【正文】 引發(fā)報(bào)警，因?yàn)檩斠核俣瘸霈F(xiàn)偏差時(shí)系統(tǒng)對(duì)輸液速度的調(diào)整也需要一定的時(shí)間才能完成 ,其次由于輸液進(jìn)程中液體液面下降，也會(huì)造成一定的誤差，預(yù)留一定的偏差值是為了保證輸液進(jìn)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(yīng)用簡單快捷，但缺點(diǎn)是靈活性差，而且最多只支持 16個(gè)串口；后者功能強(qiáng)大，針對(duì)不同的要求，有多種應(yīng)用方式，但缺點(diǎn)是不易掌握。它是高級(jí)語言編寫的串行通信程序和 PC 串口之間的橋梁。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行寫入操作時(shí)，是在設(shè)置屬性的新值。 ①查詢方式 查詢方式是指在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，可以通過檢查 CommEvent 屬性的值來查詢當(dāng)前事件和出錯(cuò)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(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 Send(RTS)線上一個(gè)字符到達(dá)或一個(gè)變化發(fā)生時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(yīng)用程序關(guān)心的數(shù)據(jù)。在 Visua1C++中，對(duì)控件屬性的操作都是通過特定的函數(shù)來 實(shí)現(xiàn)的，這些函數(shù)都是 CMSColnfn 類的成員函數(shù) ,當(dāng)聲明了一個(gè)CMSComm 類的實(shí)例后，就可以對(duì)該實(shí)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(shè)置控件的幾個(gè)屬性，然后添加控件的事件響應(yīng)代碼，就可以使串口按照要求進(jìn)行工作。對(duì)于本設(shè)計(jì)這樣一個(gè)用于對(duì)輸液監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行通信的單片機(jī)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(jìn)入串口的操作均由系統(tǒng)后臺(tái)完成。 PC 機(jī)通信接口模塊設(shè)計(jì) 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(jī)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 觀察發(fā)現(xiàn)通信端口為 C0M1,波特率為 1200bit/s,無奇偶校驗(yàn)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(qiáng)系統(tǒng)安全性，特別為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置密碼保護(hù)，密碼錯(cuò)誤無法進(jìn)入系統(tǒng)。 保護(hù)現(xiàn)場 判斷 R4是否 為 10 向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 判斷是否發(fā)送完？ 恢復(fù)現(xiàn)場 賈鑫：基于單片機(jī)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 5 輸液系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 考慮到單片機(jī)系統(tǒng)的界面不是很友善，為了方 便廣大醫(yī)務(wù)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(jī)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(shí) /計(jì)數(shù)器 l 用作波特率發(fā)生器，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0用作超時(shí)處理的定時(shí)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(dāng)接收方收到傳號(hào)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(hào)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(diǎn)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(gè)二進(jìn)制的 0、 1為最小單位進(jìn)行傳輸。在設(shè)計(jì)通信程序時(shí)，必須設(shè)置串行通信口的通信參數(shù)和通信協(xié)議的約定 [11]。 保護(hù)現(xiàn)場 R4+1； F0=0； 恢復(fù)現(xiàn)場 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 當(dāng)出現(xiàn)以上幾種情況時(shí)單片機(jī)的 端輸出高電平，蜂鳴器進(jìn)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(dāng)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(bào)警標(biāo)志位置 1，并把單片機(jī)的 腳置 1，使它們驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行聲光報(bào)警。 賈鑫：基于單片機(jī)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 外部中斷 INTO 入口 圖 42 液滴計(jì)數(shù)模塊流程圖 Drip count module flow chart 查詢液滴有無及液滴過慢時(shí)的報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì) 查詢液滴有無及液滴過慢時(shí)的報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)主要是通過 4S 定時(shí)中斷來實(shí)現(xiàn)的。這樣，只要對(duì)由工 INTO 傳來的中斷個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)就相當(dāng)于對(duì)液滴的滴數(shù)計(jì)數(shù)。系統(tǒng)中，當(dāng)有液滴滴下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字脈沖，就會(huì)在單片機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生一個(gè)外部中斷 O，系統(tǒng)在該中斷計(jì)數(shù)時(shí)，需要開啟外部中斷 O，并將其模式設(shè)置為電平觸發(fā)模式，以及用于計(jì)數(shù)的 R4 寄存器的請(qǐng) O。 ①串口初始化，串口使用工作方式 1，波特率通過定時(shí)器 T1溢出率設(shè)為 1200bit/s，容許接收，系統(tǒng)使用的晶振頻率為 ，必將定時(shí)器 1 的初值設(shè)為 248(OE8)。 圖 41從站軟件流程圖 The software flow chart 下位機(jī) 系統(tǒng)各軟件模塊的設(shè)計(jì) 整個(gè)下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)程序由三個(gè)子程序模塊和一個(gè)主控程序模塊構(gòu)成。 賈鑫：基于單片機(jī)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 4 輸液監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)的軟 件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 輸液遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)的核心是單片機(jī)，而軟件是單片機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和可靠性在很大程度上決定于軟件。在本設(shè)計(jì)中的通信電路的硬件電路設(shè)計(jì)主要就是通信節(jié)點(diǎn)電路的設(shè)計(jì)，通信 結(jié)點(diǎn)電路由 RS485/232 接口電路、單片機(jī)和電源電路組成。利用 RS232 口與現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)控制多臺(tái)檢測系統(tǒng)。 在本系統(tǒng)中主要是用于對(duì)一遠(yuǎn)程輸液系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，這就需要一個(gè)通信電路把遠(yuǎn)程的監(jiān)控對(duì)象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的采集傳送給上位監(jiān)控系統(tǒng) (PC 機(jī) )。它可以采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以很容易實(shí)現(xiàn)串行口通信?，F(xiàn)階段，這種應(yīng)用的核心便是數(shù)據(jù)通信，它包括單片機(jī)和上位機(jī)之間、客戶端和服務(wù)器之間以及客戶端和客戶端之間的通信，而單片機(jī)和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信則是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 38 電源電路 power supply circuit 聲光報(bào)警單元 本設(shè)計(jì)采用一個(gè)蜂鳴器與一個(gè)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。