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1、. . .基于51单片机的点滴输液报警器的设计与实现毕业论文目录引言11 项目概述21.1 选题背景21.2目的及意义21.3 国外研究现状与发展趋势32 相关技术42.1 红外对管技术42.2 单片机技术52.3 晶体显示技术83 总体设计113.1设计方案113.2系统硬件总体设计123.2.1 系统硬件结构123.2.2 系统硬件方案设计123.3 系统软件总体设计133.3.1 下位机软件设计134 系统硬件设计164.1 系统硬件设计原则164.2 核心部件选型164.2.1 中央处理器164.2.2 检测液体部件174.3硬件电路设计184.3.1 LCD1602显示电路184.3
2、.2系统控制电路204.3.3红外对管控制电路214.3.4蜂鸣器电路及按键电路225 软件设计245.1 软件设计原则245.2 主程序设计255.3 系统启动程序设计255.4 晶体显示程序设计266 系统测试与运行296.1 测试方案296.2 测试结果与分析307 结论31致谢32参考文献33附录A 中文译文34附录B 英文原文43附录C 系统连接原理图54附录D 源程序代码55.参考资料. . .引言点滴输液是现在临床治疗和抢救非常重要的手段，医院使用的点滴输液装置是将液体容器挂在一定高度上，利用势差把液体输入到病人的体，通过软管夹对胶管口径压紧和放松来控制滴速这对输液有严格要求的病
3、人和护士的监护管理来说都很不方便，在输液过程中药物接近完成或由于某种原因药物的速度过快、过慢都要医护人员及时护理否则将出现医疗事故。目前没有高效的控制系统，点滴输液时需要医护人员在旁照顾，这加重了医护人员的工作量和病人的思想负担而且也不利于医院的统一管理。该装置就可以解决这个问题，在输液过程发生的意外状况可以通过警报声通知医护人员，医护人员只要听到警报声马上过来，就可以处理突发状况，这样就大大节约了时间，该装置不仅仅可以用在医疗方面，在一些需要严格控制液体流量的场合也可以使用，比如一些工业生产，珍贵的植被灌溉。目前，国外液体点滴报警器方面已经有了一些研究，已经研制出来一些新产品。并且被很多大型
4、的医院引进，但是还没有普及，一些中小型医院在病人输液时还是靠医护人员的实时监控，以防止发生意外。本系统可以合理的控制点滴流速从而避免出现危险，同时可以让患者感到舒适和方便护士操作。可以确保输液安全，实现医用点滴检测，无线声光报警，可以对输液状况实施检测，而且病人可以通过按键报警。该系统可以设置液体流速，当液体流速超出设置速度时，会发出警报，而且当没有液体时，该装置也会报警，这样就不用医护人员实时的监控，当病人有问题时可以按动装置上的按钮，从而方便了医护人员的操作，可以为他们腾出大量的时间。1 项目概述1.1 选题背景 静脉输液的技术起源于公元16世纪，经过四百年的发展逐渐形成了完整的理论体系，
5、成为最直接，最常用，最有效的治疗手段之一。在医院输液有一个难题长期困扰着病人与医护人员：在病人输液的过程中，往往由于病人体质虚弱、昏迷或入睡或者医护人员正在别处忙碌等而无法留意，当输液完毕，若处理不及时，病人的血液就会因空管而倒流入输液针管，时间稍长会使扎针处严重肿胀。若处理过早，即药液还末完全输尽就摘瓶取管则又会造成药液的浪费等等。因此常引发病人的不满以至投诉，甚使医护人员无奈。而医用输液报警器的设计和投入应用，可以较好地解决输液中所遇到的这些困扰。随着信息技术的发展和微电子技术的应用，在医疗卫生领域和工业控制领域一场随之而来的信息化的变革也正在进行。在工业控制领域,生产中的液位流量需要实时
6、的控制，同样在医疗卫生领域,对输液流量的实时控制同样有很大的需求。现在社会的不断发展，生活节奏的加快，越来越多的方面需要进行有效的、精确的控制。而输液点滴作为一项很重要的医疗手段，更需要这样的技术改进。所以需要一种安全有效，节约时间的方法来解决这一问题。1.2目的及意义选题的目的（1）点滴输液在现在临床治疗和抢救中非常的重要，在输液过程中药物接近完成或由于某种原因药物的速度过快、过慢都要医护人员及时护理否则将出现医疗事故，需要一个有效的措施解决这一问题。（2）目前没有高效的控制系统，点滴输液时需要医护人员在旁照顾，这加重了医护人员的工作量和病人的思想负担而且也不利于医院的统一管理。（3）输液点
7、滴作为一项很重要的医疗手段，更需要进行有效的、精确的控制。选题的意义医用点滴输液已经成为现在医疗常规的手段。对于不同年龄，不同病患程度的输液患者或使用不同的输液药物，要求有不同的点滴流速，而该装置就可以解决这个问题，可以合理的控制点滴流速从而避免出现危险，确保输液安全，实现医用点滴检测，无线声光报警，可以对输液状况实施检测，当病人有问题时可以按动装置上的按钮，不仅提高了护士的工作效率，减轻了护士的工作负担和病人的心理压力，还减少了静脉输液时的医疗事故及纠纷的发生，增加了输液的安全系数。总之，这种输液报警器适用于各级医院的临床工作需要，工艺制作及设计方面有一定的创新性，具有较好的社会效益和广阔的
8、市场应用前景。1.3 国外研究现状与发展趋势目前，国外液体点滴报警器方面已经有了一些研究，已经研制出来一些新产品。并且被很多大型的医院引进，因其体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。红外光电自动控制，在方便和适合医护吊瓶习惯的前提下，降低医护人员和护理人员的劳动强度，在一些大型医院已有使用。 该输液报警器具有广阔的市场前景，并能产生巨大的社会效益。目前医院的现状普遍是病人多，护士少，一些大型医院1个护士需要同时照顾几十个床位的病人，繁重的工作给医护人员带来沉重的负担；同时绝大多数病人都需要家属陪同输液，家属或陪护人所起的作用是不断地对输液进行肉
