【導(dǎo)讀】人工監(jiān)護(hù)等弊端。本文的目標(biāo)就是設(shè)計(jì)一種輸液監(jiān)控系統(tǒng)以解決此問題。實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)液瓶中液面高度的檢測報(bào)警，并且動(dòng)態(tài)顯示輸液速度。發(fā)生異常時(shí)，使用發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸液瓶的控制。提下，考慮到系統(tǒng)的輕便性、實(shí)用性、可靠性，經(jīng)濟(jì)性，對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。醫(yī)用吊瓶注射如圖所示，需要檢測液體滴落速度和數(shù)量。20-150滴/分鐘，可由滴速夾調(diào)節(jié)。滴落計(jì)數(shù)誤差范圍在10%±1滴；儲(chǔ)液瓶低液位報(bào)警，低液位可調(diào)。輸液是臨床醫(yī)學(xué)上最常用的治療手段。輸液全過程，從而需要專人監(jiān)護(hù)，

　　

【正文】 圖 42 速度計(jì)算實(shí)現(xiàn)原理 使用定時(shí)器 0T 定時(shí) 60s，當(dāng)檢測到第一個(gè)到來的脈沖信號(hào)時(shí)，程序進(jìn)行中斷處理， 時(shí)間計(jì)數(shù)器 開始開始計(jì)數(shù)，同時(shí)液滴計(jì)數(shù)器通過紅外傳感器計(jì)數(shù)地下的液滴數(shù) n，到 60s 時(shí)，停止計(jì)數(shù)，同時(shí)液滴計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，然后液滴的下落速度由 60/n 得出，流程圖如下： 圖 43 點(diǎn)滴速度測量程序流程 開始 時(shí)間計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 液滴計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 定時(shí)結(jié)束 時(shí)間計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù) 液滴計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù) A B 中斷計(jì)數(shù) 中斷計(jì)數(shù) 22 電機(jī)控制算 法 電機(jī)控制原理 實(shí)現(xiàn)原理：檢測液體點(diǎn)滴速度，同 150 滴 /秒進(jìn)行比較，當(dāng)點(diǎn)滴速度小于 150滴 /秒時(shí)，電機(jī)控制點(diǎn)滴裝置上升直到點(diǎn)滴速度到達(dá) 150 滴 /秒。慢慢降低高度，檢測點(diǎn)滴速度，和相應(yīng)高度建立一一對(duì)應(yīng)列表?？梢酝ㄟ^兩種方式生成列表 。 方式一：等間隔方式生成列表。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行在非勻速狀態(tài)，以保證等間隔下降。由于高度和點(diǎn)滴速度的近似線性關(guān)系，可以通過等間隔方式比較準(zhǔn)確的列表，但是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，相應(yīng)的增加了軟件的難度。 方式二：步進(jìn)電機(jī)勻速生成列表。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繞線直徑變小，裝置下降位移間隔減小，這樣當(dāng)點(diǎn)滴速度較小時(shí)調(diào)節(jié)范圍便小，調(diào)節(jié)效果比等間隔產(chǎn)生的效果好。 綜合比較，在探索過程與實(shí)際檢測中，發(fā)現(xiàn)使用步進(jìn)電機(jī)勻速方式生成列表效果比較好，故而采用步進(jìn)電機(jī)勻速方式生成列表。 點(diǎn)滴速度控制 通過改變高度 2h 來實(shí)現(xiàn)對(duì) 點(diǎn)滴速度的控制，而高度 2h 是由步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來改變的，這樣就可以避免測量 2h 的值，直接通過改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角即能實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)滴速度的控制。在對(duì)點(diǎn)滴速度進(jìn)行控制之前，單片機(jī)通過自學(xué)習(xí)產(chǎn)生高度 2h 和點(diǎn)滴速度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系列表，為了在保證控制精度的前提下，盡量減少控制調(diào)節(jié)的時(shí)間，可以先通過大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)到設(shè)定點(diǎn)滴速度附近，再通過微調(diào)將點(diǎn)滴速度調(diào)節(jié)到 1%10 ?? 滴 的精度內(nèi)。 23 圖 44 步進(jìn)電機(jī)調(diào)整點(diǎn)滴速度 根據(jù)測量及查詢相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)液體的滴速和液瓶的高度成線性關(guān)系，如下圖，如果我們把每厘米對(duì)應(yīng)的液瓶的高度輸入單片機(jī)，然后根據(jù)現(xiàn)在的滴速和鍵盤輸入的滴速相比較，如果大，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，調(diào)整到相應(yīng)的高度；如果小，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，調(diào)整到相應(yīng)的高度。