输液器智能控制及报警设计（硬件）
毕业设计（论文）中文毕业设计（论文）中文 静脉输液是一种常规并有效的临床给药方式，输液过程中需要医护人员把握输液的精确时间，否则会造成药液的浪费，现如今的输液报警器存在较大的缺陷。为解决这个问题我们设计了如下的输液报警器。采用红外对管技术进行液滴液面进行检测，采用按键设置滴速，步进电机控制输液速度，并且时输液结束自动关闭输液管，然后通过无线模块将所需信息发送到控制台，进行LCD显示以及声光报警，并且显示输液的床号，大大节约了医护人员的时间，减少不必要的人力浪费。关键词 STC89C52；红外对管；LCD1602；报警器
目 录
1 引言 1
1.1 现状 1
1.2 课题的主要工作和研究意义 3
1.3 发展前景 3
2 总体设计方案论述 4
2.1 输液报警器的总电路图 4
2.2 显示台的显示电路 5
3 各模块的硬件设计 7
3.1 点滴检测模块 7
3.2 红外对管检测模块 8
3.3 晶体显示与报警电路 9
3.3.1 LCD1602显示 9
3.3.2 声光报警电路 11
3.4 滴速控制模块 12
3.4.1 电机的选择 12
3.4.2 ULN2003 13
3.4.3 按键模块 15
3.4.4 步进电机驱动模块 15
3.5 STC89C52单片机 16
3.6 无线模块 18
3.7 电源模块 18
3.8 复位电路 19
4 调试 20
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
附录：实物图 26
1 引言
静脉输液的原理是利用输液瓶悬挂形成的重压进行输液，当输液管内液体下端的压力比人体静脉血管中的压力大时，这使得输液瓶内的医用药液将通过莫菲氏管被注射到人体静脉中 ，而液体不断从输液瓶中滴入莫菲氏管又能使得管内液体保持一定的垂直高度，使药液以均匀的速度流入人体血 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
管中[1]，从而达到治疗的效果。
在医院内，静脉输液这种治疗方式是一种极其常规的，并有效的临床给药方式。然而现阶段用于普通病房的常规输液瓶仍旧存在很多问题以及不合理的地方，例如医护人员不能很好地把控输液的精确时间，实现输液结束自动关闭输液等功能。这不仅给陪护人员和医护人员增加了负担，而且患者在接受静脉输液治疗时也难以安心休养。当病人进入睡眠或者医护人员忙碌时，无法及时关注病人输液是否结束，如果不能及时关闭输液，会给病人造成身体上的伤害，造成患者的血液回流和空气栓塞，不利于患者治疗，重则危及生命。但是如果处理的太早，药瓶内的药液还没有完全输完的时候拔掉输液管，这样又会造成不必要的浪费[2] 。
现在随着科技的进步，医学监护技术的发展空间也增大了很多。为了解决这个问题，我们进行了此次的设计，目的旨在解决输液时智能提醒以及智能调速这些问题，节约医院的人力资源，也为病人提供一个安全舒适的输液环境。
1.1 现状
为了解决输液报警的问题，降低医疗事故的风险，人们从在二十世纪初就开始研究输液报警器。从人们致力于研发输液报警器到现在，随着技术的不断进步，人们对输液报警器的改进也在不断改善，由最初的简易手动报警器到现在的复杂精准的智能报警器。
最开始的输液报警器是采用了光电非接触式的原理，以此来检测药滴的动态，触发报警电路的工作。在输液瓶的底部或者输液管上安装光电设备，当输液结束，输液瓶或者滴管内没有药液时会产生电信号。但是最初的报警器也存在很多缺点，比如无法安装，或者安装后容易掉落，而且会产生误报等问题。所以随着时代的发展人们一直致力于解决这个问题。
到目前为止，输液报警器的发展经历了四代，即光电式输液监测、电极式输液监测阶段、电容式液位监视阶段、机械式输液监视阶段阶段[2]。这些不同原理制作的输液报警器在不同时段盛行一时也各有其优缺点。
以下罗列了几种不同制作原理的报警器并且进行了一些简单的原理及优缺点的分析[3]。
(1)电极法输液报警器：
