【正文】 ,或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí) (即開(kāi)環(huán)狀態(tài) ),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大 (實(shí)際上是很大 ,如 LM324運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為 100dB，既 10萬(wàn)倍 )。同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。 （ 4）低輸入偏置電流 :最大 100納安 (LM324A)。在 VCC端口掉電期間，由 VPD向內(nèi)部RAM提供電源，以保持內(nèi)部 RAM中的數(shù)據(jù)。同時(shí)， AT89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。經(jīng)過(guò) 23倍的放大處理，紅外光電傳感器采集到的信號(hào)就可以很容易的被處理。當(dāng)聲音報(bào)警持續(xù) 10 秒鐘后無(wú)人復(fù)位，則由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)關(guān)閉聲光報(bào)警，同時(shí) 發(fā)出信號(hào)控制電機(jī)卡死輸液管將點(diǎn)滴速度強(qiáng)制為 0，這樣可以大大提高輸液的安全系數(shù)。首先由于對(duì)管壁施壓改變其形狀 ,其所施加的壓力與流量改變的關(guān)系非線(xiàn)性 ,這給流量控制帶來(lái)了難度。 電機(jī)系統(tǒng)方案 方案一：采用單片機(jī)和 A/D轉(zhuǎn)換構(gòu)成系統(tǒng)，控制普通電機(jī)的步數(shù)和旋轉(zhuǎn)方向，可以考慮達(dá)林管組成的 H型 PWM電路。 綜合比較上面的方案， 電極接觸控制方式原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可靠性強(qiáng)，但會(huì)導(dǎo)致藥品污染，危及患者安全。 整 形 脈 沖 信 號(hào) 產(chǎn) 生發(fā) 送接 收單 片 機(jī)前 置 電 路 圖 22 光反射原理檢測(cè)電路 方案三： 使用電容式接近開(kāi)關(guān)。本系統(tǒng)是基于AT89C52單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置，硬件電路采用步進(jìn)電機(jī)的升降來(lái)控 制液滴速度，以及檢測(cè)儲(chǔ)液瓶?jī)?nèi)余液量并報(bào)警。我國(guó)只是在一些大醫(yī)院才有部分配備，且大多是國(guó)外產(chǎn)品，類(lèi)型多樣，性能較好，如日本 JMS 株式會(huì)社的 OT 601型輸液泵（控制精度為 10% ）和 SP500型注射泵，美國(guó)、德國(guó)、以色列等國(guó)家也有性能較好的產(chǎn)品。固定泵控制精確，報(bào)警齊全，但體積較大；便攜泵體積小，病人可隨身攜帶，用電池作為電源，只適用于小量輸液；可植入泵使用方便，輸液時(shí)病人移動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生影響，但需要外科手術(shù)； 機(jī)械泵用正壓力來(lái)輸送藥物和液體，沒(méi)有電源 (電池或交流電 )，體積小，可攜帶，主要用于輸送小體積，長(zhǎng)時(shí)間或間歇輸液，通常用于化學(xué)醫(yī)療、止痛或抗生藥類(lèi)的輸液；電子式泵輸液速度可達(dá) 999ml/h，可實(shí)現(xiàn)智能控制。 關(guān)鍵字 點(diǎn)滴速度 ； 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ； 單片機(jī) ； 報(bào)警系統(tǒng) Abstract Abstract Intravenous infusion is one of the most monly used in clinical treatment, is a monly used medication nursing professional technology. Should be based on drug and clinical patients is different with the appropriate transfusion speed. Infusion too quickly, it may cause poisoning, will lead to more serious edema, and congestive heart failure。常規(guī)臨床輸液，普遍采用掛瓶輸液，并用眼睛觀(guān)察，依靠手動(dòng)夾子來(lái)控制輸液速度，不易精確控制輸液速度，而且工作量大。由于這種滴速控制是通過(guò)肉眼觀(guān)察進(jìn)行估計(jì)的，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)節(jié) , 使得點(diǎn)滴流速不夠準(zhǔn)確，影響了治療效果，以至危害病人健康。 SJK型數(shù)字輸液監(jiān)控儀性能穩(wěn)定，使用簡(jiǎn) 便、易操作，但價(jià)格比較昂貴，應(yīng)用較少。醫(yī)療器械是壁壘較高的行業(yè)，并且屬 于國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的行業(yè)。實(shí)現(xiàn)框圖如圖 21。 液瓶液面檢測(cè) 方案 一 ：采用金屬電極檢測(cè)儲(chǔ)液瓶液面信號(hào)。液晶顯示屏（ LCM）具有功耗小、輕薄短小無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫(huà)面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。由于其高度的改變與點(diǎn)滴速度基本成線(xiàn)性關(guān)系 ,這易于對(duì)點(diǎn)滴速度進(jìn)行控制。 （ 4）顯示采用 液晶顯示屏。紅外線(xiàn)經(jīng)過(guò)外界物體產(chǎn)生反射，然后由接收管接收。 