单片机输液系统的设计 -.pdf

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1、基于单片机的自动输液系统的设计组员：电子科大1、自动输液系统的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

2、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。这个自动输液系统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。2、实现功能课程设计要求：设计完成一套能够根据要求自动调整药液流速并根据容器内药液高度提示报警，并自动关闭输液器的控制系统。具体实现功能如下：1.可以根据需要设定药液流速；2.根据设定值自动检测药液流速并自动调整；3.当容器内药液高度达到下限时进行声音提示

3、并自动关闭输液器；4.与上位机进行无线通信；5.其他创新功能：显示功能，按键控制。3、系统方案的设计3.1整体设计思路本系统主要分为以下部分：储液液面检测模块、滴速测量模块、点滴速度控制模块、键盘控制模块、数据显示模块、无线通信模块。结构图如下：电机驱动电路电机液面检测模块滴速测量模块MCU相关数据显示模块键盘控制模块报警模块电源模块无线通信模块上位机图3.11结构图3.2控制芯片的选取和最小系统的设计由于自动输液系统的设计主要针对医院服务系统，所以对稳定性、安全性、价格等因素有很大的要求。此次设计采用的单片机为AT89S51，该

4、单片机久经市场考验，符合课设要求。以下是该芯片的性能。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89S51芯片价格便宜，适合对大批量的计量仪器进行规模化改造。单片机最小系统整体设计如下：图3.21AT89S51最小系统复位电路如

5、下图，当S6按下，即单片机的RST端口接收到高电平时，单片机复位。图3.22复位电路使用12M的无源晶振，具体电路如下：图3.23晶振电路3.3液面检测模块设计方案3.31方案论证液面检测电路方案方案一：红外对管发射接收。根据接收的光强的大小判断液位是否到警戒水位，若达到警戒水位则反馈到单片机，进行中断报警。方案二：称重传感器检测。利用称重传感器对总质量与实际警戒水位质量相比较，当测量总质量与设定值相等时发出报警。比较上述方案，选择方案一，其实用、方便，也能保证测量的准确度。3.32具体设计由红外发射管进行发射，红外接收对管接收光

6、信号来检测液滴。设计使用一枚红外发射管配合一枚红外接收管组成的一种测试方法，将该传感器套于输液器的警戒位置，使无误液面检测。装置如图3.21图3.21警戒液面检测原先液面未达到警戒液面时，检测装置输出高电平，一旦液面低于警戒液面，则装置输出低电平，单片机据此采取对应措施。3.4滴速测量模块设计方案3.41方案论证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。

7、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：采用槽式红外光电开关采用槽式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。通过测量两点滴下落的间隔通过计算就可以确定滴速。经考虑选用方案二。3.42具体电路设计同警戒液面采集数据原理一样。光电传感器是由红外发射管进行发射，红外接收对管接收光信号来检测液滴的一种手段。经过实验，我们为了防止输液器的漏斗倾斜所引起的水滴偏移，从而导致的不正常检测，

8、可设计使用三枚红外发射管配合一枚红外接收管组成的一种测试方法，将该传感器套于输液器的漏斗上，从而确保液滴的检测结果无误。装置结构图如下：图3.421采集液面高度结构图三枚红外发射管进过恒定的电源驱动下可以发射一定频率的恒定红外线光，通过肉眼不可见。