【正文】 T89C52引腳圖 （ 1）電源 電源 VCC（引腳號(hào) 40）：芯片電源，接 +5V?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ，串行通信及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。圖 39b是拉繩結(jié)構(gòu) 元器件說(shuō)明 AT89C52 13 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM,32 個(gè) I/O口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。因此在偏心輪和拉繩機(jī)械結(jié)構(gòu)中采用了拉繩結(jié)構(gòu)。 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。單片機(jī)產(chǎn)生四相四拍脈沖信號(hào)的波形如下圖 3－ 6。 電路原理圖如圖 3－ 5。本系統(tǒng)中使用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制的高度，以控制點(diǎn)滴速度。電路原理如圖 34。矩陣的行線和列線分別通過(guò)兩并行接口和 CPU通信。 11 鍵盤控制電路 用 AT89SC52的并行口 P1接 4X4矩陣鍵盤，以 － ，以 － 出線。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在受環(huán)境光線的影響時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)液滴產(chǎn)生兩個(gè)脈沖的現(xiàn)象，為此我在軟件上設(shè)計(jì)了消除雙脈沖程序。電路如圖 33。 R7是電位器，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓。這樣，就完成了信 號(hào)的轉(zhuǎn)換。低于標(biāo)準(zhǔn)電壓的，比較器輸出 0電壓（低電壓）。因此需要使用電壓比較器將不標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)。電路如圖 32。在此 Av=1+500/22=23。放大器是由集成運(yùn)算放大器 LM324構(gòu)成的同向交流放大器。 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。紅外線經(jīng)過(guò)外界物體產(chǎn)生反射，然后由接收管接收。 紅外光電傳感器主要由紅外發(fā)射和紅外接收管組成。 電路模塊電路設(shè)計(jì) 液體點(diǎn)滴速度檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用 紅外光電傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以辨別的電信號(hào)。 智能控制部分：系統(tǒng)中控制器件根據(jù)有傳感器變換輸出的電信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制點(diǎn)滴的速度及 液晶顯示屏 的顯示，完成了點(diǎn)滴裝置的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)速、 液晶顯示屏 顯示及報(bào)警功能等各項(xiàng)任務(wù)。 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)硬件基本組成部分 傳感器檢測(cè)部分：系統(tǒng)利用光點(diǎn)傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制器可以辨別的電信號(hào)。另外，點(diǎn)速度檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)紅外光電傳感器檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)處理后輸出給聲音報(bào)警裝置。由于硬件的限制既不可預(yù)測(cè)的誤差，實(shí)際點(diǎn)滴速度極難達(dá)到預(yù)置值，因此設(shè)置當(dāng)實(shí)際點(diǎn)滴速度進(jìn)入預(yù)置值 177。 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 控 制 圖 25 系 統(tǒng)組成方框圖 系統(tǒng)通過(guò)鍵盤輸入模塊輸入預(yù)置的點(diǎn)滴速度并將數(shù)據(jù)信息傳送給單片機(jī)。 （ 4）顯示采用 液晶顯示屏。 （ 2）儲(chǔ)液檢測(cè)電路采用軟件方式設(shè)置。 總結(jié)上述原因 ,我選用方案二，制輸液軟管的松緊來(lái)控制點(diǎn)滴速度。即使此方案有很多缺點(diǎn)，但以其結(jié)構(gòu)小巧，可移動(dòng)性強(qiáng)，電機(jī)要求低， 機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。其次由于滴管是由塑料制成 ,在長(zhǎng)時(shí)間受壓后松開(kāi)并不能使塑料滴液管完全恢復(fù)原形 ,控制裝置無(wú)法保證理想的控制效果。這樣的方法雖然直觀 ,但存在很多的缺點(diǎn)。 方案二 ： 采用單片機(jī)和可編程邏輯器件控制輸液軟管的松緊來(lái)控制點(diǎn)滴速度。但此方法對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求高 ,不容易安裝。由于其高度的改變與點(diǎn)滴速度基本成線性關(guān)系 ,這易于對(duì)點(diǎn)滴速度進(jìn)行控制。 點(diǎn)滴速度控制方案 方案一 ： 通過(guò)改變滴斗到受液瓶的高度來(lái)調(diào)節(jié)點(diǎn)滴的速度。 綜合考慮，一方面調(diào)節(jié)的步長(zhǎng)盡可能的小，定位要好；另一方面如果停止信號(hào)到來(lái)，要能立刻停止電機(jī)。 7 方案二：用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，不在需要數(shù) /模轉(zhuǎn)換；具有快速啟 /停能力，可在一 剎那間實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或停止，且步距角降低到 176。用單片機(jī)控制達(dá)林管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小因慣性，速度，步距角過(guò)大而引起的調(diào)整誤差，達(dá)到改變點(diǎn)滴高度的要求，缺點(diǎn)是控制信號(hào)為模擬信號(hào)，需要將單片機(jī)輸出的序列脈沖轉(zhuǎn)換，延長(zhǎng)了控制的時(shí)間，并且步距角為 9176。