疗事业具有较大意义,推动了自动化的智能医疗事业的发展,有利于提高医护质量。本课题的主要功能有:实现了利用电路采集液滴速度,可设置液滴速度并且进行比较,可显示液滴滴速和剩余输液时间;可自行设置液滴滴速;在输液剩余液量
2、低于设定值,自动报警,或者输液过程出现特别状况也可报警。补充了这个方向的输液系统的部分探讨空白,对于设备结构的分析和其电子设计的探讨具有重要意义;通过理论分析,很好的分析了整个输液系统的理论与实践基础。本课题的探讨成果为输液系统的探讨供应了丰富的信息。关键词:51单片机医院输液系统输液监控目录摘要错误!未定义书签。AbStraCt错误!未定义书签。绪论11课题的背景和意义21.1 医疗输液监控系统设计背景21.2 医疗输液监控系统设计意义21.3 系统设计的关键问题32系统方案设计与论证42.1 系统硬件结构设计方案42.2 点滴速度测量电路方案42.3 液面检测电路方案选择52.4 电机限制
3、滴速电路62.5 显示器接口电路方案62.6 键盘接口电路方案72.7 单片机型号的选择与论证73输液系统各模块硬件设计173.1 限制电机模块设计173.2 数据采集模块193.3 电源模块163.4 声报警模块253.5 复位电路253.6显示模块263.7键控模块184系统软件与框图设计204.1滴速检测子程序204. 2电机限制子程序214.3键盘程序22结论24致谢25参考文献铎调!未定义书签。附录一总体设计原理图27绪论随着科技的进步,越来越多的地方须要用到对液体的流量或者滴速进行限制,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、中药运用的药浴机中煎药锅中的水位
4、等,医疗保健领域中药液的输液量与输液速度须要精确的限制以达到更好治疗效果。依据我国各地卫生厅的标准不同输液系统的滴速设定也不尽相同,湖北省卫生厅的护理技术操作规范规定:成人静脉输液滴速4060滴min,儿童与老年人2040滴/min;高于此标准10滴min为过快;低于此标准10滴min为过慢。而辽宁省卫生厅规定以滴速40-60滴min为标准,高于70滴min为过快,低于30滴min为过慢,基于此我们可以看出静脉输液作为一种常见的临床治疗方法,通过向静脉输入药液起到治疗的作用,滴速限制尤为重要,并且新药品越来越多,在治疗疾病的过程中,采纳静点输液治疗方法已越来越普遍。然而,在输液过程中,不同药液
5、,不同年龄患者均有其不同的最佳滴速要求。滴速过快、过慢均会影响疗效甚至给患者带来不适;此外在输液过程中,当输液完成须要换药液时,须要医务人员发觉不与就会出现空气进入血管内形成空气栓塞,凝血堵塞针头等状况,轻则延误治疗,重则会危与病人生命平安,发生事故,还有当病人单独输液时,有可能睡着或者遗忘视察剩余药液量引起血液外流等事故。综上可以看出输液监护限制系统在将来医疗中的重要地位和作用。背景和意义1.1 医疗输液监控系统设计背景随着智能化限制的不断发展,自动化临床设备的探讨已成为医疗器械的一个重点.其可以减轻工作人员的压力,提高医护人员的工作效率。静脉输液是一种常见的临床治疗方法,通过在静脉输入起到
6、治疗的作用,所以其滴速的限制很重要,随着新药品研发的越来越多,采纳静点输液治疗方法在治疗疾病的过程中已变得很普遍了。然而,在输液过程中,对于不同药液,不同年龄患者均有其不同的最佳滴速要求。其滴速过快或者过慢均会影响治疗效果;在输液过程中,若须要换输液,若发觉不与就会出现空气进入血管内就会危与病人生命平安,还有当病人单独输液时,由于睡着或者遗忘视察药液量导致血液外流等事故。以上就体现出输液监控的重要地位和作用。本课题就是针对以上问题进行设计探讨,对提高医疗事业的发展起到很大的作用。利用科技去提高整个医疗事业,是造福整个人民的好事情,对于此我们应努力的去改善。1.2 输液监控系统设计的背景本设计所
7、针对的医疗产品在国内只有一些大型医院引进。在国内输液装置的探讨相对起步较晚,在市场上也存在肯定国产输液装置。但是总体来说,国内的自动输液系统须要很长的路要走。并且国内的医疗设备技术相对落后、种类方面也相对较少、性能与质量也参差不齐。而智能输液系统在国外的发达国家,如、日本、美国等研制的较早并且种类较多,其也基本实现了智能化,在医院输液监控运用已经特别普遍。医疗设施发展趋势在于单片机灵能输液系统的发展,单片机的性价比优越,而以前的输液系统,其一单片机价格比较贵,且操作不简洁实现,对滴速限制精度也低。现在的单片机可以进行多个系统的限制,减轻工作人员的压力,提高医护工作效率。在人为限制下可能对病人带
