【正文】 .............................................28 附錄 ................................................................ 30 附錄 I 整體電路圖 ....................................................30 附錄 II程序 .........................................................30 參考文獻(xiàn) ............................................................35 致謝 ...............................................................366 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 引言 課題背景 課題的提出及意義 隨著智能化控制研究的不斷發(fā)展， 自 動(dòng)化 臨床設(shè)備的研究日益成為醫(yī)療器械發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)，因而設(shè)計(jì)一種智能輸液管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對輸液過程的全程監(jiān)控是醫(yī)學(xué)發(fā)展的必然趨勢。通過對傳感器、控制芯片、電機(jī)的應(yīng)用的比較與分析以及通信方式 ,從而 選擇出各部分的最佳方案。由于信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及醫(yī)學(xué)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展以及它們在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域行業(yè)中廣泛的應(yīng)用，世界正進(jìn)入一個(gè)數(shù)字醫(yī)療時(shí)代。醫(yī)療設(shè)備與制藥業(yè)和器械產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值在發(fā)達(dá)國家比為 1∶ ；而泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 在中國，這個(gè)比例僅為 1∶ 5。由于在規(guī)范的操作 下，輸液阻塞、氣泡混入是可以避免的，因此輸液速度的控制和輸液完成報(bào)警這些功能成為了人們更為關(guān)心的問題。但是隨著我國人民生活水 平的提高 ,人們對生命健康越來越關(guān)注 ,醫(yī)療器械作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)正在蓬勃地發(fā)展。它主要包括：鍵盤與顯示模塊、滴速檢測模塊、滴速控制模塊、聲光報(bào)警模塊及 PTR8000 模塊。 數(shù)碼管顯示器，通信相關(guān)的信息在 PC機(jī)顯示。這個(gè)裝置是主要的機(jī)械原理液位測量，精密測量和智能化程度不高，難以推廣。該設(shè)備 在醫(yī)院的圖像處理技術(shù)提出了很高的要求，它是難以推廣。所以不便使用。 如以下圖 1 所示： 圖 1 從站框架圖 單 片 機(jī) 滴速控制模塊 顯示模塊 聲光報(bào)警模塊 滴位檢測模塊 鍵盤模塊 PTR8000 模塊 上 位 機(jī) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 數(shù)碼管顯示 按鈕 圖 2 控制面板 方案論證與比較 控制方案選擇 方案一 :可以 采用的是模擬控制方案 ,最突出的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉而且簡單容易操作 ,但是最大的缺點(diǎn)是精度比較低 ,不易于功能的擴(kuò)展。 但是就伺服電機(jī)的使用情況來說，多數(shù)是在低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和大轉(zhuǎn)矩的系統(tǒng)里。步進(jìn)電機(jī)每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，步進(jìn)電機(jī)會(huì)輸出特定的角位移或者線位移，其與輸入脈沖數(shù)成正比例，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也與脈沖頻率成正比例關(guān)系。在實(shí)際 的工作進(jìn)程中，各個(gè)頻率下 負(fù)載 的 力矩應(yīng)該 在矩頻特性曲線的范圍 ?，F(xiàn)有的有線通信都是將線纜埋藏在地下 ， 這樣就會(huì)存在線路腐化、遭到侵蝕 的問題， 容易影響到通信的質(zhì)量。壓力傳感器主要是利用壓力的效應(yīng)而造成的 ， 在輸液瓶的下方加一個(gè)壓力傳感器 ,通過壓力的大小的變化情況來判斷是不是有液滴滴下 ， 壓力傳感器的價(jià)格低廉、抗干擾的能 力突出而且使用壽命也長。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3 硬件設(shè)計(jì) 主站負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，實(shí)現(xiàn)接收從輸液監(jiān)控儀發(fā)送的數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行分析和處理。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 32個(gè)雙向 I/O 口 3 級(jí)加密位 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候， P0 端口會(huì)作為 低 8位的地址 /數(shù)據(jù)來使用。當(dāng)我們對 flash 校驗(yàn) 和編程 的時(shí)候， P1 端口會(huì)接到 低 8 位的地址字節(jié)。 P3 口： P3 是雙向的具有內(nèi)部的上拉電阻的 8 位的 I/O 端口， P3 上的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 型的邏輯電平工作。我們知道按鍵按其結(jié)構(gòu)原理來分成兩類，一類為觸點(diǎn)式的開關(guān)按鍵 [14]，比如機(jī)械式的開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式的開關(guān)等；一類為無觸點(diǎn)的開關(guān)按鍵，比如電氣式的按鍵，磁感應(yīng)的泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 按鍵等。其經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，廣泛地應(yīng)用在單片機(jī)的系統(tǒng)中 [15]，本 文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)便是如此。當(dāng)鍵數(shù)少時(shí)，可以采 用硬件除抖， 當(dāng)檢測到了該鍵被釋放后， 在去按另外的按鍵。 