由于步進(jìn)電機(jī)是在勻速運(yùn)動(dòng)情況下進(jìn)行調(diào)整，而實(shí)際情況是步進(jìn)電機(jī)不會(huì)再勻速下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以產(chǎn)生誤差，但由于是百分之事情的誤差 范圍是可以接受的，所以可以認(rèn)定此種方法可以控制滴速。 圖 45 液面高度與液滴流速的關(guān)系圖 150 滴數(shù) /分 液面高度 /厘米 170 0 開始 設(shè)置點(diǎn)滴速度 V 檢測點(diǎn)滴速度 V1 V10%1 滴 V1V10%+1 滴 VV+10%+1 電機(jī)反轉(zhuǎn)，減小 2h 電機(jī)右轉(zhuǎn)，增加 2h 結(jié)束 是 否 是 24 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 查詢檢測液面是否低于設(shè)定值的報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)主要是 INT1 中斷來實(shí)現(xiàn)的。一旦檢測到光電傳感器之間有信號(hào)，就像檢測液滴速度時(shí)有液體滴下，說明液面已經(jīng)低于所設(shè)定的預(yù)設(shè)值。此時(shí) INT1 的電平發(fā)生轉(zhuǎn)變， INT1 開始工作，給報(bào)警標(biāo)志位置 1，并把單片機(jī)的 腳置 1，使它驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報(bào)警，提醒醫(yī)務(wù)工作者開始更換輸液瓶。 圖 47 報(bào)警模塊流程圖 輸液監(jiān)控系統(tǒng)主站核心是單片機(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。本系統(tǒng)的主站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于 : (1)1*3 矩陣鍵盤輸入，主要是用于對(duì)點(diǎn)滴速度的設(shè)定； (2)8 位數(shù)碼管顯示，主要是用于對(duì)點(diǎn)滴速度的顯示； (4)主模塊框架的構(gòu)建，關(guān)鍵是微處理器資源的合理分配和使用； 報(bào)警請(qǐng)求 啟動(dòng)報(bào)警電路 中斷返回 25 圖 48 主站程序流程 圖 輸入鍵盤模塊的設(shè)計(jì) 輸入鍵盤采用的是矩陣鍵盤， 矩陣鍵盤中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下使用的是 “ 行掃描法 ” 。 判斷鍵盤中有無鍵按 全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且 閉合的鍵位于低電平線與 1 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示模塊選用的共陰極數(shù)碼管，三個(gè)數(shù)碼管并排顯示，通過反向器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，來顯示出當(dāng)前點(diǎn)滴速度，分別顯 示點(diǎn)滴速度的百位、十位、個(gè)位。 開始 初始化 檢測 發(fā) 送控制信息 報(bào)警 異常？ N Y 26 圖 49 鍵盤行掃描法掃描流程圖 鍵盤掃描 有鍵閉合 延時(shí)去鍵抖動(dòng) 鍵盤掃描 找到閉合鍵 計(jì)算鍵值 閉合鍵釋放 建立有效標(biāo)志 返回 建立無效標(biāo)志 N Y N Y N Y 27 圖 410 鍵盤輸入程序 圖 411 數(shù)碼管顯示流程圖 初始 初始化顯示參數(shù) 關(guān)所有位顯示 取顯示數(shù)據(jù) 輸出段碼數(shù)據(jù) 輸出位選通信號(hào) 延時(shí) 位選通信號(hào)移位 指向下一個(gè)顯示數(shù)據(jù) 3 位完成 返回 開始 初始化 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成 BCD 碼，送入緩沖區(qū) 判斷有沒有鍵盤按下 延時(shí)子程序 顯示 繼續(xù)掃描顯示 Y N 28 參考文獻(xiàn) 1. 江太輝，石秀芳 .MCS51 系列單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M].廣州：華南理工大 學(xué)出版社， 2020 2. 王小明 .電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 3. 喻萍，郭文川 .單片 機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 4. 邵群濤 .電氣制圖與電子線路 CAD[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2020 5. 李玉峰，倪虹霞 .MCS51 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京：人民郵 電出版社， 2020 6. 趙得安 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 7. 屈波，孫來業(yè)，陸紅偉 .單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（自動(dòng)化學(xué)院 ） [M].南京：南京工程學(xué)院， 2020 8. 李麗宏，謝克明 .液位自動(dòng)檢測的現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2020 9. 郁有文 ， 常健 ， 程繼紅 .傳感器原理及工程應(yīng)用 [M].第二版 .西安 ：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 10. 果莉 .點(diǎn)滴監(jiān)控系統(tǒng)的研究 [J].中國科技信息， 2020 11. 吳劍 .機(jī)器人化多功能護(hù)理的研究與發(fā)展 [J]，華南理工大學(xué) ， 2020 12. 安中權(quán)，冷護(hù)基，林宗良 .儲(chǔ)罐液位檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020 29 附錄： 電路原理圖