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1、参赛题目液体滴落检测和计数参赛选手信息学号姓名学院联络方法韩忠涛信息学院张鹏信息学院王健信息学院摘 要输液是医院常见诊疗手段，传统输液过程中存在着输液速度不正确、需要人工监护等弊端。本文目标就是设计一个输液监控系统以处理此问题。本文设计液体点滴速度监控装置系统，实现了对输液速度检测和控制，实现了对储液瓶中液面高度检测报警，而且动态显示输液速度。使用者能够经过按键设置输液速度，系统将自动对输液速度进行控制。当输液结束或输液速度发生异常时，使用发光二极管和蜂鸣器进行报警，继而实现对输液瓶控制。 系统以80C52单片机为关键，实现对输液瓶控制及液体点滴速度显示和液体点滴速度键盘控制；经过外围电路检测
2、储液瓶中液面高度和液体点滴速度；经过实现对步进电机控制以实现对储液瓶高低控制，来实现控制液体点滴速度。在整体方案设计中，在确保设计系统能达成题目要求精度和稳定度前提下，考虑到系统轻便性、实用性、可靠性，经济性，对电路系统进行了优化。关键词： 点滴速度；光电传感器；步进电机；单片机目录任务和要求.5一、绪论.51.1课题背景.51.2课题研究目标和意义.61.3课题思绪及关键框图结构.6二、方案比较和论证 .72.1控制方案比较.72.2点滴检测方案比较.72.3液位监测方案比较.72.4速度控制方案.82.5电机选择.8三、系统硬件设计.93.1系统硬件设计.93.2.1中央处理单元.93.2
3、.2点滴信号检测单元.103.2.3点滴信号比较、滤波、整形电路.113.2.4液位检测单元.113.2.5检测电路抗干扰方法.123.2.6声光报警电路.133.2.7步进电机驱动单元（高度调整单元）.143.2.8键盘单元.143.2.9数码管显示单元.163.3芯片时钟电路.173.5复位单元.173.6供电单元.18四、液体点滴监控系统软件设计.194.1各模块软件设计.194.1.1主控模块设计.194.1.2点滴速度测量模块设计.194.1.3电机控制算法.214.1.3.1电机控制原理.214.1.3.2点滴速度控制.214.1.5报警模块设计.234.2.2输入键盘模块设计.2
4、44.4.3数码管显示模块设计.24参考文件.27附录.28液体滴落检测和计数难度系数:1.0一、任务医用吊瓶注射图所表示，需要检测液体滴落速度和数量。滴落速度范围为20-150滴/分钟，可由滴速夹调整。设计检测液体滴落数量和速度，并动态显示。示意图二、要求1基础要求（1） 可检测并动态显示液体滴落速度。（2） 滴落计数误差范围在10%1滴；（3） 储液瓶低液位报警，低液位可调。2. 发挥部分（1） 检测误差小于5%（2） 设计经过键盘设定滴落速度和数量控制装置（3） 实现装置远程监控一、绪论1.1课题背景 输液(俗称打点滴)是临床医学上最常见诊疗手段。在病人输液过程中，往往因为病人体质虚弱、
5、昏迷、入睡或医护人员正在别处忙碌等而无法留心到输液全过程，从而需要专员监护，加重了护理人员劳动负担，也不利于病区综合管理当输液完成，若处理不立即，病人血液就会因空管而倒流人输液针管内，时间稍长会使扎针处严重肿胀。若处理过早，即药液还未完全输尽就摘瓶取管则又会造成药液浪费等等。所以常引发病人不满以至投诉，使医护人员很无奈。本课题就是针对上述情况，经过声光报警监控方法实现医院输液情况实时监测，并经过单片机和数码管来实现输液数据实时显示和存放，和在特殊情况下报警。本课题对实现医院现代化、信息化有巨大推进作用。1.2课题研究目标和意义在输液远程监控系统中，信号提取是医疗监控系统工作首要前提。医疗输液信