R7是電位器，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓。單片機(jī)產(chǎn)生四相四拍脈沖信號(hào)的波形如下圖 3－ 6。但要注意，每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。由 于跨導(dǎo)的減小，僅需使用一 15 個(gè)較小的補(bǔ)償電容 (僅 )，從而就可以減小芯片尺寸。放大器電壓放大倍數(shù) Av僅由外接電阻 Ri、 Rf決定： Av=Rf/Ri。 圖 313 交流信號(hào)三分配放大器 （ 4）有源帶通濾波器 17 許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào)，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示出信號(hào)幅度的大小。 （ 6）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 此電路可用在一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中。 LM339類(lèi)似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點(diǎn)。LM339還可以組成高壓數(shù)字邏輯門(mén)電路，并可直接與 TTL、 CMOS電路接口。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示。計(jì)數(shù)器加 1為 COUNT＝ 1，取出定時(shí)器時(shí)間 time，并將時(shí)間保存到數(shù)組里。這就是 LCD顯示的基本原理。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。這樣到第 3個(gè)點(diǎn)滴的時(shí)候，就可以計(jì)算速度了，其液體點(diǎn)滴速度公式： V=2400(timez[0]timez[2]) 其中根據(jù)上面的理論分析和計(jì)算，得到點(diǎn)滴速度測(cè)量的程序框圖如圖 4－ 2。 B：控制 光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè) 脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為 “步距角 ”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 20 1/4LM339*R1R 上拉VccVrVinVoR11R12 圖 319 遲滯比較器 不難看出，當(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過(guò)腢之值，輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱(chēng)為同相輸入端，用 “+”表示，另一個(gè)稱(chēng)為反相輸入端，用 “”表示。靜態(tài)時(shí)，電容 C1充電完畢，運(yùn)放 A1正輸入端電壓U2等于電源電壓 V+，故 A1輸出高電平。 R1=Q/（ 2NfoAoC），R2=Q/（（ 2Q2Ao） *2NfoAoC）， R3=2Q/（ 2 NfoC ）。按圖中所給數(shù)值， Av=10。該輸入級(jí)的另一特征是，在單電源工作模式下，輸入共模范圍包含負(fù)輸入和地，無(wú)論是輸入器件或者差動(dòng)到單端變換器都不會(huì)飽和。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。 PSEN（引腳號(hào) 29）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 圖 37 四相八拍脈沖信號(hào)波形 電機(jī)正反轉(zhuǎn)的環(huán)形脈沖分配表如下： 表 31 環(huán)形脈沖分配表 正轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表 反轉(zhuǎn)環(huán)形脈沖分配表 步數(shù) P00 P01 P02 P03 步數(shù) P00 P01 P02 P03 A B /A /B A B /A /B 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 2 0 1 1 0 2 1 0 0 1 3 0 0 1 1 3 0 0 1 1 4 1 0 0 1 4 0 1 1 0 輸液管的機(jī)械控制 考慮到機(jī)械設(shè)備 的結(jié)構(gòu)，偏心輪需要的電機(jī)扭矩要求高。電路如圖 33。 U1Optoisolator110R110R2VCCGNDOUT 圖 31 光電傳感器電路 （ 2） 信號(hào)放大電路 因?yàn)榧t外光功率的問(wèn)題，其接收電路產(chǎn)生的信號(hào)十分微小，是 mV級(jí)的電壓。 系統(tǒng)組成方框圖如圖 25 8 點(diǎn) 滴 速 度 檢 測(cè)A T 8 9 C 5 2報(bào) 警 顯 示 模 塊點(diǎn) 滴 速 度 控 制電 機(jī) 控 制 控 制 電 路鍵 盤(pán) 控 制 圖 25 系 統(tǒng)組成方框圖 系統(tǒng)通過(guò)鍵盤(pán)輸入模塊輸入預(yù)置的點(diǎn)滴速度并將數(shù)據(jù)信息傳送給單片機(jī)。但此方法對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求高 ,不容易安裝。 方案二：采用三位 LED七段數(shù)碼管顯示點(diǎn)滴數(shù)目。 圖 23 金屬電極檢測(cè)儲(chǔ)液瓶液面信號(hào)面信號(hào) 方案二：采用光電傳感器檢測(cè)點(diǎn)儲(chǔ)液瓶液面信號(hào)。 轉(zhuǎn) 換 電 路 脈 沖 信 號(hào)光 源發(fā) 送接 收單 片 機(jī) 圖 21 光透射原理檢測(cè)電路 方案二：利用光的反射原理。 目前醫(yī)院普遍使用的是人工監(jiān)控點(diǎn)滴輸液裝置器 ， 將液體容器掛在一定高度 ， 利用勢(shì)差將液體輸入病人體內(nèi) ， 用軟管夾對(duì)軟管夾緊和放松控制滴速 ， 醫(yī)護(hù)人員按藥劑特性對(duì)滴速進(jìn)行控制。 