【正文】 引發(fā)報警，因為輸液速度出現(xiàn)偏差時系統(tǒng)對輸液速度的調(diào)整也需要一定的時間才能完成 ,其次由于輸液進程中液體液面下降，也會造成一定的誤差，預留一定的偏差值是為了保證輸液進程的安全性和穩(wěn)定性。在 Windows 的系統(tǒng)函數(shù)中，均包含了支持通信的中斷的功能。前者應用簡單快捷，但缺點是靈活性差，而且最多只支持 16個串口；后者功能強大，針對不同的要求，有多種應用方式，但缺點是不易掌握。它是高級語言編寫的串行通信程序和 PC 串口之間的橋梁。當對其進行寫入操作時，是在設置屬性的新值。 ①查詢方式 查詢方式是指在程序的每個關鍵功能之后，可以通過檢查 CommEvent 屬性的值來查詢當前事件和出錯信息。例如，在串口接受緩沖區(qū)中有字符，或者在串口連線中的 Carrier Detect(CD)或 Request To 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 33 Send(RTS)線上一個字符到達或一個變化發(fā)生時，就會產(chǎn)生一個事件通知。使用這種方法可以減少事件產(chǎn)生的次數(shù)，只處理應用程序關心的數(shù)據(jù)。在 Visua1C++中，對控件屬性的操作都是通過特定的函數(shù)來 實現(xiàn)的，這些函數(shù)都是 CMSColnfn 類的成員函數(shù) ,當聲明了一個CMSComm 類的實例后，就可以對該實例使用“ .”操作符加成員函數(shù)的方法來訪問控件的屬性了。設置控件的幾個屬性，然后添加控件的事件響應代碼，就可以使串口按照要求進行工作。對于本設計這樣一個用于對輸液監(jiān)控的設備進行通信的單片機系統(tǒng)來說，采用 VC++完全 適合本系統(tǒng)的開發(fā)要求。數(shù)據(jù)進入串口的操作均由系統(tǒng)后臺完成。 PC 機通信接口模塊設計 Msm 控件屬性及處理 在 WindowS 環(huán)境下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計 30 觀察發(fā)現(xiàn)通信端口為 C0M1,波特率為 1200bit/s,無奇偶校驗位。 圖 51 監(jiān)控管理系統(tǒng)歡迎界面 and management system for the wele screen 為增強系統(tǒng)安全性，特別為監(jiān)控系統(tǒng)設置密碼保護，密碼錯誤無法進入系統(tǒng)。 保護現(xiàn)場 判斷 R4是否 為 10 向主機發(fā)送數(shù)據(jù) 判斷是否發(fā)送完？ 恢復現(xiàn)場 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計 28 5 輸液系統(tǒng)上位機軟件設計 考慮到單片機系統(tǒng)的界面不是很友善，為了方 便廣大醫(yī)務工作者使用，也為了本系統(tǒng)更品于推廣，在本系統(tǒng)中開發(fā)了 PC上位機接口和 Windows 界面，使系統(tǒng)更易于操作，易于使用程序代碼見附錄 C。其通信模塊流程圖如圖 44所示。定時 /計數(shù)器 l 用作波特率發(fā)生器，定時 /計數(shù)器 0用作超時處理的定時器。因此通信雙方必須在通信前規(guī)定這些數(shù)據(jù)的含義，即規(guī)定表征數(shù)據(jù)含義的數(shù)據(jù)格式 。 第二部分是通信協(xié)議的約定。在這兩種情況當接收方收到傳號后，雙方取得同步。 （ 3）奇偶傳輸數(shù)據(jù)位之后是可選擇的奇偶位發(fā)送或接收。接收方在接收到空號后，開始與發(fā)送方同步，并希望收到隨后的數(shù)據(jù)。異步通信協(xié)議特點是通信雙方以一幀作為數(shù)據(jù)傳輸單位。串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線上，以每次一個二進制的 0、 1為最小單位進行傳輸。在設計通信程序時，必須設置串行通信口的通信參數(shù)和通信協(xié)議的約定 [11]。 保護現(xiàn)場 R4+1； F0=0； 恢復現(xiàn)場 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 25 當出現(xiàn)以上幾種情況時單片機的 端輸出高電平，蜂鳴器進入工作狀態(tài)開始鳴叫，提醒病人液滴己輸完或有意外發(fā)生。當判斷出 R4 的值沒有任何變化就說明 4S 內(nèi)沒有液滴滴下，給報警標志位置 1，并把單片機的 腳置 1，使它們驅動發(fā)光二極管和蜂鳴器進行聲光報警。 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計 24 外部中斷 INTO 入口 圖 42 液滴計數(shù)模塊流程圖 Drip count module flow chart 查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模塊程序設計 查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模塊程序設計主要是通過 4S 定時中斷來實現(xiàn)的。這樣，只要對由工 INTO 傳來的中斷個數(shù)計數(shù)就相當于對液滴的滴數(shù)計數(shù)。系統(tǒng)中，當有液滴滴下時，會產(chǎn)生一個數(shù)字脈沖，就會在單片機系統(tǒng)中產(chǎn)生一個外部中斷 O，系統(tǒng)在該中斷計數(shù)時，需要開啟外部中斷 O，并將其模式設置為電平觸發(fā)模式，以及用于計數(shù)的 R4 寄存器的請 O。 ①串口初始化，串口使用工作方式 1，波特率通過定時器 T1溢出率設為 1200bit/s，容許接收，系統(tǒng)使用的晶振頻率為 ，必將定時器 1 的初值設為 248(OE8)。 圖 41從站軟件流程圖 The software flow chart 下位機 系統(tǒng)各軟件模塊的設計 整個下位機監(jiān)控系統(tǒng)程序由三個子程序模塊和一個主控程序模塊構成。 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計 22 4 輸液監(jiān)控系統(tǒng)下位機軟件設計 下位機的軟 件系統(tǒng)的總體設計 輸液遠程監(jiān)控系統(tǒng)下位機的核心是單片機，而軟件是單片機控制系統(tǒng)的關鍵，一個單片機控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)和可靠性在很大程度上決定于軟件。在本設計中的通信電路的硬件電路設計主要就是通信節(jié)點電路的設計，通信 結點電路由 RS485/232 接口電路、單片機和電源電路組成。利用 RS232 口與現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)轉換構成網(wǎng)絡檢測系統(tǒng)，可實現(xiàn)一臺系統(tǒng)主機控制多臺檢測系統(tǒng)。 在本系統(tǒng)中主要是用于對一遠程輸液系統(tǒng)的實時監(jiān)測，這就需要一個通信電路把遠程的監(jiān)控對象數(shù)據(jù)實時的采集傳送給上位監(jiān)控系統(tǒng) (PC 機 )。它可以采用點對點形或星形拓撲結構，可以很容易實現(xiàn)串行口通信?，F(xiàn)階段，這種應用的核心便是數(shù)據(jù)通信，它包括單片機和上位機之間、客戶端和服務器之間以及客戶端和客戶端之間的通信，而單片機和上位機之間的數(shù)據(jù)通信則是整個系統(tǒng)的基礎。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 19 圖 38 電源電路 power supply circuit 聲光報警單元 本設計采用一個蜂鳴器與一個發(fā)光二極管實現(xiàn)聲光報警。電源的設計取決于系統(tǒng)所要求的供電 方式，如是采用單電源方案，還是多電源方案，系統(tǒng)的功耗有無特殊規(guī)定等。 （ 4）顯示信息量大： LCD 的像素可以做得很小，相同面積上可容納更多信息。因此它成為便攜式和手持儀器儀表的顯示屏幕。每次只處理一個按鍵，其間對任何按鍵的操作對系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。也就是說，它能提供標準的 TTL邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤 的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。 圖 35信號檢測波形 Waveform signal detection 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計 16 鍵盤及顯示單元 鍵盤是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上是一個開關元件，也就是說鍵盤是一組規(guī)則排列的開關。波形示意圖如 35 所示。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路中，輸出的矩形脈沖寬度其實就是暫穩(wěn)態(tài)的時間，它的長短取決于電路的參數(shù)值。 圖 34 點滴檢測及信號整形電路 Spot detection and signal shaping circuit 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 15 在檢測過程中，將滴管放在檢測光線的中間，由于外部光線的影響以及液滴的表面是曲面狀的，使其測量產(chǎn)生的波形不穩(wěn)定，干擾較大。紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光后，光線穿透滴斗后照射到接收二極管，接收二極管將照射到它上的光線轉換成電流信號進行輸出。因為其價格便宜，內(nèi)置軟件看門狗可免除外接看門狗芯片降低成本，又與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容便于掌握，片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程使用靈活 方便，故而選擇 AT89C52作為下位機的微處理器 [4][5]。 AT89C52 具有以下標準功能： 8字節(jié)Flash， 256 字節(jié) RAM， 32位， I/0 口線，看門狗 定時器， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計 12 3 系統(tǒng)從站的硬件設計 從站系統(tǒng)框圖與核心部分電路圖 根據(jù)從站系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，為從站系統(tǒng)設計出以下系統(tǒng)框圖 圖 31從站系統(tǒng)結構框圖 From the station system structure diagram 從站用 AT89C52 作為微處理器，蜂鳴器和發(fā)光二極管實現(xiàn)聲光報警， ULN2020A 用于驅動步進電機，電機采用 四相八拍進行控制。