9、眼监控，因此而耽误工作和学习，而且稍有疏忽，就会因延迟护理而造成回血，严重的会造成输液医疗事故，输液报警器的研制正是为了解决这一问题。据初步估计，我国县级以上医院有16000多家，一般床位数在800到1200左右，另外急救，门诊等也会进行大量的输液治疗。按保守估计平均每家医院每天有800住院病人，这其中有85%的人需要输液，则每天全国约有850万人接受输液治疗。按每家医院至少需要700个输液报警器。可见输液报警器的需求量非常之大，具有广阔的市场前景。2 相关技术 2.1 红外对管技术 本系统中用到的红外对管是由一个红外发射管和一个红外接收管组成。红外接收管不受可见光干扰，且感光面积大，灵敏度高
10、，属于光敏二极管，一般只对红外线有反应。红外线接收管是把红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部件是一个特殊材料的PN结，跟普通二极管相比，它在结构上采取了大的改变，红外线接收管为更多更大面积的接受入射光线，电极面积尽量减小，PN结面积会做的比较大，而且PN结的结深会很浅，一般小于1微米。红外线接收二极管是在反向电压作用下工作的。在没有光照时，反向电流一般会很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有红外线光照时，携带能量的红外线光子进入PN结之后，能量会传给共价键上的束缚电子，这时部分电子挣脱共价键，从而产生电子。它们在反向电压的作用下参加漂移运动，反向电流会明显变大，光的强度越大，反
11、向电流也就会越大。红外线接收二极管在一般强度的光线照射下，所产生的电流叫做光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就会获得电信号，而且这个电信号也会随着光的变化而相应变化。红外线接收管有两种，一种是光电二极管，一种是光电三极管【1】。本系统中用到的是光电二极管。红外对管的电路图如图2-1所示。图2-1 红外对管Fig.2-1 Infrared tube technology直流驱动红外探测器电路的设计和参数计算电路如图所示。R1与W1及V1构成简单的直流发光二极管驱动电路，调节W1能改变发光管的发光光强，从而调节探测的距离，NE555及其外围元件构成施密特触发器，接收管V2与电阻R2构成光电检测
12、电路，它的触发电平可通过W2控制。通过NE555的第3脚输出的TTL电平可直接驱动单片机的I/O口。检测液面电路如图2-2所示。图2-2 检测液面电路Fig. 2-2 detecting liquid level circuit采用红外对管检测技术的时候红外对管置于输液瓶的两侧，距离瓶口大约13厘米。液面检测电路主要有三部分组成：调制与解调部分、红外发射与接收部分、放大部分。当红外对管之间介质发生变化（由水到空气）时，光电接收管的输出信号会发生相应的变化。然后将这一输出信号送入单片机。频率发生电路是由一个555定时器组成的占空比可调方波发生器。对来自输液现场的环境干扰光，采用调制和解调技术来提
13、高抗干扰的能力。调制解调器接收电路由运放LM741与解调芯片LM567组成。单片机通过检测LM567和引角8的电平变化来实现液位检测，从而解决了因液体透明而导致发射不明显的问题。2.2 单片机技术 单片机（Microcontrollers）是一种集成的电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的随机存储器RAM、只读存储器ROM多种I/O口、中断系统、定时器/计数器和中央处理器CPU等功能（可能还包括脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器、显示驱动电路等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域有广泛应用。单片机又被称为单片微控制器,它不是完成某一个
14、逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个小小的芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用与开发都提供了便利条件。概括的讲：一块芯片就组成了一台计算机。本系统采用的单片机是STC89C52。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程的可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器的制造技术制造，有12时钟/机器周期和6时钟/机器周期两种，可以任意选择【3】 ，指令代码完全兼容传统的8051单片机。主要特性如下：1.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实
15、现多个UART。2.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择，指令代码完全兼容传统8051。3.工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）。4.工作频率围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz。5.用户应用程序空间为8K字节，片上集成512字节RAM。6.通用I/O口（32个）复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。8.具有EEPROM功能，具有看门狗功能，PDIP封装。9.共3个16位定时器/计数器，即定时器T0、T1、T2
