【導(dǎo)讀】本文的目的就是設(shè)計一種輸液監(jiān)控系統(tǒng)以解決此問題。體積的檢測報警，并且動態(tài)顯示輸液速度。動對輸液速度進行控制。之間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)輸液結(jié)束或輸液速度發(fā)生異常時，從站使用發(fā)光二極管和蜂鳴器進行。報警，并將報警信號通過串行口傳送至主站，主站通過監(jiān)控軟件和蜂鳴器實現(xiàn)聲光報警。系統(tǒng)的輕便性、實用性、可靠性，對電路系統(tǒng)進行了優(yōu)化。本設(shè)計基本完成了預(yù)想功能，并指明了以后的研究方向和工作重點。

　　

【正文】 題。 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 24 外部中斷 INTO 入口 圖 42 液滴計數(shù)模塊流程圖 Drip count module flow chart 查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模塊程序設(shè)計 查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模塊程序設(shè)計主要是通過 4S 定時中斷來實現(xiàn)的。在前面我們知道當(dāng)有液滴時，是通過程序?qū)τ?INTO 所傳過來的信號邊緣進 行檢測計數(shù)的，在程序中我們是利用對 R4 加 1 來實現(xiàn)對液滴計數(shù)。因此，只要在 4S內(nèi)有液滴滴下 R4 中的值就一定會改變，在正常的輸液情況下在 4S 的時間內(nèi) R4的值是一定會改變的。因此，就通過判斷 4S 內(nèi) R4的值是否變化，來判斷在這 4S 的時間間隔中是否有液滴滴下，當(dāng) R4 的值有變化時就說明 4S 內(nèi)有液滴滴下 。當(dāng)判斷出 R4 的值沒有任何變化就說明 4S 內(nèi)沒有液滴滴下，給報警標(biāo)志位置 1，并把單片機的 腳置 1，使它們驅(qū)動發(fā)光二極管和蜂鳴器進行聲光報警。其程序流程在本設(shè)計中出出現(xiàn)以下情況下時進行報警 : ①當(dāng)輸液成功完成時，這時最后 一滴液體以后沒有液滴滴下時這時相當(dāng)于兩滴液體的間隔為無窮大，即遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 4S的定時，這時 R4 的值就不會變化，也就報警 。 ②輸液因意外情況而發(fā)生中斷，這時中斷前的一滴液滴后也沒有液滴滴下它就和第一種情況的當(dāng)輸液成功完成時相同，這時 R4 的值也就不會變化，報警。輸液過慢，即兩液滴之間的時間間隔超過四秒鐘，這時 R4 的值也就不會變化，也報警。 保護現(xiàn)場 R4+1； F0=0； 恢復(fù)現(xiàn)場 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 當(dāng)出現(xiàn)以上幾種情況時單片機的 端輸出高電平，蜂鳴器進入工作狀態(tài)開始鳴叫，提醒病人液滴己輸完或有意外發(fā)生。其他情況下，也就是兩液滴滴下的時間間隔小于 4秒時為正常工作，單片機的 端輸出為低電平，在蜂鳴器的兩端均為低電平，沒有電勢差，蜂鳴器截止。 中斷入口 N Y N Y 圖 43報警模塊流程圖 The alarm module flow chart 通信程序模塊程序設(shè)計 要實現(xiàn)輸液的遠(yuǎn)程監(jiān)控，上下位機之間必須有通信模塊。在下位機的模塊程序中通信程序的設(shè)計是程序設(shè)計中的重點。在設(shè)計通信程序時，必須設(shè)置串行通信口的通信參數(shù)和通信協(xié)議的約定 [11]。 對于通信模塊的程序設(shè)計，大致分為分為兩大部分。第一部分是串 行通信口的參數(shù)設(shè)置。對于主從機之間的通信我們采用串行通信來實現(xiàn)，因為串行通信的硬件實現(xiàn)上比較簡4S 定時中斷來否？ 重置初值 R4值是否變化？ 