【正文】 畢業(yè)設(shè)計中文題目：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計外文題目：DESIGN OF INFUSION MONITORING SYSTEM BASED ON SINGLE CHIP 摘要 輸液是醫(yī)院常用的治療手段，傳統(tǒng)輸液過程中存在著輸液速度不精確、需要人工監(jiān)護等弊端。本文的目的就是設(shè)計一種輸液監(jiān)控系統(tǒng)以解決此問題。本文設(shè)計的輸液監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對輸液速度的檢測與控制，實現(xiàn)了對儲液瓶中液面體積的檢測報警，并且動態(tài)顯示輸液速度。使用者可以通過PC設(shè)置輸液速度，系統(tǒng)將自動對輸液速度進行控制。此外系統(tǒng)還實現(xiàn)了多機通信， 即一個主站控制多個從站和主從機之間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)輸液結(jié)束或輸液速度發(fā)生異常時，從站使用發(fā)光二極管和蜂鳴器進行報警，并將報警信號通過串行口傳送至主站，主站通過監(jiān)控軟件和蜂鳴器實現(xiàn)聲光報警。在整體方案設(shè)計中，在保證設(shè)計系統(tǒng)能達到的使用要求的精度和穩(wěn)定度的前提下，考慮到系統(tǒng)的輕便性、實用性、可靠性，對電路系統(tǒng)進行了優(yōu)化。 本設(shè)計基本完成了預(yù)想功能，并指明了以后的研究方向和工作重點。 關(guān)鍵詞：單片機；PID；步進電機；CAN總線；PCIAbstract Transfusion monly used as treatment in hospital，but there were some problems，such as inaccurate，need transfusion of artificial guardianship，etc．The goal is to design a transfusion monitoring system in order to solve those problems． The infusion monitoring system design by this paper,actualize the infusion rate of test，the control of reservoir fluid bottle volume detection alarm and dynamic display of transfusion speed．Users can through the PC to control transfusion the system also actualize multimachine munication，that is，a master station to control multiple machines from a station and the master．slave data transmission between．When the infusion end or infusion speed abnormal，slave light—emitting diodes and buzzer to alarm，and will alarm signals through serial transmission to the master，stood by monitoring software realization and buzzer soundlight alarm． In the overall program design,in ensuring the use of design systems to achieve the required accuracy and stability of the premise，taking into account the system’s portability，practicality，reliability，electrical systems were optimized． Finally,the infusion monitoring system design by this paper，and point out future research directions and priorities． Keywords：single chip；PID；Stepper Motor；Can Bus；PC III 目錄前言 11 概述 2 