8、来麻烦,以前的临床输液中有患者医护人员视察监视药液余量,此方法涉与的精力大且效率低,不利于医疗的综合管理。而运用智能输液系统只要考虑周到,运行的时候就可以解决以上问题,因此,基于单片机的智能输液系统会在医疗中得到广泛应用。该课题探讨具有应用价值,对于提高我国的医疗水平有深远影响。医疗的平安问题离不开科技,利用科技去提高医疗事业是对医疗事业的一大促进。1.3 系要解决的问题统设计需(1)如何精确监测药物剩余量。(2) 如何提示护士应当换药。(3) 怎么样限制滴速。(4) 怎么样使整个系统稳定牢靠。2系统方案设计与论证2.1 系统硬件总体设计方案本课题的输液系统分为以下部分:储液液面检测、滴速测量
9、模块,点滴速度限制(电机系统限制)模块,键盘显示模块。结构图如下图27。图2T总体结构框图2.2 点滴速度测量电路方案速度测量在设计中占有极其重要的位置,它是本系统的基础,在进过分析思索后整理出以下几种方案:方案一:采纳反射式的红外光电传感器将反射式红外传感器放置于输液器的漏斗一端,在液滴下落时,利用红外线的反射实力,接收端将检测到信号。但是有很多不稳定因素如水滴的表面不规则,收集到的反射信号弱,并且对于液滴下落时要和传感器的夹角要很精确,方案二:采纳槽式红外光电开关采纳槽式红外对射式光电开关,其功能齐全,体积小,具备交直流通用型,抗震性能好,液滴检测稳定,很适合精度要求高的医疗设备,此方案成
10、本低。通过测量两点滴下落的间隔通过计算就可以确定滴速。经考虑选用方案二。2.3 液面检测电路方案方案一:红外对管放射接收。依据接收的光强的大小推断液位是否到警戒水位,若达到警戒水位则反馈到单片机,进行中断报警。方案二:称重传感器检测。利用称重传感器对总质量与实际警戒水位质量相比较,当测量总质量与设定值相等时发出报警。比较上述方案,选择方案一,其好用、便利,也能保证测量的精确度。2.4 电机限制滴速电路方案2.4.1 电机限制滴速的方案设计方案一:通过步进电机和滑轮系统限制储液瓶的高度,来达到限制液滴流速的目的;由公式:=p*g*可以看出,滴速是受药液的高度的影响的。则我们须要做大量的试验去测试
11、对应高度的滴速,将结果存入单片机内,当到达一个高度的时候就干脆从单片机内调出。同时当通过按键输入一个滴速的时候,都可以使步进电机转动,到达特定的高度,使其滴速为设定好的值。方案二:通过限制滴速夹的松紧程度来限制液滴流速。但这样只是大致的去设定一个滴速,不具有精确性。而且影响其运用的因数也多,不易规律的试验出。经过综合比较,我们确定选择第一项的方案。模拟示意图如图2-2。图2-2输液模拟示意图2.4.2 电动机与驱动方案方案一:伺服电机伺服电机可以接收电信号,然后转换成转动轴上的角速度与角位移。其转速要比电机在负载时的转速高很多。但是就伺服电机的运用状况来说,多数是在低的转动惯量、高的启动转矩和
12、大转矩的系统里。并且伺服电机的价格较高,很少运用。方案二:直流电机直流电机上电后立马转动,掉电后惯性较大,停机时还要转动肯定角度后才可停下来。转矩小、没有抱死功能,假如要求精确地停在一个位置,其闭环算法太困难。方案三:步进电机步进电机主要是把电脉冲信号转换成输出轴的转角或转速,简洁开启停止、正反转与变速,动态响应快。价格适中,限制精度较高,适用于较为精确的测量中,还可以有效提高输液速度的限制精度。步进电机每输入一个脉冲信号,转子就会转过一个角度,步进电机会输出特定的角位移或者线位移,其与输入脉冲数成正比例,步进电机的转速也与脉冲频率成正比例关系。本文以单片机为核心,限制了步进电机的工作,可以在
13、一刹那实现启停动作,并且其步距角的降低较小,延时短,定位精确,精度高,可操作性较强。综合考虑,选用步进电机作为电机驱动限制电路。2.5 显示器接口电路方案此设计里要可以设定滴速。其显示内容须要有设定值和实际滴速。经过考虑和设计有以下两种设计方案:方案一:采运用(LCD)液晶显示屏。虽然液晶显示屏有功耗小、灵活较薄等优点,但编程较数码管难并且对于字符的要求较大,须要单独编译。并且相比于数码管节能较差。对于以后产品会有肯定影响。方案二:采纳数码管显示。数码管具备低能耗、低损耗、低压、寿命长、且环境的要求较低等特性。而且数码管编程简洁,完全可以满意显示方案的数据。综合比较以上两种方案,结合本设计的要
14、求可知采纳方案二较为合适。2.6 键盘接口电路方案键盘是人为向机器输入的基本设备,可以有编码键盘和非编码键盘,在此设计内我们选择成本较低技术成熟的非编码键盘,非编码键盘有一下几种分类:独立式按键电路、矩阵式键盘电路,中断式键盘电路等。依据其特点我们提出了一下两种方案:方案一:独立键盘运用于输入端口较多,调用快捷,且每个键的工作状态不会影响其他几个键的状况,此方案可以大大削减程序的内容,编程较简洁,运用起来也很便利,对于本设计,对于键盘的需求不大,只须要进行简洁的操作即可。方案二:此键盘是将按键分为行和列,都有交叉点,键两端接于行和列上,一般有4*4、8*8、4*8的规格,用户可以依据自己的需求