設(shè)置聲光報警 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 26 單。串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線上，以每次一個二進制的 0、 1為最小單位進行傳輸。串行通信的傳輸速度要比并行通信慢的多，但是串行通信可以簡化通信線路。串行通信有同步通信和異步通信兩種方式。為實現(xiàn)串行通信并保證數(shù)據(jù)的正確傳輸，要求通信雙方遵循某種約定的規(guī)程。異步通信協(xié)議特點是通信雙方以一幀作為數(shù)據(jù)傳輸單位。每一幀從起始位開始、后跟 數(shù)據(jù)位（位長度可選）、奇偶位（奇偶檢驗可選），停止 位。一幀的傳輸經(jīng)過大致有以下幾個步驟：無傳輸通信線路上處于邏輯“ 1”狀態(tài)，或稱傳號，表明線路無數(shù)據(jù)傳輸。 （ 1）起始傳輸發(fā)送方在任何時刻將通信線路上的邏輯 T 狀態(tài)拉至邏輯“ 0”狀態(tài)，發(fā)出一個空號，表明發(fā)送方要開始傳輸數(shù)據(jù)。接收方在接收到空號后，開始與發(fā)送方同步，并希望收到隨后的數(shù)據(jù)。 （ 2）數(shù)據(jù)傳輸起始位跟著要發(fā)送或接收的一串位序列，即表示一個字符代碼。數(shù)據(jù)位傳輸規(guī)定最低位在前，最高位在后。數(shù)據(jù)位的確定是根據(jù)實際需求以獲得最佳傳輸速度。 （ 3）奇偶傳輸數(shù)據(jù)位之后是可選擇的奇偶位發(fā)送或接收。奇偶位的邏 輯狀態(tài)取決于奇偶校驗的類型。必須保證在同一次傳輸過程中，每幀選擇的奇偶校驗類型是一致 （ 4）停止傳輸奇偶位之后是發(fā)送或接收的停止位，其邏輯狀態(tài)恒為 1,位時間可在 或 2 位選擇，且必須保證在每幀傳輸其間均為相同。 發(fā)送方在發(fā)送完 1 幀后，可連續(xù)發(fā)送下 1幀，也可隨機發(fā)送下 1幀。在這兩種情況當(dāng)接收方收到傳號后，雙方取得同步。通信雙方除遵循相同的數(shù) 據(jù)傳輸幀格式外，為確保傳輸數(shù)據(jù)的正確性，雙方還要具有相同的數(shù)據(jù)傳輸率： 每秒傳輸?shù)亩M制位數(shù)，其倒數(shù)即為波特率 Rate)。波特率是衡量數(shù)據(jù)傳輸 速率的指標(biāo)。設(shè)數(shù)據(jù)傳 輸?shù)乃俾适?150 字符 /秒，每個字符為 8 位，則其傳輸?shù)牟ㄌ芈适牵?8 位 /字符 xl50 字符 /秒 = 1200 波特。 第二部分是通信協(xié)議的約定。在串行口通信的硬件設(shè)計完后，通信雙方必須約定通信協(xié)議。協(xié)議一方面規(guī)定了通信波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)及奇偶校驗的方式等通信的基本參數(shù)，另一方面還需規(guī)定雙方傳輸數(shù)據(jù)的格式，以及傳輸數(shù)據(jù)時控制數(shù)據(jù)流的方式。因為無論什么接口標(biāo)準(zhǔn)，均只負(fù)責(zé)解釋傳輸線 上的數(shù)據(jù)值，而不解釋傳輸?shù)母鲾?shù)據(jù)值本身及遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 其組合在一起時的含義。因此通信雙方必須在通信前規(guī)定這些數(shù)據(jù)的含義，即規(guī)定表征數(shù)據(jù)含義的數(shù)據(jù)格式 。 本設(shè)計計中主從機之間采用總線進行通信?？偩€節(jié)點的軟件設(shè)計主要包括三大部分：節(jié)點初始化、報文發(fā)送和報文接收。在下位機主程序流程圖中串行口初始化在主模塊完成，使本機處于通訊狀態(tài)。定時 /計數(shù)器 l 用作波特率發(fā)生器，定時 /計數(shù)器 0用作超時處理的定時器。初始化后，打開串行口中斷等待串行口中斷產(chǎn)生。在通信程序中將串行口設(shè)置為模式 1 工作方式并由定時器 1 采用方式 2 定時，波特率設(shè)置為 120Obit/s，然后啟動定時器 1，開放串行口中斷，為最高優(yōu)先級。