单片机的输液提醒控制系统
目 录
一、 引言 1
（一） 输液提醒器的发展背景 1
（二） 输液提醒器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容和意义 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选取 3
（二） STC89C51型51单片机 3
（三） 红外对管模块介绍 4
（四） LCD1602字符点阵型液晶显示器 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 输液报警系统的方案设计 7
（二） STC89C51最小系统设计 7
（三） 红外对管模块电路设计 8
（四） LCD1602液晶屏与单片机电路设计 9
（五） 声音提示模块电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） 输液报警系统软件流程设计 11
（二） 红外对管模块工作流程图设计 12
（三） 显示器的工作流程设计 13
五、 Proteus系统仿真设计 15
总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 程序 27
引言
输液提醒器的发展背景
基于单片机的输液提醒系统指的是能够自动判别输液瓶中液体是否注射完毕的自动控制系统，它分为机械式和电子式两类，由于各有各的优点，因此都具有很高的实用价值。在医院通过输液瓶注射药物是一种能够能够使身体良好吸收药物并快速康复的治疗方式，再过去几十年里，输液对人类的健康以及疾病预防具有很大的贡献，现如今在打打小小的医院里，输液已经成为一种治疗大病小病的普遍方式，然而由于病人数量多而护士人手少，使得护士不能够实时地知道每个病人药瓶中的药水是否输完，尤其是在半夜，病人和护士同时睡着后，当药物输完不能及时换药或者拔针，病人的血液就会发生回流流进药瓶，这种情况十分危险，过去很长一段时间内都给输液过程增加了很大的安全隐患。针对这种情况，人们想到通过制作一种报警器来避免这种情况的发生。最一开始，聪明的人类想到
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
打打小小的医院里，输液已经成为一种治疗大病小病的普遍方式，然而由于病人数量多而护士人手少，使得护士不能够实时地知道每个病人药瓶中的药水是否输完，尤其是在半夜，病人和护士同时睡着后，当药物输完不能及时换药或者拔针，病人的血液就会发生回流流进药瓶，这种情况十分危险，过去很长一段时间内都给输液过程增加了很大的安全隐患。针对这种情况，人们想到通过制作一种报警器来避免这种情况的发生。最一开始，聪明的人类想到了利用输液瓶的重量差异来实现报警——用一个弹簧将输液屏挂在支架上，在输液过程中瓶中液体不断减少，因此输液瓶重量也在不断减小，这样连接在支架和药瓶之间的弹簧就会不断收缩，直至瓶中药液输完，弹簧长度达到最小，此时安置在药瓶底部的一个触发开关触碰到支架上的开关，报警器开关被接通，护士房内的护士立即接到报警信号以及病人的床位号，这就是机械式输液报警器，利用输液瓶与弹簧之间的相互作用力而实现的，这种发明出现后，迅速赢得了广大医院的青睐。再后来随着单片机技术以及电子技术的不断发展，出现了一种改良版的机械式输液报警器，设计人员将弹簧部分以及触发开关部分去掉，取之以一个拉力传感器作为核心模块，在单片机的驱动下，通过拉力传感器来检测药瓶药物的剩余量，当拉力检测值等于等于空瓶的重力时，单片机立即驱动报警器发出报警信号，另外这种电子式报警器还能够设置一个预报警值，即当药物即将输完时，先发出一个提醒信号，告诉护士可以将下一个药瓶准备好了，这就是改良式的输液报警器，它与机械式相比，虽然耗电大，但是其体积确是小的多。随着红外线技术逐渐被人类认识和开发，红外线检测逐渐成为输液报警的一个新的发展方向，由于红外线技术非常低廉，因此通过它实现的输液报警系统性价比会非常高。其原理主要是依据空气和液体对红外线的吸收差异而实现的，当红外线通过空瓶时，空瓶对红外线几乎不吸收，因此安置在空瓶另一端的红外线接收器能收到很大强度的红外线，而红外线通过药液时，药液将吸收很大一部分红外线，这样红外线接收器就只能接收到很小一部分红外线了，本课题正是使用这个原理来设计一款输液报警系统。
输液提醒器的国内外发展现状
由于医疗事业的不断发展，目前国内外正有许多大大小小高档医院不断产生，输液报警器成了决定高档医院服务质量的一个关键部分。目前国内外许多医疗器械研究机构或者兴趣小组都有对智能输液报警器的研究，目前较为突出的结果是设计师将网络模块、无线模块、评价模块植入了报警系统中，通过网络模块能够实现输液报警器的组网化，这样院方管理人员就能够实现对医院内所有输液报警器的管理和监控。无线模块能够实现报警器和检测器的分离，当检测到输液完毕后，通过无线信号将报警信号发送到护士房内的报警器，这样就能减少了系统的布线复杂度。评价模块主要实现病人对护士的评价，这样院方就能更好的提高服务质量。
