【正文】 就沒有液滴滴下了，這就相當(dāng)于兩滴液體的間隔時(shí)間為無窮大，即遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 4s 的定時(shí)，這時(shí) R4 的值就不會(huì)發(fā)生變化，就開始報(bào)警；②輸液因意外情況而發(fā)生中斷的，這時(shí)當(dāng)中斷前的某一液滴滴下后，再就沒有其他液滴滴下了，其與第一種現(xiàn)象是相同的，這時(shí) R4的值也不會(huì)變化，也發(fā)出報(bào)警 信號(hào)；③輸液太慢時(shí)，兩液滴滴下的時(shí)間間隔超過了四秒，這時(shí) R4 的值也不會(huì)變化，也報(bào)警。 中斷計(jì)數(shù) A B 中斷計(jì)數(shù) 圖 14 脈沖電路圖 定時(shí)器 T 0 的定時(shí)時(shí)間是 200us， 當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有脈沖信號(hào)發(fā)出時(shí)，程序就開始進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理，將計(jì)數(shù)器里存儲(chǔ)的內(nèi)容讀出來，然后將計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，作為了記錄脈沖信號(hào)的初始值，將其計(jì) 為 COUNT=0， 當(dāng)定時(shí)器的時(shí)間到達(dá)了 200us 時(shí)，程序中斷就會(huì)檢測(cè)輸入的信號(hào)是否是有脈沖信號(hào)，同時(shí)將計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1的操作，即計(jì) COUNT=1， 另外設(shè)置計(jì)數(shù)器 COUNT=1 所記錄的檢測(cè)到的脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，設(shè)置計(jì)數(shù)器 COUNT=1 存儲(chǔ)單元為 10，這樣就可循環(huán)存儲(chǔ)脈沖的個(gè)數(shù)。此方法用除法操作，如果點(diǎn)滴速度比較快，測(cè)量誤差也較大。所以只有將合乎設(shè)計(jì)的要求的嵌入式的軟件控制程序下載至相應(yīng)的硬件電路板之上 ,系統(tǒng)的各個(gè)部分才能夠正常運(yùn)行 ,完成預(yù)期。因?yàn)楸疚牡脑较迗?bào)警的電路只是需要工作在液體下降至紅外的發(fā)射接收的通路高度之下，所以本文的傳感器單元所接收的信 號(hào)無需經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)，只是需要放大工作即可，出于信號(hào)的傳輸損耗越小的考慮，本文將初級(jí)放大單元的電路和傳感器單元一起設(shè)計(jì)安裝在了儲(chǔ)液瓶的旁邊。蜂鳴器需要較大的工作電流 ,單片機(jī)的輸入 /輸出端口不能驅(qū)動(dòng)其工作 ,一般需要采用三極管或者是其他的放大器件放大電流后才行。顯示電路的功能是顯示電壓與滴速 ,開機(jī)顯示了電壓的電量 ,醫(yī)務(wù)人員會(huì)根據(jù)實(shí)際情況決定是否應(yīng)需要插入電源 ,保證輸液過程的正常工作。泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 當(dāng)按鍵未按下時(shí)，行線會(huì)處在高電平的狀態(tài)下；當(dāng)按鍵按下時(shí)，行線和列線將會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)，行線的電平將會(huì)由與此線相連接的列線的電平來決定。為了避免 觸點(diǎn) 機(jī)械抖動(dòng)產(chǎn) 生 檢測(cè)誤判，就必須采取除抖動(dòng)的措施，可以從硬、軟件兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。非編碼式鍵盤只是簡單提供了行列矩陣，其它的工作都是由軟件來完成。通俗來說，鍵盤就是一組按規(guī)則來排列的開關(guān)。當(dāng)在用 flash 編程和校驗(yàn)的時(shí)候， P2 端口會(huì)依據(jù)接收到的高 8 位地址字節(jié)和控制信號(hào)來工作。此 外，泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 會(huì)作為 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 2的外部計(jì)數(shù) 的 輸入 端口 ， 會(huì)作為 計(jì)數(shù)器 /計(jì)時(shí)器2 觸發(fā)的 輸入 端口。