電源的設(shè)計(jì)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(gè)按鍵，其間對(duì)任何按鍵的操作對(duì)系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，且無論一次按鍵時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。 圖 35信號(hào)檢測波形 Waveform signal detection 賈鑫：基于單片機(jī)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(gè)按鍵實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)元件，也就是說鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)。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(shí)就是暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，它的長短取決于電路的參數(shù)值。 圖 34 點(diǎn)滴檢測及信號(hào)整形電路 Spot detection and signal shaping circuit 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(zhuǎn)換成電流信號(hào)進(jìn)行輸出。因?yàn)槠鋬r(jià)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(chǔ)器在系統(tǒng)可編程使用靈活 方便，故而選擇 AT89C52作為下位機(jī)的微處理器 [4][5]。 AT89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8字節(jié)Flash， 256 字節(jié) RAM， 32位， I/0 口線，看門狗 定時(shí)器， 2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 賈鑫：基于單片機(jī)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 3 系統(tǒng)從站的硬件設(shè)計(jì) 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(shí)現(xiàn)的功能，為從站系統(tǒng)設(shè)計(jì)出以下系統(tǒng)框圖 圖 31從站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警， ULN2020A 用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)采用 四相八拍進(jìn)行控制。其中輸液信號(hào)采集單元完成輸液信號(hào)的采集工作，脈沖整形和 A/D轉(zhuǎn)換單元把采集到的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)以便單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)處理完畢后一方面顯示輸液速度遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 等信息，另一方面根據(jù)設(shè)定的輸液速度對(duì)輸液速度進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)通過 CAN 總線將信息傳送至 PC 上位機(jī)。此外 CAN 總線還有數(shù)據(jù)傳輸率高、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試容易、后期維護(hù)成本低等寶貴特 點(diǎn)。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(gè)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(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。作為一個(gè)醫(yī)療系統(tǒng)，可靠性顯然是其第一要?jiǎng)?wù)，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(luò)特性為單組節(jié)點(diǎn)，即只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，一個(gè)主站對(duì)從站的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行，在這種網(wǎng)絡(luò)中如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性較差。在多機(jī)系統(tǒng)中，通常采用 RS42 RS485 串行標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)樗笥蓵r(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)接收與發(fā)送之間的嚴(yán)格同步，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)相位的一致性要求非常嚴(yán)格，導(dǎo)致其硬件設(shè)備復(fù)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(lán)牙技術(shù)比較復(fù) 雜，功耗也比較大。 考慮到上述各種電機(jī)的性能和特點(diǎn)，使用步進(jìn)電機(jī)可以較好滿足本系統(tǒng)的功能要對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較之后，我們決定選擇第二種方案，來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的精確控制。易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。 電機(jī)選擇及控制方案 方案一 :采用直流電機(jī)。 方案二 :通過設(shè)計(jì)機(jī)械裝置來夾緊或放松莫氏管來控制輸液滴速。當(dāng)實(shí)際滴速大于設(shè)定滴速時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)降低輸液瓶的高度，反之反轉(zhuǎn)升高輸液瓶的高度。這樣可以簡化硬件電路的設(shè)計(jì)，減少 IO口的使用，降低成本。根據(jù)輸液瓶的容量、點(diǎn)滴系數(shù)、點(diǎn)滴計(jì)數(shù)值我們就可以計(jì)算出剩余液量。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 方案二 :通過設(shè)定輸液總量和點(diǎn)滴計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 綜合考慮上述各種方案，方案三成本 低、電路易實(shí)現(xiàn)且不受外界光源干擾，故采用方案三。如果此時(shí)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(qiáng) 。 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(duì)光敏三極管影響較大，一旦外界光線改變，對(duì)滴速測量的準(zhǔn)確度會(huì)有所影響。本人通過大學(xué)期間學(xué)習(xí)對(duì)單片機(jī)有了一定了解，且單片機(jī)價(jià)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(diǎn)是電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)之前進(jìn)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(xiàng)目來源收集系統(tǒng)的需求信息；其次，對(duì)需求進(jìn)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(jì)所需的足夠信息。所以這種液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控的設(shè)計(jì)實(shí)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(duì)患者的搶救及治療提供一些幫助。但是，現(xiàn)行的醫(yī)院點(diǎn)滴輸液方法中，輸液速度難以準(zhǔn)確限制，醫(yī)師和護(hù)士只能依據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(duì)患者造成不必要的傷害。 本設(shè)計(jì)研究的意義 近年來，隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理是現(xiàn)代化醫(yī)院的一個(gè)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(gè)性化的醫(yī)療設(shè)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(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的行業(yè)。而且輸液完成報(bào)警器的研制也成為近年來的一個(gè)熱門項(xiàng)目，根據(jù)前年對(duì)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利信息的查詢，已有 67 種輸液完成報(bào)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。但是價(jià)格普遍比較昂貴，在幾千元遼寧工程