選用 晶并將其優(yōu)先權(quán)設(shè)置 [12]。其通信模塊流程圖如圖 44所示。 中斷入口 N Y N Y 中斷返回 圖 44通信模塊流程圖 Communication module flow chart 小結(jié) 本章首先介紹了基于 AT89C52輸液遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)下位機的總的軟件程序流程圖及各模塊分布。具體介紹每個模塊的設(shè)計思路和程序流程圖。最后重點介紹通信模塊程序設(shè)計。 保護現(xiàn)場 判斷 R4是否 為 10 向主機發(fā)送數(shù)據(jù) 判斷是否發(fā)送完？ 恢復(fù)現(xiàn)場 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 28 5 輸液系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計 考慮到單片機系統(tǒng)的界面不是很友善，為了方 便廣大醫(yī)務(wù)工作者使用，也為了本系統(tǒng)更品于推廣，在本系統(tǒng)中開發(fā)了 PC上位機接口和 Windows 界面，使系統(tǒng)更易于操作，易于使用程序代碼見附錄 C。 歡迎界面設(shè)計 輸液監(jiān)控管理軟件是在 Windows 環(huán)境下的一個可視化窗口程序，是一套操 作簡便、具有實用價值的輸液監(jiān)控管理軟件。為了設(shè)計上位機的監(jiān)控系統(tǒng)，首先應(yīng)選擇一種合適的軟件，常見的 VB、 VC++, Labview、 MCGS 等幾種上位機軟件均可用于編寫上位機界面，由于通信的低層軟件一般是用 C來編制的， 因此選擇 VC++ 作為設(shè)計上位機監(jiān)控程序的軟件 。監(jiān)控管理系統(tǒng)的歡迎界面如圖 51所示。 圖 51 監(jiān)控管理系統(tǒng)歡迎界面 and management system for the wele screen 為增強系統(tǒng)安全性，特別為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置密碼保護，密碼錯誤無法進入系統(tǒng)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 監(jiān)控 /報警界面設(shè)計 監(jiān)控及報警界面如圖 52所示，其中 1至 100表示從站系統(tǒng)的編號，綠燈表示輸液情況正常，紅燈表示輸液過程中出現(xiàn)了異常或輸液結(jié)束，其中異常主要指輸液速度超出正常范圍 ,灰色的燈表示該從站與主站的通信中斷，其原因可能是該 從站未開啟。 圖 52 監(jiān)控及報警界面 Monitoring and alarm interface 在圖中點擊綠燈、紅燈或灰燈，再點擊 均可進入相應(yīng)的從站，以便定點檢測輸液的詳細(xì)信息，并設(shè)置相應(yīng)的通信參數(shù)。如圖 53（ a）所示。 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 30 觀察發(fā)現(xiàn)通信端口為 C0M1,波特率為 1200bit/s,無奇偶校驗位。其輸液實際速度為 60滴 /分鐘，與實際預(yù)設(shè)值相同。 我們 設(shè)定當(dāng)實際輸液速度與設(shè)定速度相差在 5滴 /分鐘內(nèi)時，不引發(fā)報警，因為輸液速度出現(xiàn)偏差時系統(tǒng)對輸液速度的調(diào)整也需要一定的時間才能完成 ,其次由于輸液進程中液體液面下降，也會造成一定的誤差，預(yù)留一定的偏差值是為了保證輸液進程的安全性和穩(wěn)定性。 圖 53(a)從站 2詳細(xì)信息 （ a)From the station 2 for more information 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 53（ b)從站 8詳細(xì)信息 由圖 53(b)可以看出從站 8 處于未開啟狀態(tài)，主頁面為灰色，當(dāng)主站 PC 巡檢至從站 8時經(jīng)過三次查詢沒有反應(yīng)，故認(rèn)為通信中斷，并將其判定為未開啟狀態(tài) 。 