當(dāng)我們對(duì) P0 口寫入 “ 1”時(shí)，此引腳就用作高阻抗輸入來使用。中斷喚醒省電模式 工作電壓 片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 因此，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用了方案三。 液滴檢測(cè)方案選擇 方案一 :用壓力傳感器來進(jìn)行測(cè)量的方法。以下表 1 為參數(shù)： 表 1 Y80132 的參數(shù) 機(jī)座號(hào) 凸緣號(hào) 極數(shù) 機(jī)座 軸伸 凸圓端蓋 AB AC AD HD L A A/2 B C H K D E F G M N P R S T 孔數(shù) Y80 FF165 2.4 125 62.5 100 50 80 10 19 40 6 15.5 165 130 200 0 12 3.5 4 165 175 150 175 290 無線模塊的選型 我們知道就有線通信而言，其擴(kuò)展的性能較差，布線相對(duì)比較麻煩，而且其成本也較高。但在選取 功率步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械 的負(fù)載 所需轉(zhuǎn)矩，電 動(dòng) 機(jī)的 矩頻特性 在一定程度 能滿足機(jī)械 的 負(fù)載并 且有 的余量 能 保證 它的運(yùn)行可靠。價(jià)格適中，控制精度較高，適用于較為精確的測(cè)量中 ， 還可以有效提高輸液速度的控制精度。 其轉(zhuǎn)速要比電機(jī)在負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速高很多 。 它包括：滴速控制模塊、鍵盤與顯示模塊、聲光報(bào)警模塊及 PTR8000 模塊、滴位 檢測(cè)模塊。但射頻信號(hào)容易受到干擾 ,對(duì)接受設(shè)備的抗干擾要求高。實(shí)用新型計(jì)數(shù)模塊以及 顯示，攝像頭， PC 主機(jī)， PC,使用現(xiàn)有的技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)，輸液的狀態(tài)可以是 數(shù)值 或圖像直觀的反應(yīng)，那么輸液的 狀態(tài) 就會(huì)被 遠(yuǎn)程監(jiān)控，整體結(jié)構(gòu) 非常簡單，有效的 監(jiān)測(cè)。要遵循胡克定律，通過測(cè)量重力的輸液瓶和瓶液位 報(bào)警設(shè)備指針來間接測(cè)量水平的變化和變化中的報(bào)警電路開啟時(shí)，在接觸的金屬觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)報(bào)警。 算剩余的時(shí)間。下位機(jī)以單片機(jī)為核心構(gòu)成輸液監(jiān)控設(shè)備，完成對(duì)某一具體輸液過程的監(jiān)控。因?yàn)槲覈浆F(xiàn)在還沒有醫(yī)療器械管理的有關(guān)法規(guī)，所以造成一些本應(yīng)淘汰、報(bào)廢的醫(yī)療器械至今還在使用，由于超期“服役”，有部分儀器早就不能準(zhǔn)確提供診斷依據(jù)了，但是有不少小診所甚至是醫(yī)院，出于經(jīng)濟(jì)利益的考慮仍然繼續(xù)使用。不過總的來說功能也只是側(cè)重于精確輸液控制，種類比較少，性能也需要改進(jìn)。 課題的研究現(xiàn)狀 目前世界上最大的醫(yī)療器械市場(chǎng)是日本、美國、歐盟，但公認(rèn)的最有潛力的市場(chǎng)卻是中國。在醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域， 傳統(tǒng)的監(jiān)護(hù)手段己經(jīng)不能滿足當(dāng)今多元化、信息化、個(gè)性化的醫(yī)療監(jiān)護(hù)需求。 泰 山 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 基于單片機(jī)智能輸液 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 機(jī)械與工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工 學(xué) 年 級(jí) 二〇一一 級(jí) (3+2) 學(xué) 生 姓 名 、 學(xué) 號(hào) 李麗芬 2021170223 指導(dǎo)教師姓 名、職稱 張秀紅 講師 完 成 日 期 2021 年 5 月 30 號(hào) 摘要 I 摘要 本次設(shè)計(jì)是對(duì)于目現(xiàn)在輸液過程中存在一系列的醫(yī)療事故而設(shè)計(jì)的一整套智能輸液系統(tǒng)。并且隨著微電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā) 展和應(yīng)用，衛(wèi)生醫(yī)療領(lǐng)域正進(jìn)行著一場(chǎng)信息化的革命。醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展是順應(yīng)科學(xué)技術(shù)而發(fā)展的，醫(yī)療的安全問題更是離不開科學(xué)，把高科技應(yīng)用到醫(yī)療事業(yè)中來是對(duì)醫(yī)療事業(yè)的一大促進(jìn)與補(bǔ)充。國內(nèi)對(duì)智能輸液裝置的研制起步較晚，大都在九十年代中期才開始研究。在這些醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，所擁有的醫(yī)療儀器和設(shè)備有15%左右是 20世紀(jì) 70年代前后的產(chǎn)品，有 60%是上世紀(jì) 80年代中期以前的產(chǎn)品。它 由下位機(jī)和上位機(jī)組成。 來 估計(jì)總滴注時(shí)間 。由彈簧，機(jī)架齒輪組的機(jī)械零件的裝置。 第四種方案是使用新型 PC，攝像頭，計(jì)數(shù)模塊和顯示，攝像頭定位裝置，其中相機(jī)連接到 PC，輸液液滴的圖像和拍攝的圖像的顯示畫面轉(zhuǎn)移到計(jì)數(shù)模塊被安裝在個(gè)人電腦主機(jī)，用于相機(jī)所獲取的圖像信息的收集和分析，計(jì)算 處理 ,和液滴的數(shù)量，該計(jì)算結(jié)果的數(shù)值將被顯示在顯示器上。 作為總結(jié)， 其特點(diǎn)是體積小、功耗低、安裝便捷。 （ 2） 從站，由單片機(jī)系統(tǒng)組成，對(duì)一個(gè)特定的輸液過程進(jìn)行控制 。 伺服電機(jī)可以接收電信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的角速度與角位移 。 步進(jìn)電機(jī)主要是把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出軸的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速 ， 容易開啟停止、正反轉(zhuǎn)及變速 ,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快 [7]。 在 選擇步進(jìn)電 動(dòng) 機(jī) 的 時(shí) 候，最 先要保證 的是 步進(jìn)電 動(dòng) 機(jī)的輸出功率 必須要 大于負(fù)載所需 要的功率。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 根據(jù)一般情況選擇 Y80132。 ? 可應(yīng)用于數(shù)據(jù) 采集、無線抄表、門禁系統(tǒng)、 機(jī)器人控制等領(lǐng)域，因此具有廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展?jié)摿?。近幾十年來 ， 紅外傳感器價(jià)格合適、性能優(yōu)良，正逐步得到了廣大的電子愛好者的喜愛 ， 在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各大行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指MCU MCU MCU MCU MCU MCU PTR8000 PTR8000 PTR8000 從站 PTR8000 主站 MCU PC機(jī) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 令和引腳完全兼容。 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 2個(gè)外部中斷源 2 個(gè)外部中斷源 當(dāng)作輸出口用時(shí)，每位可以驅(qū)動(dòng)8個(gè) TTL 型的邏輯電平。 當(dāng) 作為輸入使用時(shí)，在內(nèi)部電阻 作用下 外部被放 低的引腳，將會(huì)輸出 IIL 型電流。在使用8位的地址來訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候， P2端口會(huì)輸出 P2 鎖存器中的內(nèi)容。實(shí)際上，一個(gè)按鍵就是一個(gè)起作用的開關(guān)元件。全編碼式鍵盤可以通過硬件邏輯來提供與鍵相對(duì)應(yīng)的編碼，另外還具有去除抖動(dòng)與多、竄鍵保護(hù)的電路，這類鍵盤的使用較方便，但是需要的硬件較多，價(jià)格也較貴，一般的以單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)就很少采用。即按鍵在一次按完 或者放開期間被誤解為多次的操作，此種情況是絕對(duì)不允許發(fā)生的。列線應(yīng)分別連接在按鍵開關(guān)兩端，行線要由上拉的電阻接在 +5V 上。 