液体点滴自动控制系统设计(附件)【字数：9860】
摘 要直到现在我国的医疗机构在进行输液治疗时，对控制输液速度的管理手段仍然是以前的人工手段为主。所以需要设计一款液体点滴自动控制系统来满足现在的医疗需求。本文研究的系统以单片机AT89C51为主要核心，输入系统采用光电传感器和键盘为主，同时将步进电机和数码管当作输出系统的一个智能化液体点滴自动控制系统。采用独立式按键系统作为此次的键盘系统，利用红外检测技术测量液滴速度，同时改进目前输液设备中采用压力传感器测量阻塞和漏液的方法，提出了一套可以针对不同输液情况进行实时监控，同时及时的进行警报的系统，最后控制步进电机调节液滴管口径来实现对药液滴落速度的控制。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2液体点滴自动控制系统的发展与现状 1
1.3课题研究的目的 1
第二章 课题主要器材的选取 3
2.1单片机AT89C51 3
2.2LED数码管 3
2.3步进电机 4
第三章 课题设计思路与方法 5
3.1不同方案的取舍 5
3.1.1步进电机的选择 5
3.1.2液滴控制的选择 5
3.1.3液滴检测系统的选择 5
3.2总体框图 6
4.1课题硬件设计 7
4.1.1红外检测模块 8
4.1.2声光报警模块 8
4.1.3步进电机模块 9
4.1.4键盘模块 9
4.2课题软件设计 10
4.2.1报警模块 10
4.2.2点滴速度测量模块 12
4.2.3数码管模块 13
第五章 实物调试与分析 15
5.1实物图 15
5.2实物调试与分析 18
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
附录A 25
附录B 31
第一章 绪论
1.1课题研究的背景和意义
目前最常用的临床医疗手段仍然是静脉输液，在进行输液治疗的过程中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
要对病人依据具体的需要选择恰当的药液滴落速度。虽然现今社会对静脉输液的监控多数还是利用人工方式进行检测，不过随着电子技术日新月异的发展，医疗设备也产生了巨大的变化，传统的人工办法显然已经不能满足当今的监控需求了。当药液输完时，如果没有医护人员及时的采取相应措施，就会延误治疗，给病人造成痛苦，甚至会危及患者的身心健康，造成不必要的医疗事故。
而液体点滴自动控制系统就可以通过单片机来控制步进电机，由步进电机来控制输液管的松紧以达到控制输液速度的目的。这种液体点滴自动控制输液装置在针对病房和输液观察室时可以有效的通过控制系统来控制药液的输送，并进行相应的异常报警，这样明显有着很实际的意义，可以很大程度上减轻医护人员的工作强度，提高静脉输液的安全性、准确性和工作效率，并有助于提高医院的护理水平。
1.2液体点滴自动控制系统的发展与现状
由于在中国对智能点滴监控设备的研究起步相对较晚，对医疗类设备的研发自20世纪90年代才开始研究。因为很难打破液体点滴监测的技术上的难关，如今中国市面上的医疗输液监控设施都相对落后、作用单一且不稳定，设备功效达不到实际需要要求，因此还达不到在医院推广使用的条件。如今医院对药液点滴速度控制的方法主要是将储液瓶挂在医院架子上，之后由医护人员或病人通过手动控制滑轮对输液管直径大小的影响来控制药液的滴速。尽管如今市场上有一些国产的输液设备，例如北京科力丰高科技发展有限责任公司的ZNB系列产品，深圳康特公司也有相关的输液产品，不过综合来说，国产的智能输液设备种类还是较少，功能也有待提升。
与之相形成比照的就是医疗液体点滴智能监控类产品在国外的开发与使用已经长达半个世纪。所以许多发达国家的医疗器械产品技术也都相较成熟些，在其市场上出现的点滴智能监控的产品样式也多。在西方，基本都能实现智能化的临床输液监控，输液泵在医院的使用也非常广泛。例如日本的JMS株式会社研发的JMS输液泵OT701和ATOM 输液泵，同时德国、美国等国家也拥有效率较完善的输液监控产品，并且这些设备都拥有输液过程智能管理以及自动按照标准配药的功能，还能够对外通过输出信号来组建网络。