本文主要研究内容和意义
本文以“基于单片机的输液报警系统”作为研究课题，设计了一款能够有效实现输液完毕通知护士的自动控制系统，选用单片机作为微处理器，并结合红外线发生模块和红外线接收模块、液晶屏以及蜂鸣器等组成系统的硬件，在软件上采用C语言作为程序描述语言，在Keil平台上进行代码的编写和改进，最重要实现如下功能：
1、当瓶中药液输完时，发出报警信号；
2、当药液即将输完时，发出提醒信号；
3、具有显示功能。
方案选择及元器件介绍
单片机的选取
方案一：以自身对单片机的使用熟练度为第一考虑要素，则选择51单片机作为本系统的主控芯片最为合适，虽然大多数51单片机内部资源比较匮乏，比如很少有集成ADC、DAC或者SPI模块，但是其内部集成的16为计时器、UART以及中断等功能已经足够使用，并且像SPI以及IIC这种接口都可以通过软件方式模拟，因此这不但节省了系统的开发成本，又能够结合自身的学习情况来顺利进行单片机系统的设计，这是很重要的。在51系列单片机中，台湾宏晶公司推出的STC89C51是近年来比较常用的一款芯片，它采用RISC最简指令集，这同其他51单片机一样，并且管脚排列以及封装形式都是相同的，因此不同型号的51单片机互换可行性很高。在开发环境方面，STC89C51单片机的开发平台使用英国ARM公司的Keil软件进行开发，这款软件非常精简，但是功能齐全，集代码编写、调试以及仿真等多种功能于一身，在该平台上能够实现51单片机开过过程中所需要的所有功能，并且Keil还可以同Proteus软件一起实现系统的联合仿真，开发者通过仿真可以看到系统的实际效果，因此综合上述理由，STC89C51单片机较为适合作为本系统的主控芯片。
方案二：若以系统的功耗作为主要考核目标，那么德州仪器公司生产的MSP430系列单片机绝对是当之无愧的首选，430单片机内部集成了4种低功耗模式，当系统不在正式工作时，可使其进入低功耗，当再次工作时，430单片机能瞬间恢复到正常工作中来，因此如果使用单片机作为本系统的主控芯片，能够结合其低功耗模式将系统的功耗降到最低。在MSP430单片机的内部资源方面，大多数430单片机内部不但集成了定时器、UART以及丰富的管脚中断，并且还具有ADC、DAC以及DMA等功能，这些资源的集成能够将系统的开发变得高效稳定，并且节省硬件系统的开发空间。在MSP430单片机的开发环境方面，它是以UI
一、 引言 1
（一） 输液提醒器的发展背景 1
（二） 输液提醒器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容和意义 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选取 3
（二） STC89C51型51单片机 3
（三） 红外对管模块介绍 4
（四） LCD1602字符点阵型液晶显示器 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 输液报警系统的方案设计 7
（二） STC89C51最小系统设计 7
（三） 红外对管模块电路设计 8
（四） LCD1602液晶屏与单片机电路设计 9
（五） 声音提示模块电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） 输液报警系统软件流程设计 11
（二） 红外对管模块工作流程图设计 12
（三） 显示器的工作流程设计 13
五、 Proteus系统仿真设计 15
总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 程序 27
引言
输液提醒器的发展背景
基于单片机的输液提醒系统指的是能够自动判别输液瓶中液体是否注射完毕的自动控制系统，它分为机械式和电子式两类，由于各有各的优点，因此都具有很高的实用价值。在医院通过输液瓶注射药物是一种能够能够使身体良好吸收药物并快速康复的治疗方式，再过去几十年里，输液对人类的健康以及疾病预防具有很大的贡献，现如今在打打小小的医院里，输液已经成为一种治疗大病小病的普遍方式，然而由于病人数量多而护士人手少，使得护士不能够实时地知道每个病人药瓶中的药水是否输完，尤其是在半夜，病人和护士同时睡着后，当药物输完不能及时换药或者拔针，病人的血液就会发生回流流进药瓶，这种情况十分危险，过去很长一段时间内都给输液过程增加了很大的安全隐患。针对这种情况，人们想到通过制作一种报警器来避免这种情况的发生。最一开始，聪明的人类想到
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