PC 機通信接口模塊設(shè)計 Msm 控件屬性及處理 在 WindowS 環(huán)境下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。應(yīng)用程序要使用串口進行通信，必須在使用前向操作系統(tǒng)提出資源申請要求 (打開串口 )，通信完之后必須釋放資源 (關(guān)閉串口 )。在 Windows 的系統(tǒng)函數(shù)中，均包含了支持通信的中斷的功能。對串口而言， Windows 為相應(yīng)的串口設(shè)備開放了用戶定義的輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)，應(yīng)用程序只能對輸入 /輸出緩沖Fig53（ b)From the station 2 for more information 賈鑫：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 32 區(qū)進行操作。數(shù)據(jù)進入串口的操作均由系統(tǒng)后臺完成。 在使用 Visua1C++進行串口應(yīng)用開發(fā)時有兩種方 法：一種是使用微軟的 MSCollun 控件；另一種就是使用 WinAPI。前者應(yīng)用簡單快捷，但缺點是靈活性差，而且最多只支持 16個串口；后者功能強大，針對不同的要求，有多種應(yīng)用方式，但缺點是不易掌握。在本設(shè)計中就是使用了前者， VisualC++ Active控件中的 Microsoft Comunieation(MSConun)實現(xiàn)串口的通信的，該控件在安裝 VC++時己經(jīng)在 Windows 中注冊，因此在開發(fā)時，可以直接調(diào)用該控件。對于本設(shè)計這樣一個用于對輸液監(jiān)控的設(shè)備進行通信的單片機系統(tǒng)來說，采用 VC++完全 適合本系統(tǒng)的開發(fā)要求。 Microsoft Comunieation(MSConun)是 Microsoft 公司開發(fā)的專門用于串行通信的控件。它是高級語言編寫的串行通信程序和 PC 串口之間的橋梁。通過這個橋梁，似的開發(fā)串口通信程序的工作變得更容易。設(shè)置控件的幾個屬性，然后添加控件的事件響應(yīng)代碼，就可以使串口按照要求進行工作。 MSComm 控件的大部分屬性都是可讀可寫的。當(dāng)對其進行寫入操作時，是在設(shè)置屬性的新值。當(dāng)讀屬性時，可以讀出該屬性的當(dāng)前設(shè)置值。在 Visua1C++中，對控件屬性的操作都是通過特定的函數(shù)來 實現(xiàn)的，這些函數(shù)都是 CMSColnfn 類的成員函數(shù) ,當(dāng)聲明了一個CMSComm 類的實例后，就可以對該實例使用“ .”操作符加成員函數(shù)的方法來訪問控件的屬性了。 MSComm 控件提供了兩種處理通信的方式 :事件驅(qū)動方式和查詢方式。 ①查詢方式 查詢方式是指在程序的每個關(guān)鍵功能之后，可以通過檢查 CommEvent 屬性的值來查詢當(dāng)前事件和出錯信息。一般應(yīng)用與應(yīng)用程序較小，并且是自保持的場合。使用這種方法可以減少事件產(chǎn)生的次數(shù)，只處理應(yīng)用程序關(guān)心的數(shù)據(jù)。 ②事件驅(qū)動方式 事件驅(qū)動方式是指在事件發(fā)生時系統(tǒng)發(fā)送通知，激活應(yīng) 用程序處理事件。例如，在串口接受緩沖區(qū)中有字符，或者在串口連線中的 Carrier Detect(CD)或 Request To 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 Send(RTS)線上一個字符到達或一個變化發(fā)生時，就會產(chǎn)生一個事件通知。此時，可以利用