本設(shè)計研究的現(xiàn)狀 2 本設(shè)計研究的意義 3 本設(shè)計主要工作內(nèi)容 42 輸液監(jiān)控系統(tǒng)總體方案 5 系統(tǒng)需求分析 5 系統(tǒng)方案論證與比較 5 控制方案比較 5 點滴檢測方案 6 剩余液體檢測方案 6 7 7 8 系統(tǒng)總體框圖 10 小結(jié) 113 系統(tǒng)從站的硬件設(shè)計 12 12 13 13 16 18 19 19 214 輸液監(jiān)控系統(tǒng)下位機軟件設(shè)計 22 22 23 23 23 24 255 輸液系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計 28 28 29 PC機通信接口模塊設(shè)計 31 Msm控件屬性及處理 31 33 33 MSComm控件屬性及應(yīng)用 34 366結(jié)論 37致謝 38參考文獻 39附錄A外文文獻譯文 40附錄B 外文文獻原文 53附錄C 部分子程序 64遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）前言靜脈輸液是我國目前臨床治療中最主要的一種輸液方式，在實踐工作中，醫(yī)護人員一般是靠經(jīng)驗和觀察通過轉(zhuǎn)動輸液器上的滑輪對滴速進行手動調(diào)節(jié)的，這種方法經(jīng)常會出現(xiàn)一些異常情況:臨床經(jīng)驗不是很豐富的醫(yī)護人員對滴速的把握就不會很準(zhǔn)確，容易造成輸液速度過快導(dǎo)致患者出現(xiàn)不適或速度過慢而影響治療效果。若輸液時間較長，容易導(dǎo)致醫(yī)護人員和患者的疏忽，增加醫(yī)療事故隱患。需要隨時監(jiān)控輸液情況，加大了醫(yī)護人員的工作任務(wù)。因此提高輸液系統(tǒng)的智能化和自動化以及降低輸液過程中的隱患勢在必行[1]。當(dāng)前國內(nèi)外各大醫(yī)院對輸液裝置進行了廣泛的研究，生產(chǎn)出許多新型輸液監(jiān)控裝置，但由于價格過于昂貴，未能較好的普及。本文設(shè)計了一種以PC機為上位機，以AT89C52單片機為眾下位機的RS485/RS232總線智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)。上位機采用Visual C++編程語言，創(chuàng)建了一個可視化的人機界面，通過該界面可以設(shè)定目標(biāo)滴速、設(shè)定報警形式等信息。下位機設(shè)計了具有RS485總線轉(zhuǎn)換接口、吊瓶體積選擇鍵盤、LCD數(shù)據(jù)顯示、液滴紅外檢測、步進電機控制、聲光報警報警等功能的輸液終端監(jiān)控系統(tǒng)。該智能輸液系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)是可以對多床位的輸液情況進行遠程監(jiān)控，能針對不同的病人設(shè)定不同的滴速，輸液出現(xiàn)異常情況時會產(chǎn)生報警，液體輸完時可提醒義務(wù)人員及時切換至另一瓶。本智能醫(yī)療輸液系統(tǒng)可以提高醫(yī)院的服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量，減少輸液過程中出現(xiàn)的醫(yī)療事故，增強醫(yī)院市場競爭力。711 概述 本設(shè)計研究的現(xiàn)狀靜脈輸液是臨床醫(yī)學(xué)中的一個重要的治療手段和醫(yī)學(xué)監(jiān)護的一項重要內(nèi)容，在各個醫(yī)院的醫(yī)療工作中被廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計住院輸液率為70％～80％。靜脈輸液不僅是一種重要的給藥途徑，而且還是給患者補充體液、營養(yǎng)的重要方法。在輸液過程中，輸液速度是一個很重要的參數(shù)，一般要根據(jù)患者年齡、病情和藥物種類等因素來分別確定。同時，在靜脈輸液過程中，必須有人陪護，以防鼓包等事故發(fā)生，尤其對術(shù)后幾乎需要24小時不間斷輸液的患者的監(jiān)護，更是讓護理者身心憔悴。當(dāng)護理者發(fā)生困倦時，極易發(fā)生事故。通過調(diào)查得知，目前幾乎所有醫(yī)院因種種原因仍沒有采用輸液監(jiān)控系統(tǒng)，而是采用傳統(tǒng)的輸液方法，即將液體容器掛在一定高度，利用液體靜壓原理與大氣壓的作用使液體下滴，將大量滅菌藥液直接滴入靜脈內(nèi)，從而達到治療目的。用軟管夾對軟管夾緊和放松控制滴速，醫(yī)護人員按藥劑特性對滴速進行控制。