本系統(tǒng)就是為了減少人力浪費(fèi) ,獲得良好醫(yī)療效果而設(shè)計(jì)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置 ,利用該裝置可以通過(guò)電機(jī)控制輸液管的松緊來(lái)達(dá)到控速點(diǎn)滴速度的目的，通過(guò)傳感系統(tǒng)來(lái)確定點(diǎn)滴速度和藥液輸完后的報(bào)警，通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置液體點(diǎn)滴速度。為此患者家屬需要陪同病人并且不斷地觀(guān)察輸液情況，這樣容易導(dǎo)致交叉感染，患者也 得不到良好的休息，影響治療質(zhì)量和患者康復(fù)。該裝置由水滴速度測(cè)試系統(tǒng)、水速控制系統(tǒng)、顯示裝置、單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤(pán)和報(bào)警等系統(tǒng)組成。從改變?cè)O(shè)定值起到點(diǎn)滴速度基本穩(wěn)定整個(gè)過(guò)程的調(diào)整時(shí)間小于 3 分鐘。 現(xiàn)在市場(chǎng)上的輸液泵，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類(lèi) :固定點(diǎn)泵和非固定點(diǎn)泵 。早在幾年前，發(fā)達(dá)國(guó)家許多住院床位就已經(jīng)配備了輸液泵。因此，將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于輸液監(jiān)控裝置的研究勢(shì)在必行 ！ 本文 主要研究?jī)?nèi)容 本系統(tǒng)是以單片機(jī)作為控制核心，及其外圍輸入輸出系統(tǒng)組成的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置，核心控制為 AT89C52單片機(jī)，輸入系統(tǒng)是以獨(dú)立式按鍵鍵盤(pán)系統(tǒng)及水速控制系統(tǒng)組成。實(shí)現(xiàn)原理框圖如圖 22。 圖 24 光電傳感器檢測(cè)點(diǎn)儲(chǔ)液瓶液 方案三：通過(guò)軟件設(shè)置完全可以通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)滴速度來(lái)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，因此可以去掉液 6 面檢測(cè)電路而完全由液體點(diǎn)滴速度檢測(cè)電路代替。 綜合比較上面的方案：采用 方案 一 。改變塑料點(diǎn)滴管的形狀以控制液體的流速。5 滴范圍內(nèi)時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了智能控制功能。其放大倍數(shù)： Av=1+R4/R5。使得雙脈沖干擾問(wèn)題得到較好解決。圖 39a 是偏心輪結(jié)構(gòu)。 RST/VPD（引腳 9） 復(fù)位信號(hào)輸入端：振蕩器工作時(shí)，該引腳上持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期的高電平可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 （ 2）真差動(dòng)輸入級(jí)。穩(wěn)壓器的溫度系數(shù)低，因此，每個(gè)放大器就擁有良好的溫度特性以及優(yōu)異的電源抑制。 Co和 Ci為耦合電容。 此電路亦可使用單電源，只需將運(yùn)放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻 R2下端接到運(yùn)放正輸入端既可。顯然，提高 U1或增大R C1的數(shù)值，都會(huì)使單穩(wěn)延時(shí)時(shí)間增長(zhǎng)，反之則縮短。當(dāng) “”端電壓高于 “+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應(yīng)速度，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 22 （ 2）簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路 綜合系統(tǒng)使用的是小型步進(jìn)電機(jī)，對(duì)電壓和電流要求不是很高，為了說(shuō)明應(yīng)用原理，故采用最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路，目的在于驗(yàn)證步進(jìn)電機(jī)的使用，在正式工 業(yè)控制中還需在此基礎(chǔ)上改進(jìn)。 第 6 腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F：低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 開(kāi) 始點(diǎn) 滴 速 度 子 程 序檢 測(cè) 當(dāng) 前 速 度判 斷 當(dāng) 前 速 度 是 否等 于 設(shè) 定 速 度其 他 程 序判 斷 速 度 是 否大 于 設(shè) 定 速 度降 低 速 度提 高 速 度NYYN結(jié) 束 圖 4－ 3 點(diǎn)滴速度控制程序流程圖 鍵盤(pán)掃描 行掃描法： 行 掃描法又稱(chēng)為逐行（或列）掃描查詢(xún)法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過(guò)程如下。 其程序流程圖如圖 45。其程序流程圖如圖 44。 P10P11P12P13P14P15P16P17P35P36P37D0D1D2D3D4D5D6D7RSRWEVDDV0VSS* AT89C52 160210KRVCC 圖 325 接口電路 25 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 點(diǎn)滴速度測(cè)量 電路信號(hào)脈沖如下圖 41： 圖 41 脈沖信號(hào)檢測(cè) 使用定時(shí)器定時(shí)，設(shè)定時(shí)間為 50ms。 S:屏幕上所有文字是否