這就是來識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。當(dāng)有液滴滴下時(shí) ,就 開始顯示：一方面可以方便護(hù)士在給病人輸液時(shí)調(diào)節(jié)藥液滴速 ,這樣就 防止了只憑經(jīng)驗(yàn)來調(diào)速，造成調(diào)速不準(zhǔn)的醫(yī)療隱患 。另外 ,一般的蜂鳴器在接通的時(shí)候發(fā)出的聲音較單一 ,可能導(dǎo)致病人產(chǎn)生反感的情緒 ,進(jìn)而 造成了身體上的不適 ,所以本設(shè)計(jì)采用了定時(shí)器中斷程序使得蜂鳴器發(fā)出了有節(jié)奏感的滴滴聲 ,并且泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 還增加了一個(gè)發(fā)光的二極管 ,伴隨有節(jié)奏感的好聽聲音 ,發(fā)光的二極管會(huì)不斷地閃動(dòng)起 來 ,醫(yī)務(wù)人員就可以及時(shí)地進(jìn)行處理。 然后在設(shè)定一個(gè)門限電平，使接收信號(hào)高于門限電平時(shí)給單片機(jī)送入一個(gè)信號(hào)，產(chǎn)生警報(bào)，即構(gòu)成了越限報(bào)警電路 [13]，其系統(tǒng)框圖及電路圖分別如下圖 11 和圖 12 所示 ： 圖 11 單元 框圖 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 12 液位檢測電路圖 電源電路的設(shè)計(jì) 電源在電路設(shè)計(jì)中是非常重要的 ,電壓太大 ,就會(huì)導(dǎo)致電流過大 ,容易減少元器件的壽命 ,甚至?xí)龎膯纹瑱C(jī)的芯片 ,造成不可估算的損失 ,本系統(tǒng)需要產(chǎn)生的電 平包括 : 5V電壓 :單片機(jī)控制芯片 ,紅外對管 ,步進(jìn)電機(jī) ,報(bào)警電路。 主控模塊設(shè)計(jì) 主控模塊作為軟件系統(tǒng)的核心，在工作的時(shí)候首先要對數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和串口部分進(jìn)行初始化，然后協(xié)調(diào)各個(gè)子模塊進(jìn)行工作。而測量所得到點(diǎn)滴的單位時(shí)間誤差會(huì)被 60 秒的時(shí)間單位所放大。我們可以在定時(shí)器 COUNT=1 中取出 5 個(gè)相臨脈沖的信號(hào) 點(diǎn)（可以設(shè)定起始的脈沖點(diǎn)為 x，其相對應(yīng)于計(jì)數(shù)器 COUNT 數(shù)值為 n1，那么第五脈沖點(diǎn)就為 x+5， 其相對應(yīng)于計(jì)數(shù)器 COUNT 數(shù)值為 n 2），這時(shí)就計(jì) 算出了經(jīng)過五個(gè)脈沖點(diǎn)的時(shí)間是： t = (n2 n1) 200us，從而就得到了相臨的脈沖信號(hào)時(shí)間間隔平均值是： T=t/5，也就得到了點(diǎn)滴速度是： v=60s/T=1500/(n2n1)[19]。 當(dāng)出現(xiàn)了以上情況時(shí)，本系統(tǒng)的單片機(jī)的 T0端口就輸出了高電平，這時(shí)蜂鳴器就會(huì)進(jìn)入到工作的狀態(tài)而開始鳴叫，提醒病人液滴已經(jīng)輸完或者有意外發(fā)生。 圖 18 監(jiān)控界面 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 如在圖 18 中 點(diǎn)擊綠燈、紅燈或者灰燈，都可分別進(jìn)入相應(yīng)的從站，來方便定點(diǎn)檢測患者輸液過程的信息，并與相應(yīng)通信參數(shù)對應(yīng)。首先將電路通電，觀察一下有無異常現(xiàn)象發(fā)生，例如有無器件冒煙的現(xiàn)象，有無異常氣味的現(xiàn) 象，用手摸一下集成電路外封裝，看是否發(fā)燙等。這也是保證單片機(jī)能夠正確運(yùn)行的不可或缺的步驟。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 附錄 附錄 Ⅰ 整體 電路 圖 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 8 9 S 5 2T R A N S F O R M E R+5V C CD1L E D1 16R 1 A4 7 0V in1GND3+ 5 V2R21 0 KV C CV C CB E L LL E DP N P1KG N DV C CR11 0 0D1V C CR25 0 0R31 0 0 KR41KQ1N P N V C CR51 0 KG N DG N D G N DC31 0 u F4 0 1 0 6N P N P H O T OV C CG N DL E DR21 . 5 K R31 0 KR51K3 3 0 0 PV C C V C CV C CG N DG N DG N D4 0 1 0 6C1E L E C T R O 1C2E L E C T R O 1RLR E S 2V C C5VabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 3D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 2D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 1D P Y _ 7 S E G _ D PC L R9C L K8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13M C 7 4 H C 1 6 4C L R9C L K8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13M C 7 4 H C 1 6 4C L R9C L K8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13M C 7 4 H C 1 6 4R12 2 0V C C1 2 MC R Y S T A LC21 5 PC11 5 PG N DG N DT0R41 0 0 KG N DP05V5V12O U T 1C O N 2G N DT1I N T 12 2 0 V 9V無線模塊1234B R I D G E 1R11KR21KV C CG N DP 2 .0P 2 .1D2D IO D E 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 附錄 Ⅱ 程序 滴速控制程序 ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT1P ORG 0100H MAIN: MOV SP,60H MOV TMOD,01H ACALL PT1M0 HERE: AJMP HERE PT1M0: MOV TL1， 0CH MOV TH1， 0FEH SETB ET1 SETB EA SETB TR1 RET IT1P: MOV TL1， 0CH MOV TH1， 0FEH CPL RETI 查詢方式的參考程序如下： MOV TMOD,01H LOOP: MOV TH1， 0FEH MOV TL1， 0CH SETB TR1 泰山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 LOOP1: JNB TF1,LOOP1 CLR