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1、学学 号：号： XINJIANG INSTITUTE OF ENGINEERING 毕毕业业设设计计 设计题目：基于单片机的输液监控装置设计题目：基于单片机的输液监控装置 摘 要 随着智能化控制的不断发展，自动化临床设备的研究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，本课题是研究智能 输液系统的设计方法，本方案是基于 AT89S51 控制的。这个系统操作简洁、上 手较快、具有报警功能并且方便集中控制，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
2、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 剩余液量低于设定值，自动报警，或者输液过程出现特殊情况也可报警。补充 了这个方向的输液系统的部分研究空白，对于设备结构的分析和其电子设计的 研究具有重要意义；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。本课题的研究成果为输液系统的研究提供了丰富的信息。 关键词 单片机；医院输液系统；输液监控；智能 Abstract With the continuous development of intelligent control， clinical rese
3、arch automation equipment has become a focus of medical devices. It can reduce the pressure of staff， improve the working efficiency of medical staffs. Intravenous infusion is a common clinical treatment，the treatment effect in the vein of the input，this topic is the design method of the intelligent
4、 infusion system， the scheme is based on AT89S51 control. This system operation is simple， started fast， has an alarm function and convenient centralized control， is of great significance in modern medical enterprise，promote the development of intelligent medical business automation，is conducive to
5、improving the quality of medical care. The main function of this subject: the circuit for collecting the droplet velocity，droplet velocity can be set and compared， can display the drop speed and the rest of the infusion time; can set up their own drop speed; in the infusion of remaining liquid volum
6、e is lower than the set value， the automatic alarm， or infusion process there are special circumstances can also alarm. Part of the research blank infusion system added to the direction， have important significance for analyzing the structure of the equipment and electronic design research; through
7、theoretical analysis， a very good analysis of the theory and practice basis of the infusion system. The results of research on this to picprovides abundant information for the study of transfusion system. Keywords MCU;hospital infusion system;transfusion monitoring;intelligence 目 录 摘 要.I AbstractII
8、1 绪论1 1.1 课题的背景和意义1 1.1.1 医疗输液监控系统设计背景 .1 1.1.2 输液监控系统设计的背景 .2 1.2 装置设计需要解决的问题2 1.3 装置实现的功能2 2 系统方案设计与论证4 2.1 系统硬件总体设计方案4 2.2 点滴速度测量电路方案4 2.3 电机选择及控制方案4 2.4 回血检测电路方案5 2.5 显示模块接口电路方案5 2.6 键盘接口电路方案5 3 输液系统硬件设计7 3.1 单片机型号的选择与论证7 3.2 最小系统11 3.3 滴速检测模块及工作原理13 3.3.1 红外发光二极管和光敏三极管 .15 3.3.2 红外发光二极管主要参数 .15
9、 3.3.3 光敏三极管的主要参数 .16 3.4 报警模块17 3.5 复位电路17 3.6 显示模块18 3.7 按键模块19 3.8 无线模块20 3.9 步进电机模块22 3.10 三极管23 3.11 原件清单26 3.12 系统接线图27 4 系统软件及框图设计28 4.1 软件介绍28 4.2 主程序流程图30 4.2.1 速检测子程序 .31 4.3 输液监控装置的制作32 4.3.1 主模块 32 4.3.2 液滴计数模块 33 4.3.3 报警模块 33 4.3.4 回血模块 33 结 论34 参考文献35 谢 辞37 附 录38 1 绪论 随着科技的进步，越来越多的地方需
10、要用到对液体的流量或者滴速进行控 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、 中药使用的药浴机中煎药锅中的水位等，医疗保健领域中药液的输液量与输液 速度需要精确的控制以达到更好治疗效果。根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，儿童及老年人 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
11、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，滴速控制尤为重要，并且新药品越来越多，在治疗疾病的过程 中，采用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， 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，当输液完成需要换药液时，需要医务人 员发现不及就会出现空气进入血管内形成空气栓塞，凝血堵塞针头等情况，轻 则延误治疗，重则会危及病人生命安全，发生事故，还有当病人单独输液时， 有可能睡着或者忘记观察剩余药液量引起血液外流等事故。综上可以看出输液 监护控制系统在未来医疗中的重要地位和作用。 1.
12、1 课题的背景和意义 1.1.1 医疗输液监控系统设计背景 随着智能化控制的不断发展，自动化临床设备的研究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，所以其滴速的控制 很重要，随着新药品研发的越来越多，采用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，若需要换输液，若发现不及就会出现空气进入血管内就会危及病人生命 安全，还有当病人单独输液时，由于睡着或者忘记观察药液量
13、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 行设计研究，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。 1.1.2 输液监控系统设计的背景 本设计所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 的研究相对起步较晚，在市场上也存在一定国产输液装置。但是总体来说，国 内的自动输液系统需要很长的路要走。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
14、输液监控使用已经十分普遍。 医疗设施发展趋势在于单片机智能输液系统的发展，单片机的性价比优越， 而以前的输液系统。现在的单片机可以进行多个系统的控制，减轻工作人员的 压力，提高医护工作效率。在人为控制下可能对病人带来麻烦，以前的临床输 液中有患者医护人员观察监视药液余量，此方法涉及的精力大且效率低，不利 于医疗的综合管理。而使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。该课题研究具有应用价值，对于提高我国的医疗水平有深远影响。 医疗的安全问题离不开科技，利用科技去提高医疗事业是对医疗事业的一大促 进。 1.2 装置设计需要解决的问题 （1）如何实现滴速设置。 （2）如何提示护士
15、应该换药。 （3）如何实现回血功能。 （4）怎么样使整个系统稳定可靠。 1.3 装置实现的功能 护士用滚珠调节滴速，滴速可以再数码显示屏上及时显示出来。可以设置 滴速的上限和下限，一旦超出或低于上线下限就会报警。同时会发出无线信号， 护士室的无线接收端胡收到报警信号并发出报警。 当输液瓶的药品用尽或输液管意外打结，点滴管有十秒没有药液滴下就会 报警，同时步进电机开始动作，锁紧输液管，防止发生回血。 当回血发生时，装置检测到回血立刻报警并且步进电机开始工作，锁紧输 液管。 病人端有一个报警按钮，病人按下按钮护士端就会报警，再按按钮报警解 除。 2 系统方案设计与论证 2.1 系统硬件总体设计方案
16、 本课题的输液系统分为以下部分：滴速测量模块，回血检测模块，键盘模 块，显示模块。结构图如下图 2.1 。 图 2.1 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 思考后整理出以下几种方案： 方案一：采用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 线的反射能力，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：采用对射红外光电开关 采用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，此方案成本低。下 落液滴可以遮挡红外光线，单片机检测信号可以确定滴速。 经考虑选用方案二。 2.3 电机选择及控制方案 常用的电机主要有以下几种：直流电机、步进电机、伺服电机。 方案一：直流电机上电即可转动，掉电后惯性较大，停机时还会转动一定 单 片 机 按键模块 晶振电路 显示模块 声光报警模块 检测模块 复位电路 角度后才可停止，如果
