【正文】 就沒有液滴滴下了，這就相當于兩滴液體的間隔時間為無窮大，即遠遠大于 4s 的定時，這時 R4 的值就不會發(fā)生變化，就開始報警；②輸液因意外情況而發(fā)生中斷的，這時當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 R4的值也不會變化，也發(fā)出報警 信號；③輸液太慢時，兩液滴滴下的時間間隔超過了四秒，這時 R4 的值也不會變化，也報警。 中斷計數(shù) A B 中斷計數(shù) 圖 14 脈沖電路圖 定時器 T 0 的定時時間是 200us， 當系統(tǒng)檢測到有脈沖信號發(fā)出時，程序就開始進行相應(yīng)的中斷處理，將計數(shù)器里存儲的內(nèi)容讀出來，然后將計數(shù)器進行清零，作為了記錄脈沖信號的初始值，將其計 為 COUNT=0， 當定時器的時間到達了 200us 時，程序中斷就會檢測輸入的信號是否是有脈沖信號，同時將計數(shù)器進行加1的操作，即計 COUNT=1， 另外設(shè)置計數(shù)器 COUNT=1 所記錄的檢測到的脈沖信號的個數(shù)，設(shè)置計數(shù)器 COUNT=1 存儲單元為 10，這樣就可循環(huán)存儲脈沖的個數(shù)。此方法用除法操作，如果點滴速度比較快，測量誤差也較大。所以只有將合乎設(shè)計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)的各個部分才能夠正常運行 ,完成預(yù)期。因為本文的越限報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，出于信號的傳輸損耗越小的考慮，本文將初級放大單元的電路和傳感器單元一起設(shè)計安裝在了儲液瓶的旁邊。蜂鳴器需要較大的工作電流 ,單片機的輸入 /輸出端口不能驅(qū)動其工作 ,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 ,開機顯示了電壓的電量 ,醫(yī)務(wù)人員會根據(jù)實際情況決定是否應(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 16 當按鍵未按下時，行線會處在高電平的狀態(tài)下；當按鍵按下時，行線和列線將會導(dǎo)通，此時，行線的電平將會由與此線相連接的列線的電平來決定。為了避免 觸點 機械抖動產(chǎn) 生 檢測誤判，就必須采取除抖動的措施，可以從硬、軟件兩個方面進行考慮。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)。當在用 flash 編程和校驗的時候， P2 端口會依據(jù)接收到的高 8 位地址字節(jié)和控制信號來工作。此 外，泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 13 會作為 計數(shù)器 /定時器 2的外部計數(shù) 的 輸入 端口 ， 會作為 計數(shù)器 /計時器2 觸發(fā)的 輸入 端口。當我們對 P0 口寫入 “ 1”時，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)計的系統(tǒng)采用了方案三。 液滴檢測方案選擇 方案一 :用壓力傳感器來進行測量的方法。以下表 1 為參數(shù)： 表 1 Y80132 的參數(shù) 機座號 凸緣號 極數(shù) 機座 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，其擴展的性能較差，布線相對比較麻煩，而且其成本也較高。但在選取 功率步進電 動機時，首先要計算機械 的負載 所需轉(zhuǎn)矩，電 動 機的 矩頻特性 在一定程度 能滿足機械 的 負載并 且有 的余量 能 保證 它的運行可靠。價格適中，控制精度較高，適用于較為精確的測量中 ， 還可以有效提高輸液速度的控制精度。 其轉(zhuǎn)速要比電機在負載時的轉(zhuǎn)速高很多 。 它包括：滴速控制模塊、鍵盤與顯示模塊、聲光報警模塊及 PTR8000 模塊、滴位 檢測模塊。但射頻信號容易受到干擾 ,對接受設(shè)備的抗干擾要求高。實用新型計數(shù)模塊以及 顯示，攝像頭， PC 主機， PC,使用現(xiàn)有的技術(shù)，易于實現(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) 就會被 遠程監(jiān)控，整體結(jié)構(gòu) 非常簡單，有效的 監(jiān)測。要遵循胡克定律，通過測量重力的輸液瓶和瓶液位 報警設(shè)備指針來間接測量水平的變化和變化中的報警電路開啟時，在接觸的金屬觸點來實現(xiàn)報警。 算剩余的時間。下位機以單片機為核心構(gòu)成輸液監(jiān)控設(shè)備，完成對某一具體輸液過程的監(jiān)控。因為我國到現(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。 課題的研究現(xiàn)狀 目前世界上最大的醫(yī)療器械市場是日本、美國、歐盟，但公認的最有潛力的市場卻是中國。在醫(yī)療監(jiān)護領(lǐng)域， 傳統(tǒng)的監(jiān)護手段己經(jīng)不能滿足當今多元化、信息化、個性化的醫(yī)療監(jiān)護需求。 泰 山 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 基于單片機智能輸液 系統(tǒng)的設(shè)計 所 在 學(xué) 院 機械與工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化 申請學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工 學(xué) 年 級 二〇一一 級 (3+2) 學(xué) 生 姓 名 、 學(xué) 號 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 摘要 I 摘要 本次設(shè)計是對于目現(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)域正進行著一場信息化的革命。