该报警器的制作原理是从输液瓶口插入两根电极，利用药物的导电特性以此来判断瓶内是否还有液体剩余，如果没有液体剩余，则两根电极之间不导通，这时产生报警。
对于电极法输液报警器而言，他的优点十分明显，那就是所需要的成本比较低，制作过程简单，材料也很单一。但是它也是缺点最大的一个，最明显的缺点就是电极通电对药液的影响。不同的药液具有不同的化学特性，而通电电极对与药液具有电解作用，是否有害还需要研究，且不同药液电解条件不同，如果做研究需要大量的人力物力。其次就是电极的清洁以及后续保洁问题。药液需要绝对的干净，如何对电极进行清洁是一个需要考虑的问题，不用的时候怎样避免灰尘接触也是一个问题。
(2)测重法输液报警器：
该输液报警器是利用弹簧秤或压力传感器或电磁感应开关，根据药物重量的变化来判断是否输液完成。该设备用于悬挂输液瓶以此来达到测重的目的。
对于测重法输液报警器来说最大的弊端就是他的适应性问题。不同材质做成的输液瓶具有不同的重量。例如玻璃输液瓶和塑料输液瓶以及输液袋，它们三者之间的重量相差较大，这就需要不同的重量参数设置，过于麻烦。
（3）液滴计数法输液报警器：
利用单片机预先设置液滴的总数，再利用光电传感器对液滴进行计数，或者根据滴速来推算输液所需的时间，当达到一定的液滴数量或者到达预先估算的时间，则报警系统开始工作。
液滴计数法输液报警器成本不高，但是是通过预先设置参数来进行的，病人在途中无法根据自身需要调整输液速度。例如病人中途感觉输液速度过快，如果他在中途调整了输液速度，那么就会与预设值有出入，造成输液报警不准确的状况。液面检测输液报警器可靠性和适用性一直被受质疑，还面临一个高成本的问题[10]。
（4）液面检测输液报警器：
通过固定在输液瓶或输液管上的光电传感器（可以采用半导体激光，也可以采用红外线），利用液面下降到一定位置时对光的反射和折射情况的变化来判断是否即将输液完成[6]。
（5）超声回波检测输液报警器：
超声回波检测输液报警器是通过脉冲信号激励超声波发生器发出超声波，当超声波检测到输液瓶中液面后，会被液面反射回来，重新反射到超声波接收器，通过检测超声波从发出到重新接收所需的时间，然后利用超声波在不同介质中的传播速度不同以及仪器安装高度的不同，以此来判断瓶内液面的高度，当液面高度过低时则触动报警系统[7]。
目 录
1 引言 1
1.1 现状 1
1.2 课题的主要工作和研究意义 3
1.3 发展前景 3
2 总体设计方案论述 4
2.1 输液报警器的总电路图 4
2.2 显示台的显示电路 5
3 各模块的硬件设计 7
3.1 点滴检测模块 7
3.2 红外对管检测模块 8
3.3 晶体显示与报警电路 9
3.3.1 LCD1602显示 9
3.3.2 声光报警电路 11
3.4 滴速控制模块 12
3.4.1 电机的选择 12
3.4.2 ULN2003 13
3.4.3 按键模块 15
3.4.4 步进电机驱动模块 15
3.5 STC89C52单片机 16
3.6 无线模块 18
3.7 电源模块 18
3.8 复位电路 19
4 调试 20
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
附录：实物图 26
1 引言
静脉输液的原理是利用输液瓶悬挂形成的重压进行输液，当输液管内液体下端的压力比人体静脉血管中的压力大时，这使得输液瓶内的医用药液将通过莫菲氏管被注射到人体静脉中 ，而液体不断从输液瓶中滴入莫菲氏管又能使得管内液体保持一定的垂直高度，使药液以均匀的速度流入人体血 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
管中[1]，从而达到治疗的效果。