6、号自动检测和传输也是信号提取过程，医疗工作人员常常需要检测和控制液体储量或液位，如人工肾机透析储液罐中液储量、自动洗胃机中冲洗液液量、中医使用药浴机中煎药锅中水位、静脉输液液体量检测等等。假如对仪器中液体储量疏于监测，在液体储量失控情况下或在可能会给患者带来伤害甚至危机其生命。经过对这些液体储量监测，医护人员便能够随时了解液体余量，并能在液体缺乏时立即自动和人工补充或采取其它方法，维护医疗设备安全运行。所以，怎样愈加好地对医疗液位进行监测，一直是医学工程人员考虑较多课题之一。而在临床医学中，常采取静脉穿刺措施将药液直接经静脉注入体内，这种输液方法称为静脉输液。1.3课题思绪及关键框图结构本课题
7、研究液体点滴速度监控系统采取对射式红外光电传感器，它含有非接触性测量，响应速度快，受环境影响小，测量精度高等优点。它是一个能够利用其对物体表面黑度敏感特征，应用于测量微小位移。从光源红外发射管发射出一定强度光束抵达测量面后，依据物体表面不一样黑度和表面光洁度，部分光散射和反射到红外敏感接收管转变成为和接收管接收到光强成正比电信号。对射式光电传感器分为投光器和受光器两部分二者光轴重合在同一直线上。工作时，投光器发出调制光，被受光器接收，变为电信号。当被测体进入检测区时，光被遮挡，受光器无光可受传感器输出状态改变。输出脉冲再经过脉冲整形和A/D转换变为高低电平，最终输入到单片机外部中止0中去。单片
8、机依据高低电平改变来判定液滴有没有和对液滴计数;每一个水滴产生一个这么不规则负向脉冲，脉冲数目和水滴数目一一对应。实现了对输液速度检测和控制，实现了对储液瓶中液面高度检测报警，而且动态显示输液速度。使用者能够经过按键设置输液速度，系统将自动对输液速度进行控制。当输液结束或输液速度发生异常时，使用发光二极管和蜂鸣器进行报警，继而实现对输液瓶控制。 系统以80C52单片机为关键，实现对输液瓶控制及液体点滴速度显示和液体点滴速度键盘控制；经过外围电路检测储液瓶中液面高度和液体点滴速度；经过实现对步进电机控制以实现对储液瓶高低控制，来实现控制液体点滴速度。L298驱动步进电机速度检测和液面高度检测电路
9、声光报警电路80C5280C52储液瓶数码管显示键盘 图21 系统结构图二、方案比较和论证 2.1 控制方案比较方案一：此方案是传统两位模拟控制方案，其优点是电路简单，易于实现。但模拟方法难以把精度做很高，难以实现系统需求中键盘显示和动态显示滴速。方案二：此方案采取80C52单片机系统来实现，可用软件实现复杂算法和控制。这种方案方便地实现了系统需求中键盘设定和动态显示滴速等功效。 2.2点滴检测方案比较方案一：可见光发光二极管和光敏三极管传感电路。 因为系统外界光源会对光敏二极管工作有很大干扰，一旦外界光亮度改变，就会影响对液滴判定。如采取超强亮度发光管能够减小干扰，但功率损失大。所以方案一不
10、可取。方案二：不调制红外对射传感器。因为直接采取直流电压对发光管进行供电，考虑到平均功率限制，工作电流不能高于元件额定值，对投币照射有一定困难且仍然轻易受到外部广元等干扰。方案三：脉冲调制红外对射传感器。 红外发射管最大工作电流是由其平均电流决定，采取占空比小调制信号，瞬间电流会达成很大，大大提升了信号噪声比，提升了系统抗干扰能力。所以，本设计采取方案三。2.3液位监测方案比较方案一：电极法 它是从输液瓶口插入2根电极，利用药品导电特征来检验瓶内药品是否用完。毫无疑问，该技术含有较低成本，但存在着安全隐患药品特征是否会因通电而受到影响，还有电极消毒问题。方案二：测重法 它是利用弹簧秤或压力传感器或电磁感应开关(干簧管)依据药品重量改变来判定药液输完是否，方法即使简便，但其可靠性和适应性(对袋装及