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)中來是對醫(yī)療事業(yè)的一大促進與補充。國內(nèi)對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)療機構(gòu)中，所擁有的醫(yī)療儀器和設(shè)備有15%左右是 20世紀 70年代前后的產(chǎn)品，有 60%是上世紀 80年代中期以前的產(chǎn)品。它 由下位機和上位機組成。 來 估計總滴注時間 。由彈簧，機架齒輪組的機械零件的裝置。 第四種方案是使用新型 PC，攝像頭，計數(shù)模塊和顯示，攝像頭定位裝置，其中相機連接到 PC，輸液液滴的圖像和拍攝的圖像的顯示畫面轉(zhuǎn)移到計數(shù)模塊被安裝在個人電腦主機，用于相機所獲取的圖像信息的收集和分析，計算 處理 ,和液滴的數(shù)量，該計算結(jié)果的數(shù)值將被顯示在顯示器上。 作為總結(jié)， 其特點是體積小、功耗低、安裝便捷。 （ 2） 從站，由單片機系統(tǒng)組成，對一個特定的輸液過程進行控制 。 伺服電機可以接收電信號，然后轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動軸上的角速度與角位移 。 步進電機主要是把電脈沖信號轉(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 ,動態(tài)響應(yīng)快 [7]。 在 選擇步進電 動 機 的 時 候，最 先要保證 的是 步進電 動 機的輸出功率 必須要 大于負載所需 要的功率。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 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)、 機器人控制等領(lǐng)域，因此具有廣闊的市場空間和發(fā)展?jié)摿?。近幾十年來 ， 紅外傳感器價格合適、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 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 11 令和引腳完全兼容。 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 2個外部中斷源 2 個外部中斷源 當作輸出口用時，每位可以驅(qū)動8個 TTL 型的邏輯電平。 當 作為輸入使用時，在內(nèi)部電阻 作用下 外部被放 低的引腳，將會輸出 IIL 型電流。在使用8位的地址來訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時候， P2端口會輸出 P2 鎖存器中的內(nèi)容。實際上，一個按鍵就是一個起作用的開關(guān)元件。全編碼式鍵盤可以通過硬件邏輯來提供與鍵相對應(yīng)的編碼，另外還具有去除抖動與多、竄鍵保護的電路，這類鍵盤的使用較方便，但是需要的硬件較多，價格也較貴，一般的以單片機為核心的應(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，但當我們增大紅外的發(fā)射功率之后，經(jīng)過有水與無水儲液瓶所接到的信號不同仍 在 3040mV 之間，這說明了紅外的 無損 的探測方式對超 越限 值報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)計比較完整 ,但是如果沒有了軟件應(yīng)用部分 ,本文所設(shè)計的 系統(tǒng)還是不可以工作的。一是：以點滴 每次 間隙 為單位，記錄出一次點滴所用時間，用 60 來除以點滴 的間隔 單位的時間就可以得到點滴數(shù) /每分鐘。如圖是實現(xiàn)原理。當判斷出 R4 的值沒有任何變化時就說明 4s 內(nèi) 沒有液滴滴下， 給報警標志位置 1， 讓它們分別驅(qū)動蜂鳴器和發(fā)光二極管進行聲光報警。為增強系統(tǒng)的安全性，特別地設(shè)置了密碼保護，保障實際使用中的醫(yī)療安全。而實際情況下只做出了兩個從站的樣機，所以主站 PC巡檢到從站 3時經(jīng)過了三次查詢都沒有反 應(yīng)，所以當作通信中斷，并將它判定為未開啟的狀 態(tài)。動態(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，再依據(jù)信號流向，利用示波器順序檢測出各個檢測點上輸出的信號信息，如果發(fā)現(xiàn)了不正常的現(xiàn)象，應(yīng)立即分析出原因，并及時排除故障，再進行重復(fù)調(diào)試，直到達到滿足的要求為止。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 24 N N Y Y N Y 圖 16 顯示 聲光報警框架圖 聲光報警是系統(tǒng)設(shè)計不可或缺的部分 ,為了不影響病人情緒 ,報警時我們采用有節(jié)奏的報警聲音 ,主要有軟件部分來設(shè)定 ,當液滴不再下落超過 5S時開始報警報警 。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 22 否 是 否 是 圖 15 點滴速度的框架圖 顯示 報警模塊 的 設(shè)計 查詢 液滴過慢 或 有沒有液滴落下 時 及時的報警模塊程序設(shè)計主要是依靠 4s 定時中斷程序來實現(xiàn)。二是：用單位時間來記錄出點滴數(shù)。單片機的外圍電路里使用了頻率是 的晶振，需要設(shè)定定時器 1的初始值 248(OE8)。在設(shè)計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。信號采集處理電路如下圖所示，若測試時檢測到液滴的電壓差信號過小，可在比較器前加上一級差動放大電路增大檢測的可靠性。 以下圖 8 為顯示電路圖： 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 16 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 0