在医院内，静脉输液这种治疗方式是一种极其常规的，并有效的临床给药方式。然而现阶段用于普通病房的常规输液瓶仍旧存在很多问题以及不合理的地方，例如医护人员不能很好地把控输液的精确时间，实现输液结束自动关闭输液等功能。这不仅给陪护人员和医护人员增加了负担，而且患者在接受静脉输液治疗时也难以安心休养。当病人进入睡眠或者医护人员忙碌时，无法及时关注病人输液是否结束，如果不能及时关闭输液，会给病人造成身体上的伤害，造成患者的血液回流和空气栓塞，不利于患者治疗，重则危及生命。但是如果处理的太早，药瓶内的药液还没有完全输完的时候拔掉输液管，这样又会造成不必要的浪费[2] 。
现在随着科技的进步，医学监护技术的发展空间也增大了很多。为了解决这个问题，我们进行了此次的设计，目的旨在解决输液时智能提醒以及智能调速这些问题，节约医院的人力资源，也为病人提供一个安全舒适的输液环境。
1.1 现状
为了解决输液报警的问题，降低医疗事故的风险，人们从在二十世纪初就开始研究输液报警器。从人们致力于研发输液报警器到现在，随着技术的不断进步，人们对输液报警器的改进也在不断改善，由最初的简易手动报警器到现在的复杂精准的智能报警器。
最开始的输液报警器是采用了光电非接触式的原理，以此来检测药滴的动态，触发报警电路的工作。在输液瓶的底部或者输液管上安装光电设备，当输液结束，输液瓶或者滴管内没有药液时会产生电信号。但是最初的报警器也存在很多缺点，比如无法安装，或者安装后容易掉落，而且会产生误报等问题。所以随着时代的发展人们一直致力于解决这个问题。
到目前为止，输液报警器的发展经历了四代，即光电式输液监测、电极式输液监测阶段、电容式液位监视阶段、机械式输液监视阶段阶段[2]。这些不同原理制作的输液报警器在不同时段盛行一时也各有其优缺点。
以下罗列了几种不同制作原理的报警器并且进行了一些简单的原理及优缺点的分析[3]。
(1)电极法输液报警器：
该报警器的制作原理是从输液瓶口插入两根电极，利用药物的导电特性以此来判断瓶内是否还有液体剩余，如果没有液体剩余，则两根电极之间不导通，这时产生报警。
对于电极法输液报警器而言，他的优点十分明显，那就是所需要的成本比较低，制作过程简单，材料也很单一。但是它也是缺点最大的一个，最明显的缺点就是电极通电对药液的影响。不同的药液具有不同的化学特性，而通电电极对与药液具有电解作用，是否有害还需要研究，且不同药液电解条件不同，如果做研究需要大量的人力物力。其次就是电极的清洁以及后续保洁问题。药液需要绝对的干净，如何对电极进行清洁是一个需要考虑的问题，不用的时候怎样避免灰尘接触也是一个问题。
(2)测重法输液报警器：
该输液报警器是利用弹簧秤或压力传感器或电磁感应开关，根据药物重量的变化来判断是否输液完成。该设备用于悬挂输液瓶以此来达到测重的目的。
对于测重法输液报警器来说最大的弊端就是他的适应性问题。不同材质做成的输液瓶具有不同的重量。例如玻璃输液瓶和塑料输液瓶以及输液袋，它们三者之间的重量相差较大，这就需要不同的重量参数设置，过于麻烦。
（3）液滴计数法输液报警器：
利用单片机预先设置液滴的总数，再利用光电传感器对液滴进行计数，或者根据滴速来推算输液所需的时间，当达到一定的液滴数量或者到达预先估算的时间，则报警系统开始工作。
液滴计数法输液报警器成本不高，但是是通过预先设置参数来进行的，病人在途中无法根据自身需要调整输液速度。例如病人中途感觉输液速度过快，如果他在中途调整了输液速度，那么就会与预设值有出入，造成输液报警不准确的状况。液面检测输液报警器可靠性和适用性一直被受质疑，还面临一个高成本的问题[10]。
（4）液面检测输液报警器：
通过固定在输液瓶或输液管上的光电传感器（可以采用半导体激光，也可以采用红外线），利用液面下降到一定位置时对光的反射和折射情况的变化来判断是否即将输液完成[6]。
（5）超声回波检测输液报警器：
超声回波检测输液报警器是通过脉冲信号激励超声波发生器发出超声波，当超声波检测到输液瓶中液面后，会被液面反射回来，重新反射到超声波接收器，通过检测超声波从发出到重新接收所需的时间，然后利用超声波在不同介质中的传播速度不同以及仪器安装高度的不同，以此来判断瓶内液面的高度，当液面高度过低时则触动报警系统[7]。
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