【正文】 在病人沒(méi)有入睡時(shí)或他人幫助下通過(guò)各種開(kāi)關(guān)來(lái)通知醫(yī)務(wù)人員及時(shí)采取措施的。 signal process。 當(dāng)有人按下報(bào)警按鈕時(shí)，與單片機(jī)相連 I/O 口輸出高電平，也觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，提醒醫(yī)護(hù)人員和輸液病人采取相應(yīng)措施，避免事故發(fā)生。信號(hào)傳感方式采用了發(fā)光二極管和三極管 。摘 要 I 摘 要 本文 介紹了一種由 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)成的醫(yī)院輸液監(jiān)控系統(tǒng)。 自行設(shè)計(jì) 出 適用于多種輸液滴速監(jiān)控器 ，給出了各個(gè)功能模塊的邏輯框圖 。 整個(gè)裝置的線路簡(jiǎn)單，制作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 liquid level detection 目錄 目 錄 摘要 ?? ???????????????????????????????? … I Abstract ?? ?????????????????????????????? Ⅱ 1 緒論 ?? ?????????????????????????????? 1 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 ?????????????????????????? 3 單片機(jī)方案選擇?? ???????????????????????? 3 單片機(jī)介紹 ?? ?????????????????????? ? 4 單片機(jī)歷史 ?? ?? ????????????????????? 5 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ?????????????????????? 6 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ? ???????????????????? ? 7 單片機(jī)論證 (89C51) ????????????????????? 9 系統(tǒng)組成圖 ?? ?????????????????????? 9 數(shù)據(jù)采集方案 ?????????????????????????? 9 鍵盤方案選擇 ????????????????????? ???? 10 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)方案的選擇 ?????????????????????? 10 計(jì)算輸液速度方案的選擇 ????????????????????? 11 顯示方案的選擇???????????????????????? 11 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ……… ?????????????????????????? 12 模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng) ?????????????????????????? 12 A/D 轉(zhuǎn)換器概述 ??????????????????????? 12 A/D 轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì) ????????????????????? 12 單片機(jī)最小系統(tǒng) ????????????????????????? 13 數(shù)據(jù)采集電路 ?????????????????????????? 14 檢測(cè)?? ?????????????????????????? 14 滴速檢測(cè)??? ?????????????????????? 14 、氣泡檢測(cè)?? ?????????????????????? 15 聲光報(bào)警模塊???????? ?????????? ??????? 15 鍵盤模塊?? ????????????????????????? 15 顯示模塊 ???????????????????????????? 16 模塊外觀及尺寸? ????????????????????? 16 目錄 鍵盤程序設(shè)計(jì) ??????????????????????? 16 執(zhí)行機(jī)構(gòu)????? ??????????????????????? 17 ??????????????????????? 17 ． 1 系統(tǒng)主程 序??? ?????????????????????? 17 ． 2 系統(tǒng)流程圖??? ?????????????????????? 18 ． 3 電動(dòng)機(jī)控制程序??? ???????????????????? 22 顯示子程序 ????????????????????????? 23 鍵盤流程圖 ???????????????????????? 31 延時(shí)子程序????????????????????????? 32 結(jié)論 ????? ? ?????? ????????? ????????????? 34 致謝 ????? ? ?????? ?????????????????????? 35 參考文獻(xiàn) …… ??????? ??????????????????????? 36 附錄 1……………… ????? ??????????????????????? 37 附錄 2……………… ????? ??????????????????????? 38 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 1 緒 論 目前醫(yī)院的病人輸液時(shí) ，病人往往由于體質(zhì)虛弱、昏迷或入睡而無(wú)法留意，或者醫(yī)護(hù)人員正在別處忙碌 等許多情況下，當(dāng)輸液完畢，若處理不及時(shí)，病人的血液就會(huì)因空管而倒流入輸液針管內(nèi)，即所謂“回血”，時(shí)間長(zhǎng)了甚至還會(huì)使扎針處嚴(yán)重腫脹。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、多床位、集中分時(shí)顯示各床位的輸液狀況，并自動(dòng)報(bào)警，有必要開(kāi)發(fā)一種病人輸液的監(jiān)控系統(tǒng) 。