由于這種滴速控制是通過肉眼觀察進行估計的，需要根據(jù)經(jīng)驗來調(diào)節(jié)，使得點滴流速不夠準(zhǔn)確，影響了治療效果，以至危害病人健康。當(dāng)液體輸完時，如床旁無陪護或醫(yī)護人員未及時換藥或拔針頭，將會出現(xiàn)回血等情況。為此患者家屬需要陪同病人并且不斷地觀察輸液情況這樣容易導(dǎo)致交叉感染，患者也得不到良好的休息，影響治療質(zhì)量和患者康復(fù)。同時，護士也需要不停地巡視病房，增加工作負荷，有時甚至還會產(chǎn)生醫(yī)療糾紛。基于以上情況，設(shè)計實現(xiàn)一種智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)，對治療過程采用自動化監(jiān)控和管理是發(fā)展的必然趨勢。 國外對智能型輸液裝置的研究較早，如日本、美國和德國等國家上世紀八十年代末就進行了智能型輸液裝置的研制。早在幾年前，發(fā)達國家許多住院床位就已經(jīng)配備了輸液泵。輸液泵是一種多功能輸液控制器，能夠較為精確地控制輸液速度，并實現(xiàn)輸液阻塞、氣泡混入和輸液完成報警。我國只是在一些大醫(yī)院才有部分配備，且大多是國外產(chǎn)品，類型多樣，性能較好，(控制精度為10％)和SP500型注射泵，美國、德 國、以色列等國家也有性能較好的產(chǎn)品。但是價格普遍比較昂貴，在幾千元人民幣左右，使大部分三級甲等以下醫(yī)院望塵莫及。國內(nèi)對輸液裝置的研制起步較晚，大都在九十年代中期開始研究，市場上也有一些國產(chǎn)輸液裝置，如北京科力豐高科技發(fā)展有限責(zé)任公司的ZNB系列產(chǎn)品。不過總體來說其功能也只是側(cè)重于精確輸液控制，種類較少，性能也需改進，加上不菲的價格，所以也只能是和進口輸液泵爭一點市場份額，未能在各醫(yī)院大面積的推廣普及。由于規(guī)范操作下，輸液阻塞、氣泡混入是可以避免的，因此輸液速度的控制和輸液完成報警成為了人們更為關(guān)心的問題。而且輸液完成報警器的研制也成為近年來的一個熱門項目，根據(jù)前年對國家知識產(chǎn)權(quán)局專利信息的查詢，已有67種輸液完成報警器專利技術(shù)，但由于各專利技術(shù)或多或少都存在著這樣或那樣的缺陷，諸如安全性、可靠性、成本及可操作性等問題，致使真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的專利并不多。作為一種醫(yī)療器械，穩(wěn)定性、安全性、可靠性是基礎(chǔ)，作為一種只有普及到每一位輸液病人才有實際意義的產(chǎn)品，使用方便和足夠低的價格又是一種基本要求，所以，這種產(chǎn)品即便安全性、可靠性得到了充分保證，但如果沒有簡便的操作和足夠低的價格作支撐，想要順利推廣也是不可能的。 我國是世界上擁有醫(yī)院最多的國家，具有龐大的消費群體。近幾年來，由于政府的支持，醫(yī)療器械發(fā)展迅速[2]。醫(yī)療器械是壁壘較高的行業(yè)，并且屬于國家重點鼓勵發(fā)展的行業(yè)。按照原國家經(jīng)貿(mào)委指定的《醫(yī)療器械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃》，到2015年我國醫(yī)療器械總產(chǎn)值將達到1000億元，在世界醫(yī)療器械市場上的份額將占到5％；到2050年這一份額將達到25％，成為世界一流的醫(yī)療器械制造強國。 目前國內(nèi)尚未完全解決輸液時的自動監(jiān)控問題。因此，將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于輸液監(jiān)控裝置的研究勢在必行。 本設(shè)計研究的意義近年來，隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)管理是現(xiàn)代化醫(yī)院的一個重要標(biāo)志，尤其是在醫(yī)療監(jiān)控領(lǐng)域，提出了多元化、信息化、個性化的醫(yī)療設(shè)備需求。現(xiàn)代科技的進步和發(fā)展，為醫(yī)學(xué)監(jiān)護技術(shù)提供了創(chuàng)新條件和新的發(fā)展空間，然而醫(yī)療監(jiān)護技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展仍不能滿足醫(yī)院、病人、家庭和人身健康各方面提出的要求。因此，網(wǎng)絡(luò)化醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備已具有迫切的市場需求和廣闊的市場前景。 