15、选择合适自己的规格,但因为本设计简洁可操作故不符合。该系统运用的按键数较少,故采纳独立式键盘最为合适。2.7 单片机型号的选择与论证2.7.1 现有主流单片机的概述现主流的单片机有很多,如51系列、ARM系列等。我们运用的AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微限制器,具有8K系统,可编程序的存储器。运用Atmel公司的高密度非易失性存储器技术与产品制造工业80C51指令和引脚完全兼容。片中的程序存储器系统程序可编程。在单芯片上,51是拥有灵活的8位CPU以与系统的可编程Flash,使得AT89S51在很多的嵌入式限制应用系统中得到特别广泛的应用。AT89S51的低能耗,是一种高性能C
16、MoS8位微限制器,具有8K闪存运用programmable,atmel高密度非易失性存储器的制造技术、指令和引脚完全兼容80S51的工业产品。在芯片上的FIaSh程序存储器,可以在系统编程,但也为装置经典的编程。在一个芯片,用8位CPU和在系统可编程闪存的敏捷性,使得限制系统应用集成供应一个敏捷的解决方案,很多特别有效。基本标准功能:8K字节的256字节的闪存,32位的I/O线,定时器,指针数据,36位定时/计数器,水平向量中断结构,全双工串行端口,在水晶板和电路的逻辑horloge以与fonct静态ionnement可以削减到2000赫兹,可选择节能模式两种软件模式。空闲模式下,CPU停止
17、工作,允许RAM,定时器/计数器,串口、中断接着工作。当功率爱护模式,RAM内容存储,振荡器是停止工作的的,全部的工作的单片机停止,直到一个中断或硬件复位为止。单片机的选用主要的功能如下:与MCS-51单片机产品兼容;8K字节在系统可编程FlaSh存储器;1000次擦写周期;全静态操作:0Hz-33MHz;三级加密程序存储器;32个可编程1/0口线;三个16位定时器/计数器;8个中断源;全双工UART串行通道;低功耗空闲和掉电模式;掉电后中断可唤醒;看门狗定时器;掉电标识符。以下图2-3为引脚图:图2-3AT89S51的引脚图AT89S51是一种低功耗、高性能CMoS8位微限制器,具有8K系统
18、,可编程序的存储器。运用AtnIel公司的高密度非易失性存储器技术与产品制造工业80S51指令和引脚完全兼容。片中的程序存储器系统程序可编程。在单芯片上,51是拥有灵活的8位CPU以与系统的可编程FlaSh,使得AT89S51在很多的嵌入式限制应用系统中得到特别广泛的应用。最小系统图如图2-4oPPSET P1OP11P12PBP14P15P16PI7ININOg加X2RE黑01234567 RXR)FOFO心R)*FMR)PMF2F2.P23REP2R图2-4AT89S51最小系统电路图2.7.3单片机I/O口管脚安排VCC:电源GND:地PO:PO端口是8位双向的漏极开路的I/O口。当作输
19、出口用时,每位可以驱动8个TTL型的逻辑电平。当我们对PO口写入“1”时,此引脚就用作高阻抗输入来运用。在访问外部程序和数据存储器的时候,PO端口会作为低8位的地址/数据来运用。在这种状况下,PO端口就具有内部的上拉电阻了。在我们用flash进行编程时,PO端口会接收发送到的指令字节;在校验程序的时候,会输出指令字节的。我们知道在程序校验时,须要合适的外部上拉电阻。Pl:Pl端口是双向的有内置的上拉电阻8位I/O口,Pl口上的输出端的缓冲器可以同时驱动四个TTL型的逻辑电平进行工作。当我们对Pl口写入“1”的时候,其内部的上拉电阻就会拉高端口,该端口就可以当作输入口来运用了。当作为输入运用时,
20、在内部电阻作用下外部被放低的引脚,将会输出IlL型电流。此外,PLO会作为计数器/定时器2的外部计数的输入端口,Pl.2会作为计数器/计时器2触发的输入端口。当我们对flash校验和编程的时候,Pl端口会接到低8位的地址字节。Pl引脚其次功能如表2T所示:表2-1Pl引脚的其次功能Pl.OT2用作定时器/计数器T2的外部的计数输入端口和时钟的输出端口Pl.1T2EX用作定时器/计数器T2的重载/捕获触发的信号与方向限制Pl.5MOSI系统编程时用Pl.6MISO系统编程时用Pl.7SCK系统编程时用P2:P2端口是双向的具有内部的上拉电阻的8位的I/O端口,P2口上的输出缓冲器可以驱动四个TT
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 智能 输液 系统 设计

链接地址:https://www.desk33.com/p-541775.html