由相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)聲光報(bào)警系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)，能對(duì)輸 液情況進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警和智能控制，還由相應(yīng)的顯示模塊，能實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前滴速和設(shè)定滴速，鍵盤模塊也能對(duì)設(shè)定速度進(jìn)行不同的設(shè)定，以便更好的為病人服務(wù)。信號(hào)傳感方式采用了發(fā)光二極管和三極管。 二、工作原理 當(dāng)輸液 瓶 /袋內(nèi)的吊液未完時(shí)，輸液滴速窗的液面始終位于滴速窗的 1/2~2/3 處 ，報(bào)警回路不工作，表明輸液處于正常狀態(tài)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 2 系統(tǒng)總 體設(shè)計(jì)方案 單 片機(jī)方案選擇 本設(shè)計(jì)由于對(duì)單片機(jī)使用的資源并不是很多，在設(shè)計(jì)中只用到少量的單片機(jī)資源，只用到一個(gè)定時(shí)器和少量的幾個(gè) I/O 口。此外， AT89C51 還支持由軟件選擇的兩種掉電工作方式，非常適于電池供電或其他要求低功耗的場(chǎng)合。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。 90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。現(xiàn)代人類生 活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。 單片機(jī)介紹 單片機(jī)又稱單片微控制器 ， 它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ， 而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢也是低的，一般不超過(guò) 10元即可 ......用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用 PC上來(lái)運(yùn)行，家用 PC的也是承受不了的。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未 使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。 1976 年 INTEL 公司推出了 MCS48 單片機(jī) ， 這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)才是真正的 8 位單片微型計(jì)算機(jī) ， 并推向市場(chǎng) .它以體積小 ， 功能全 ， 價(jià)格低贏得了廣泛的應(yīng)用 ， 為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ) ， 成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑 。 九十年代以后 ， 單片機(jī)獲得了飛速 的發(fā)展 ， 世界各大半導(dǎo)體公司相繼開(kāi)發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片機(jī) 。 例如 NEC 公司生產(chǎn)的 uCOM87 系列單片機(jī) ， 其代表作 uPC7811 是一種性能相當(dāng)優(yōu)異的單片機(jī) 。 包括中國(guó)的臺(tái)灣 HOLTEK和 WINBOND 等公司也紛紛加入了單片機(jī)發(fā)展行列 ， 憑著他們廉價(jià)的優(yōu)勢(shì) ， 分享一杯美羹 。 只不過(guò)是九十年代 中期 ， INTEL 公司忙著開(kāi)發(fā)他們個(gè)人電腦微處理器 ， 已沒(méi)有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù) ， 而由PHILIPS 等公司繼續(xù)發(fā)展 C51 系列單片機(jī) 。 4. 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和 通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口 ， 可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 ， 為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件 ， 現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制 ， 從手機(jī) ， 電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話 ， 集群移動(dòng)通信 ， 無(wú)線電對(duì)講機(jī)等 。如：音樂(lè)信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于 ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)（類似于聲卡）。 縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 ， 可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ， 大致有 ： CMOS 化 MCS51系列的 8031 推出時(shí)的功耗達(dá) 630mW， 而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在 100mW 左右 ，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低 ， 現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做 ， 制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片 。 