1.3课题研究的目的
这次研究的目的是着重于减轻医护人员的工作强度，给患者提供安全牢靠的医疗环境，并提高医疗设备的自动化水平。因此本次研究根据安全、实用、操作方便、节约劳力的原则，提出了一种基于红外线检测技术和单片机技术为一体的智能化控制系统，达到对药液点滴速度自动检测和调节的目的，同时可在发生异常状态时发出报警信号。这种液体点滴自动控制系统可以实时监控每一张病床上病人的输液情况，并对输液中发生的异常情况发出警报；药液滴落速度可通过通讯线路传输到医护室，医护人员即可针对各个病床输液的不同情况，展开不同的措施。这样可以做到既安全又省心，同时把医护人员从琐碎的劳动中解放出来。这种方法既能够实现自动控制又具有远程监控的输液监测系统，工作性能稳定，成本低廉，使用简便，具有较高的实用价值和经济效益，适用于临床医护的普遍推广。
第二章 课题主要器材的选取
2.1单片机AT89C51
AT89C51单片机的寿命是可以循环擦除1000次。这种元件通过使用ATMEL高密度非易失性存储器的技术制造而成，具有和具备工业标准的MCS51指令集和输出管脚相互融合的功能。因为汇聚了多功能8位CPU和闪速存储器为一体，将二者组合在了一个芯片中，所以就造就了AT89C51成为了一种高效的微控制器。AT89C51单片机能够成为大量的嵌入式控制系统所选择的一种廉价并且具备有高灵活性的选择。该单片机引脚顺序如图21所示。
图21 AT89C51引脚图
在该种类的单片机中，所有用HMOS工艺制造的单片机全都使用双列直插式(DIP40)脚封装，所有的引脚信号都相同。在这里的40根引脚总的来说可以划分为以下四个种类: 电源(VCC、VSS、VPD、VPP)、I/O口(P0~P3）其中的地址总线为(P0口、P2口)、时钟(XTAL1、XTAL2)和控制总线(ALE、EA、RST、PSEN、PROG)。
2.2LED数码管
LED数码管是根据八个发光二极管拼装在一起的“8”字型元器件，引线部分已经全部在内部完成连接，使用时只需要引出它们的公共电极和各个笔划段的二极管。数码管的8字形其实只是由七个发光二极管拼装而成的，最后加入小数点位置就是总共8个发光管。分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示这8个段。如图22所示。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2液体点滴自动控制系统的发展与现状 1
1.3课题研究的目的 1
第二章 课题主要器材的选取 3
2.1单片机AT89C51 3
2.2LED数码管 3
2.3步进电机 4
第三章 课题设计思路与方法 5
3.1不同方案的取舍 5
3.1.1步进电机的选择 5
3.1.2液滴控制的选择 5
3.1.3液滴检测系统的选择 5
3.2总体框图 6
4.1课题硬件设计 7
4.1.1红外检测模块 8
4.1.2声光报警模块 8
4.1.3步进电机模块 9
4.1.4键盘模块 9
4.2课题软件设计 10
4.2.1报警模块 10
4.2.2点滴速度测量模块 12
4.2.3数码管模块 13
第五章 实物调试与分析 15
5.1实物图 15
5.2实物调试与分析 18
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
附录A 25
附录B 31
第一章 绪论
1.1课题研究的背景和意义
目前最常用的临床医疗手段仍然是静脉输液，在进行输液治疗的过程中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
要对病人依据具体的需要选择恰当的药液滴落速度。虽然现今社会对静脉输液的监控多数还是利用人工方式进行检测，不过随着电子技术日新月异的发展，医疗设备也产生了巨大的变化，传统的人工办法显然已经不能满足当今的监控需求了。当药液输完时，如果没有医护人员及时的采取相应措施，就会延误治疗，给病人造成痛苦，甚至会危及患者的身心健康，造成不必要的医疗事故。