其中輸液信號采集單元完成輸液信號的采集工作，脈沖整形和 A/D轉換單元把采集到的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號以便單片機進行處理，單片機處理完畢后一方面顯示輸液速度遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 11 等信息，另一方面根據(jù)設定的輸液速度對輸液速度進行調(diào)整，同時通過 CAN 總線將信息傳送至 PC 上位機。此外 CAN 總線還有數(shù)據(jù)傳輸率高、網(wǎng)絡調(diào)試容易、后期維護成本低等寶貴特 點。在通信失敗率方面， CAN 總線通過 CAN 總線控制器接口芯片的兩個輸出端 CANH 和 CANL 與物理總線相連，而 CANH 端得狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)， CANL 端只能是低電 平或懸浮狀態(tài)。 CAN，全稱為“ Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。作為一個醫(yī)療系統(tǒng)，可靠性顯然是其第一要務，故而不使用 RS485 串口通信的方案。最為重要的是 RS一 485 的網(wǎng)絡特性為單組節(jié)點，即只能構成主從式結構系統(tǒng)，一個主站對從站的點對多點網(wǎng)絡，通信方式也只能以主站輪詢的方式進行，在這種網(wǎng)絡中如果一個節(jié)點出現(xiàn)問題，就會導致系統(tǒng)癱瘓，系統(tǒng)的實時性、可靠性較差。在多機系統(tǒng)中，通常采用 RS42 RS485 串行標準總線進行數(shù)據(jù)傳輸。因為它要求由時鐘來實現(xiàn)接收與發(fā)送之間的嚴格同步，對時鐘信號相位的一致性要求非常嚴格，導致其硬件設備復雜，成本高，不宜使用，所以采取異步串行通信方式。 方案二：采用有線方式。藍牙技術比較復 雜，功耗也比較大。 考慮到上述各種電機的性能和特點，使用步進電機可以較好滿足本系統(tǒng)的功能要對以上兩種方案進行比較之后，我們決定選擇第二種方案，來實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。易于啟停、正反轉及變速，動態(tài)響應快。 電機選擇及控制方案 方案一 :采用直流電機。 方案二 :通過設計機械裝置來夾緊或放松莫氏管來控制輸液滴速。當實際滴速大于設定滴速時電機正轉降低輸液瓶的高度，反之反轉升高輸液瓶的高度。這樣可以簡化硬件電路的設計，減少 IO口的使用，降低成本。根據(jù)輸液瓶的容量、點滴系數(shù)、點滴計數(shù)值我們就可以計算出剩余液量。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 7 方案二 :通過設定輸液總量和點滴計數(shù)來實現(xiàn)。 綜合考慮上述各種方案，方案三成本 低、電路易實現(xiàn)且不受外界光源干擾，故采用方案三。如果此時滴斗中沒有液滴滴下，光線的衰減就比較小，照射到光電三極管上的電流就比較強 。 方案二 :用可見光二極管與光敏三極管組成的傳感器來測量，由于外界光線對光敏三極管影響較大，一旦外界光線改變，對滴速測量的準確度會有所影響。本人通過大學期間學習對單片機有了一定了解，且單片機價格 便宜，功能較多。 系統(tǒng)方案論證與比較 控制方案比較 方案一：此方案是傳統(tǒng)的兩位模擬控制方案，其優(yōu)點是電路簡單，易于實現(xiàn)。從系統(tǒng)結構的角度來說， 本系統(tǒng)主要由總線適配器、輸液監(jiān)控儀和監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)三個子系統(tǒng)構成。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 5 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)設計之前進行收集系統(tǒng)有效信息的階段，這一階段的任務通常分兩步來完成：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)設計所需的足夠信息。所以這種液體點滴速度監(jiān)控的設計實現(xiàn)是十分有意義的。監(jiān)控中心 PC顯示各床位的輸液情況。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。但是，現(xiàn)行的醫(yī)院點滴輸液方法中，輸液速度難以準確限制，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。 本設計研究的意義 近年來，隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡管理是現(xiàn)代化醫(yī)院的一個重要標志，尤其是在醫(yī)療監(jiān)控領域，提出了多元化、信息化、個性化的醫(yī)療設備需求。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)。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)權局專利信息的查詢，已有 67 種輸液完成報警器專利技術，但由于各專利技術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，致使真正轉化為產(chǎn)品 的專利并不多。但是價格普遍比較昂貴，在幾千元遼寧工程