采用串行顯示，與并行顯示相比，串行顯示占用接口少，更加適用于本系統(tǒng)， 數(shù)碼顯示的電路如圖 所示。 有源的蜂鳴器 要直接接到 5V的電源就可以連續(xù)地發(fā)聲 ,而無源的蜂鳴器則與電磁揚(yáng)聲器相似 ,要接到音頻輸出的電路中才可以發(fā)聲 [9],因此本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選用了有源的蜂鳴器。通常情況下，吊瓶壁的厚度與外直徑都要比滴斗要大 的多，但當(dāng)我們?cè)龃蠹t外的發(fā)射功率之后，經(jīng)過有水與無水儲(chǔ)液瓶所接到的信號(hào)不同仍 在 3040mV 之間，這說明了紅外的 無損 的探測(cè)方式對(duì)超 越限 值報(bào)警的電路而言是行得通的 [12]。沒有了硬件 ,軟件就是一堆亂碼 ,沒有了軟件 ,硬件就是空殼了 ,所以即使硬件設(shè)計(jì)比較完整 ,但是如果沒有了軟件應(yīng)用部分 ,本文所設(shè)計(jì)的 系統(tǒng)還是不可以工作的。一是：以點(diǎn)滴 每次 間隙 為單位，記錄出一次點(diǎn)滴所用時(shí)間，用 60 來除以點(diǎn)滴 的間隔 單位的時(shí)間就可以得到點(diǎn)滴數(shù) /每分鐘。如圖是實(shí)現(xiàn)原理。當(dāng)判斷出 R4 的值沒有任何變化時(shí)就說明 4s 內(nèi) 沒有液滴滴下， 給報(bào)警標(biāo)志位置 1， 讓它們分別驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。為增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，特別地設(shè)置了密碼保護(hù)，保障實(shí)際使用中的醫(yī)療安全。而實(shí)際情況下只做出了兩個(gè)從站的樣機(jī)，所以主站 PC巡檢到從站 3時(shí)經(jīng)過了三次查詢都沒有反 應(yīng)，所以當(dāng)作通信中斷，并將它判定為未開啟的狀 態(tài)。動(dòng)態(tài)調(diào)試就是在靜態(tài)的 調(diào)試基礎(chǔ)上，在電路輸入端上加了合適的信號(hào)，再依據(jù)信號(hào)流向，利用示波器順序檢測(cè)出各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上輸出的信號(hào)信息，如果發(fā)現(xiàn)了不正常的現(xiàn)象，應(yīng)立即分析出原因，并及時(shí)排除故障，再進(jìn)行重復(fù)調(diào)試，直到達(dá)到滿足的要求為止。我們將編輯完的匯編語言源程序編譯成了 hex文件，在把 hex 文件下載到了單片機(jī)中。 我們把軟件調(diào)試的過程分為了兩步： 第一步是利用軟件調(diào)試程序 。 第二步是靜態(tài)調(diào)試階段。輸液情況都處在正常狀態(tài)下，輸液實(shí)際速度是 80 滴 /分鐘，與設(shè)定值相同。 流程圖如下圖 16所示： 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 N N Y Y N Y 圖 16 顯示 聲光報(bào)警框架圖 聲光報(bào)警是系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可或缺的部分 ,為了不影響病人情緒 ,報(bào)警時(shí)我們采用有節(jié)奏的報(bào)警聲音 ,主要有軟件部分來設(shè)定 ,當(dāng)液滴不再下落超過 5S時(shí)開始報(bào)警報(bào)警 。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 否 是 否 是 圖 15 點(diǎn)滴速度的框架圖 顯示 報(bào)警模塊 的 設(shè)計(jì) 查詢 液滴過慢 或 有沒有液滴落下 時(shí) 及時(shí)的報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)主要是依靠 4s 定時(shí)中斷程序來實(shí)現(xiàn)。二是：用單位時(shí)間來記錄出點(diǎn)滴數(shù)。單片機(jī)的外圍電路里使用了頻率是 的晶振，需要設(shè)定定時(shí)器 1的初始值 248(OE8)。在設(shè)計(jì)中我們采用所有元件的適中電壓 +5V,它通過變壓器先把生活中常用的交流電變換成 +5V的電壓 ,再用穩(wěn)壓器把它穩(wěn)定在 5V。信號(hào)采集處理電路如下圖所示，若測(cè)試時(shí)檢測(cè)到液滴的電壓差信號(hào)過小，可在比較器前加上一級(jí)差動(dòng)放大電路增大檢測(cè)的可靠性。 以下圖 8 為顯示電路圖： 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 0