而液体点滴自动控制系统就可以通过单片机来控制步进电机，由步进电机来控制输液管的松紧以达到控制输液速度的目的。这种液体点滴自动控制输液装置在针对病房和输液观察室时可以有效的通过控制系统来控制药液的输送，并进行相应的异常报警，这样明显有着很实际的意义，可以很大程度上减轻医护人员的工作强度，提高静脉输液的安全性、准确性和工作效率，并有助于提高医院的护理水平。
1.2液体点滴自动控制系统的发展与现状
由于在中国对智能点滴监控设备的研究起步相对较晚，对医疗类设备的研发自20世纪90年代才开始研究。因为很难打破液体点滴监测的技术上的难关，如今中国市面上的医疗输液监控设施都相对落后、作用单一且不稳定，设备功效达不到实际需要要求，因此还达不到在医院推广使用的条件。如今医院对药液点滴速度控制的方法主要是将储液瓶挂在医院架子上，之后由医护人员或病人通过手动控制滑轮对输液管直径大小的影响来控制药液的滴速。尽管如今市场上有一些国产的输液设备，例如北京科力丰高科技发展有限责任公司的ZNB系列产品，深圳康特公司也有相关的输液产品，不过综合来说，国产的智能输液设备种类还是较少，功能也有待提升。
与之相形成比照的就是医疗液体点滴智能监控类产品在国外的开发与使用已经长达半个世纪。所以许多发达国家的医疗器械产品技术也都相较成熟些，在其市场上出现的点滴智能监控的产品样式也多。在西方，基本都能实现智能化的临床输液监控，输液泵在医院的使用也非常广泛。例如日本的JMS株式会社研发的JMS输液泵OT701和ATOM 输液泵，同时德国、美国等国家也拥有效率较完善的输液监控产品，并且这些设备都拥有输液过程智能管理以及自动按照标准配药的功能，还能够对外通过输出信号来组建网络。
1.3课题研究的目的
这次研究的目的是着重于减轻医护人员的工作强度，给患者提供安全牢靠的医疗环境，并提高医疗设备的自动化水平。因此本次研究根据安全、实用、操作方便、节约劳力的原则，提出了一种基于红外线检测技术和单片机技术为一体的智能化控制系统，达到对药液点滴速度自动检测和调节的目的，同时可在发生异常状态时发出报警信号。这种液体点滴自动控制系统可以实时监控每一张病床上病人的输液情况，并对输液中发生的异常情况发出警报；药液滴落速度可通过通讯线路传输到医护室，医护人员即可针对各个病床输液的不同情况，展开不同的措施。这样可以做到既安全又省心，同时把医护人员从琐碎的劳动中解放出来。这种方法既能够实现自动控制又具有远程监控的输液监测系统，工作性能稳定，成本低廉，使用简便，具有较高的实用价值和经济效益，适用于临床医护的普遍推广。
第二章 课题主要器材的选取
2.1单片机AT89C51
AT89C51单片机的寿命是可以循环擦除1000次。这种元件通过使用ATMEL高密度非易失性存储器的技术制造而成，具有和具备工业标准的MCS51指令集和输出管脚相互融合的功能。因为汇聚了多功能8位CPU和闪速存储器为一体，将二者组合在了一个芯片中，所以就造就了AT89C51成为了一种高效的微控制器。AT89C51单片机能够成为大量的嵌入式控制系统所选择的一种廉价并且具备有高灵活性的选择。该单片机引脚顺序如图21所示。
图21 AT89C51引脚图
在该种类的单片机中，所有用HMOS工艺制造的单片机全都使用双列直插式(DIP40)脚封装，所有的引脚信号都相同。在这里的40根引脚总的来说可以划分为以下四个种类: 电源(VCC、VSS、VPD、VPP)、I/O口(P0~P3）其中的地址总线为(P0口、P2口)、时钟(XTAL1、XTAL2)和控制总线(ALE、EA、RST、PSEN、PROG)。
2.2LED数码管
LED数码管是根据八个发光二极管拼装在一起的“8”字型元器件，引线部分已经全部在内部完成连接，使用时只需要引出它们的公共电极和各个笔划段的二极管。数码管的8字形其实只是由七个发光二极管拼装而成的，最后加入小数点位置就是总共8个发光管。分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示这8个段。如图22所示。
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