輸液監(jiān)控系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為中心，單片機(jī) 需要電源電路、復(fù)位電路、振電路 保證其正常工作。另外，當(dāng)采集裝置通過(guò)光電開(kāi)關(guān)傳感器檢測(cè)到的速度值 低或過(guò)高時(shí)，直接啟動(dòng) 聲報(bào)警裝置。 系統(tǒng)組成 如下 圖 21： 圖 21 根據(jù)設(shè)計(jì)的基本功能要求，設(shè)計(jì)方案的選擇如下 。 通過(guò)對(duì)比，在設(shè)計(jì)中由于是近距離檢測(cè)，故采用方案一來(lái)完成數(shù)據(jù)采集。 方案二：采用獨(dú)立式按鍵，每個(gè)按鈕單獨(dú)占有一根 I/O 口線，每個(gè) I/O 口的工作狀態(tài) 互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 的精度很高，可實(shí)現(xiàn)精確的步距角運(yùn)動(dòng)，由其組成的位置控制系統(tǒng)定位準(zhǔn)確，穩(wěn)定時(shí)間短，一般可采用開(kāi)環(huán)控制。 方案二： 采用直流電動(dòng)機(jī) 控制。其控制信號(hào)為模擬信號(hào)，需要將單片機(jī)輸出的序列脈沖轉(zhuǎn)換，延長(zhǎng)了控制時(shí)間，將難以控制其精確位置，系統(tǒng)穩(wěn)定性也比較差。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 計(jì)算輸液速度方案的選擇 在一定時(shí)間內(nèi)點(diǎn)滴的滴數(shù)（即點(diǎn)滴的速度）是單片機(jī)通過(guò)對(duì)紅外傳感器測(cè)得的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)獲得的，但怎樣計(jì)算輸液速度以滿足在 3 分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)對(duì)輸液速度的控制是必須要考慮的問(wèn)題。若選取的時(shí)間計(jì)數(shù) t較長(zhǎng)，則系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間太長(zhǎng)。 通過(guò)比較，選用方案二。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換器 由于單片機(jī)處理的必須是數(shù)字信號(hào)，而傳感器輸出的卻是模擬量，所以在單片機(jī)的實(shí)時(shí)測(cè)控和智能化儀表等應(yīng)用系統(tǒng)中，需將檢測(cè)到的連續(xù)變化的模擬量壓力轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量，才能輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。為滿足各種不同的檢測(cè)及控制任務(wù)的需要 ， 大量結(jié)構(gòu)不同、性能各異的 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后， 0809 發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束 EOC（高電平）信號(hào)，該信號(hào)可供單片機(jī)查詢，也可反相后作為向單片機(jī)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)；當(dāng)執(zhí)行指令： MOVX A， DPTR， 單片機(jī)發(fā)出讀控制 RD 信號(hào)， OE 端有高電平，且 把經(jīng)過(guò) 0809 轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量讀到 A累加器中。這里選用 的是 ATMEL 公司的 AT89C51，帶有內(nèi)置ROM，只需外加電源、振蕩電路、復(fù)位電路等。 下圖 32 是幾種常見(jiàn)的： 圖 32 3． 4 檢測(cè) 滴速檢測(cè) 采用紅外發(fā)射管和紅外接收管來(lái)檢測(cè)水滴。 紅外發(fā)射管 紅外接收管 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 ⑵ 紅外接收管 N1：如果靜態(tài)工作點(diǎn) A 電壓過(guò)低會(huì)導(dǎo)致水滴信號(hào)較小，過(guò)高會(huì)產(chǎn)生電路飽和，均不能對(duì)水滴信號(hào) 進(jìn)行檢測(cè)。因而，采用電容 C1 耦合來(lái)得到檢測(cè)水滴的電壓的實(shí)際變化量。 無(wú)液、氣泡檢測(cè) 將輸液器的輸液管置于兩對(duì)相距 2cm紅外發(fā)射管、紅外接收管對(duì)管的光路中 當(dāng)輸液管充滿液體時(shí)液體的遮擋使 T T2 接收的光強(qiáng)減弱， A A2 的輸出均為高電平表示輸液正常，當(dāng)輸液管中有氣泡時(shí)， A1 輸出低電平， A2 輸出高電平，單片機(jī)延時(shí) 20S 的時(shí)間，在此時(shí)間 A A2 恢復(fù)高電平則以氣泡現(xiàn)象處理，反之 A2 輸出低電平則表示輸液管內(nèi)無(wú)液體，單片機(jī)控制電機(jī)關(guān)閉輸液器并啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)。聲光報(bào)警電路如圖 所示聲光報(bào)警電 路 ： 圖 34 鍵盤模塊 根據(jù)功能上的需求，本輸液監(jiān)控器的鍵控模塊主要用來(lái)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。速度的設(shè)定可以采取加減的方式，先在內(nèi)部設(shè)定一個(gè)初始值，然后通過(guò)加和減的方式改變數(shù)值。 LCM103 是一個(gè) 10 位 8 段帶小數(shù)點(diǎn)的液晶顯示模塊，內(nèi)含看門狗 /時(shí)鐘發(fā)生器和顯示 RAM，可顯示任意字段筆畫， 34 線為串行接口，可方便與單片機(jī)接口，具有低功耗特性，工作電壓為 ~，顯示清晰、穩(wěn)定可靠，使用編程也簡(jiǎn)單。