靜脈輸液是最常規(guī)和最重要的醫(yī)療手段。但是，現(xiàn)行的醫(yī)院點滴輸液方法中，輸液速度難以準(zhǔn)確限制，醫(yī)師和護士只能依據(jù)經(jīng)驗來控制莫氏管的輪夾，而不能依據(jù)患者的病情精確控制藥液的速度和流量，這種輸液速度控制的方法顯然是不方便的，并且可能對患者造成不必要的傷害。所以如果有液體點滴速度監(jiān)控裝置，必將深受醫(yī)務(wù)人員和病人的歡迎。目前的輸液監(jiān)控報警器笨重、體積大、價格太高，增加醫(yī)院和病人的費用。針對這種情況，本文設(shè)計實現(xiàn)了一種由單片機控制的液滴速度監(jiān)控和液位報警裝置。該裝置可為臨床醫(yī)師提供可靠的數(shù)據(jù)，對患者的搶救及治療提供一些幫助。該系統(tǒng)包括紅外光電發(fā)送接收裝置、AT89C52單片機、步進電機、LCD顯示屏等。其中紅外發(fā)送接收裝置用于將液滴滴下一滴的信息轉(zhuǎn)化為電信號傳入單片機，經(jīng)過單片機計算其滴液速度，在下位機的LCD顯示屏上顯示，通過步進電機達到控速的目的。在實際應(yīng)用當(dāng)中，還將該系統(tǒng)分為各床位輸液監(jiān)控裝置(從站)及監(jiān)控中心(主站)兩部分，以便對多床位進行遠程監(jiān)控。監(jiān)控中心PC顯示各床位的輸液情況。當(dāng)輸液結(jié)束或出現(xiàn)異常情況時，各床位(從站)的監(jiān)控儀進行聲光報警，并向主站發(fā)送報警信號，等待護士前來處理。整個裝置簡單實用，可應(yīng)用于門診輸液系統(tǒng)中。因為它有許多的優(yōu)點，如：操作簡單、安裝方便、成本低、可以用按鍵準(zhǔn)確控制速度和抗干擾能力強等。所以這種液體點滴速度監(jiān)控的設(shè)計實現(xiàn)是十分有意義的。 本設(shè)計主要工作內(nèi)容本文設(shè)計與實現(xiàn)一套基于AT89C52單片機的智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合運用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、單片機控制技術(shù)、光電檢測技術(shù)、通信技術(shù)、步進電機控制等技術(shù)，其主要功能有：(1)設(shè)定點滴速度；(2)自動控制液體速度，并實時顯示：(3)當(dāng)輸液結(jié)束時或出現(xiàn)輸液異常時自動報警；(4)分布式主從站設(shè)計，通過CAN總線實現(xiàn)輸液遠程監(jiān)控。系統(tǒng)的主要特點：(1)采用步進電機，定位精確；(2)硬件采用脈沖調(diào)制技術(shù)提高紅外對管的抗干擾能力；(3)軟件利用數(shù)字濾波技術(shù)提高系統(tǒng)程序的穩(wěn)定性；(4)合理的人機交互設(shè)計，操作簡單，顯示直觀；(5)多路報警信號。 2 輸液監(jiān)控系統(tǒng)總體方案 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析是在系統(tǒng)設(shè)計之前進行收集系統(tǒng)有效信息的階段，這一階段的任務(wù)通常分兩步來完成：首先，從項目來源收集系統(tǒng)的需求信息；其次，對需求進行提煉，以得到系統(tǒng)的規(guī)格說明，這些規(guī)格說明里包含了系統(tǒng)設(shè)計所需的足夠信息。為了使系統(tǒng)正常運行，就必須合理設(shè)計系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)總體設(shè)計時，首先要說明輸液監(jiān)控系統(tǒng)軟、硬件功能分配，即確定哪些功能由軟件完成，哪些功能由硬件完成，其次要說明各部分的工作原理，以及工作中各部分之間的關(guān)系等問題。 通過調(diào)研和討論，分布式輸液監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)適合以下條件：多臺監(jiān)控儀由PC進行統(tǒng)一管理；PC和輸液監(jiān)控儀在同一樓層使用，綜合考慮布線等因素，可靠距離應(yīng)當(dāng)在百米以上；輸液監(jiān)控儀對輸液速度進行監(jiān)視，如果不在設(shè)定范圍內(nèi)就在監(jiān)控儀和PC上同時進行報警；系統(tǒng)管理軟件應(yīng)該能夠?qū)Ω鬏斠罕O(jiān)控儀進行監(jiān)控；系統(tǒng)應(yīng)該操作簡單，