打打小小的医院里，输液已经成为一种治疗大病小病的普遍方式，然而由于病人数量多而护士人手少，使得护士不能够实时地知道每个病人药瓶中的药水是否输完，尤其是在半夜，病人和护士同时睡着后，当药物输完不能及时换药或者拔针，病人的血液就会发生回流流进药瓶，这种情况十分危险，过去很长一段时间内都给输液过程增加了很大的安全隐患。针对这种情况，人们想到通过制作一种报警器来避免这种情况的发生。最一开始，聪明的人类想到了利用输液瓶的重量差异来实现报警——用一个弹簧将输液屏挂在支架上，在输液过程中瓶中液体不断减少，因此输液瓶重量也在不断减小，这样连接在支架和药瓶之间的弹簧就会不断收缩，直至瓶中药液输完，弹簧长度达到最小，此时安置在药瓶底部的一个触发开关触碰到支架上的开关，报警器开关被接通，护士房内的护士立即接到报警信号以及病人的床位号，这就是机械式输液报警器，利用输液瓶与弹簧之间的相互作用力而实现的，这种发明出现后，迅速赢得了广大医院的青睐。再后来随着单片机技术以及电子技术的不断发展，出现了一种改良版的机械式输液报警器，设计人员将弹簧部分以及触发开关部分去掉，取之以一个拉力传感器作为核心模块，在单片机的驱动下，通过拉力传感器来检测药瓶药物的剩余量，当拉力检测值等于等于空瓶的重力时，单片机立即驱动报警器发出报警信号，另外这种电子式报警器还能够设置一个预报警值，即当药物即将输完时，先发出一个提醒信号，告诉护士可以将下一个药瓶准备好了，这就是改良式的输液报警器，它与机械式相比，虽然耗电大，但是其体积确是小的多。随着红外线技术逐渐被人类认识和开发，红外线检测逐渐成为输液报警的一个新的发展方向，由于红外线技术非常低廉，因此通过它实现的输液报警系统性价比会非常高。其原理主要是依据空气和液体对红外线的吸收差异而实现的，当红外线通过空瓶时，空瓶对红外线几乎不吸收，因此安置在空瓶另一端的红外线接收器能收到很大强度的红外线，而红外线通过药液时，药液将吸收很大一部分红外线，这样红外线接收器就只能接收到很小一部分红外线了，本课题正是使用这个原理来设计一款输液报警系统。
输液提醒器的国内外发展现状
由于医疗事业的不断发展，目前国内外正有许多大大小小高档医院不断产生，输液报警器成了决定高档医院服务质量的一个关键部分。目前国内外许多医疗器械研究机构或者兴趣小组都有对智能输液报警器的研究，目前较为突出的结果是设计师将网络模块、无线模块、评价模块植入了报警系统中，通过网络模块能够实现输液报警器的组网化，这样院方管理人员就能够实现对医院内所有输液报警器的管理和监控。无线模块能够实现报警器和检测器的分离，当检测到输液完毕后，通过无线信号将报警信号发送到护士房内的报警器，这样就能减少了系统的布线复杂度。评价模块主要实现病人对护士的评价，这样院方就能更好的提高服务质量。
本文主要研究内容和意义
本文以“基于单片机的输液报警系统”作为研究课题，设计了一款能够有效实现输液完毕通知护士的自动控制系统，选用单片机作为微处理器，并结合红外线发生模块和红外线接收模块、液晶屏以及蜂鸣器等组成系统的硬件，在软件上采用C语言作为程序描述语言，在Keil平台上进行代码的编写和改进，最重要实现如下功能：
1、当瓶中药液输完时，发出报警信号；
2、当药液即将输完时，发出提醒信号；
3、具有显示功能。
方案选择及元器件介绍
单片机的选取
方案一：以自身对单片机的使用熟练度为第一考虑要素，则选择51单片机作为本系统的主控芯片最为合适，虽然大多数51单片机内部资源比较匮乏，比如很少有集成ADC、DAC或者SPI模块，但是其内部集成的16为计时器、UART以及中断等功能已经足够使用，并且像SPI以及IIC这种接口都可以通过软件方式模拟，因此这不但节省了系统的开发成本，又能够结合自身的学习情况来顺利进行单片机系统的设计，这是很重要的。在51系列单片机中，台湾宏晶公司推出的STC89C51是近年来比较常用的一款芯片，它采用RISC最简指令集，这同其他51单片机一样，并且管脚排列以及封装形式都是相同的，因此不同型号的51单片机互换可行性很高。在开发环境方面，STC89C51单片机的开发平台使用英国ARM公司的Keil软件进行开发，这款软件非常精简，但是功能齐全，集代码编写、调试以及仿真等多种功能于一身，在该平台上能够实现51单片机开过过程中所需要的所有功能，并且Keil还可以同Proteus软件一起实现系统的联合仿真，开发者通过仿真可以看到系统的实际效果，因此综合上述理由，STC89C51单片机较为适合作为本系统的主控芯片。
方案二：若以系统的功耗作为主要考核目标，那么德州仪器公司生产的MSP430系列单片机绝对是当之无愧的首选，430单片机内部集成了4种低功耗模式，当系统不在正式工作时，可使其进入低功耗，当再次工作时，430单片机能瞬间恢复到正常工作中来，因此如果使用单片机作为本系统的主控芯片，能够结合其低功耗模式将系统的功耗降到最低。在MSP430单片机的内部资源方面，大多数430单片机内部不但集成了定时器、UART以及丰富的管脚中断，并且还具有ADC、DAC以及DMA等功能，这些资源的集成能够将系统的开发变得高效稳定，并且节省硬件系统的开发空间。在MSP430单片机的开发环境方面，它是以UI
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