液晶顯示屏（ LCM）有更豐富的顯示能力， 并且能夠形式更多的信息，有利于使用。同時(shí)數(shù)碼管采用 BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。 方案二：采用三位 LED七段數(shù)碼管顯示點(diǎn)滴數(shù)目。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，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 綜合比較上面的方案， 本系統(tǒng)有 16個(gè)按鍵，因此采用方案一， 4X4的矩陣式鍵盤。 方案二：采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根 I/O接口線 ,每個(gè) I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。因此，選擇方案三，軟件方式。光電控制方式雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受外界光源影響，但可防止藥品的污染，保證患者用藥安全。這樣就不需要硬件的儲(chǔ)液瓶液面檢測(cè)電路，而由軟件控制。發(fā)光二極管發(fā)射的平行光束穿過(guò)茂菲氏滴管投射到光敏三極管的感光面上，在沒(méi)有液體時(shí)，光敏三極管接收到的光照度最大，產(chǎn)生的光電流也最大，當(dāng)有液體時(shí)，由于液滴對(duì)紅外光的吸收特性，使平行光束發(fā)散，投射到光敏三極管上的光照度將減弱，從而使光敏三極管產(chǎn)生的光電流減小，實(shí)驗(yàn)證明在低液面（ 2cm4cm）的情況下，進(jìn)氣所形成上升氣泡在液 面的聚集與運(yùn)動(dòng)，使平行光束的發(fā)散效應(yīng)明顯增強(qiáng)。 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)。 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)。方案三 電容式接近開(kāi)關(guān)，但瓶中液體和周圍環(huán)境隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，很容易觸發(fā)傳感器，而使系統(tǒng)采集到錯(cuò)誤的信號(hào)。方案二利用光的反射原理實(shí)現(xiàn)時(shí)，由于反射信號(hào)比較強(qiáng)，這樣可以減小信號(hào)檢測(cè)時(shí)的誤差，同時(shí)電路形式要比透射電路情況簡(jiǎn)單。 綜合比較上面方案，方案一利用透射原理來(lái)檢測(cè)點(diǎn)滴速度時(shí)，由于儲(chǔ)液瓶是透明玻璃 5 瓶，從光源發(fā)射出來(lái)的光大部分反射，透射光比較微弱，這樣檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生誤差較大，同時(shí)電路需要對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行處理，這樣放大 電路的放大倍數(shù)就要很高。電路集成度高，使用繼電器輸出，輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，電路簡(jiǎn)單。其中整形電路包括放大電路和比較電路。紅外發(fā)光二極管垂直于漏斗壁發(fā)送紅外光，紅外接收管依據(jù)接收到的紅外光信號(hào)的強(qiáng)弱產(chǎn)生脈沖信號(hào)，先通過(guò)放大電路的處理再通過(guò)電壓比較電路的處 理就可以得到單片機(jī)可以處理的脈沖信號(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。實(shí)現(xiàn)框圖如圖 21。但檢測(cè)到的電壓變動(dòng)比較小，所以必須加一個(gè)電壓放大電路。當(dāng)沒(méi)有點(diǎn)滴下落的時(shí)候 ,檢測(cè)系統(tǒng)輸出一個(gè)比較低的電壓而當(dāng)有點(diǎn)滴經(jīng)過(guò)紅外檢測(cè)電路就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較高的電壓。 4 第 2 章 系統(tǒng)方案選擇與論證 各模塊方案選擇和論證 液體點(diǎn)滴速度 及儲(chǔ)液瓶液面 檢測(cè) 方案 一 ：利用光透射原理。通過(guò)鍵盤輸入控制設(shè)置點(diǎn)滴速度，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)控制吊瓶移動(dòng)改變點(diǎn)滴滴速，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)帶動(dòng)螺旋壓緊機(jī)構(gòu)控制藥液的滴速滴注，顯示檢測(cè)滴速值。輸出系統(tǒng)以智能控制吊瓶移動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)、蜂鳴報(bào)警電路共同組成。目前國(guó)內(nèi)尚未完全解決輸液時(shí)的自動(dòng)監(jiān)控問(wèn)題。 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。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)。 我國(guó)是世界上擁有醫(yī)院最多的國(guó)家，具有龐大的消費(fèi)群體。而且輸液完成報(bào)警器的研制也成為近年來(lái)的一個(gè)熱門課題，根據(jù)前年對(duì)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利信息的查詢，已有 67 種輸液完成報(bào)警器 專利技術(shù)，但由于各專利技術(shù)或多或少都存在著這樣或那樣的缺陷，諸 3 如安全性、可靠性、成本及可操作性等問(wèn)題，致使真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的專利并不多。不過(guò)總體來(lái)說(shuō)其功能也只是側(cè)重于精確輸液控制，種類較少，性能也需改進(jìn)，加上不菲的價(jià)格，所以也只能是和進(jìn)口輸液泵爭(zhēng)一點(diǎn)市場(chǎng)份額，未能在各級(jí)醫(yī)院大面積的推廣普及。但是價(jià)格普遍比較昂貴，在兩萬(wàn)元人民幣左右，使大部分三級(jí)甲等以下醫(yī)院望塵莫及。輸液泵是一種多功能輸液控制器，能夠較為精確地控制輸液速度，并實(shí)現(xiàn)輸液阻塞、氣泡混入和輸液完成報(bào)警。 國(guó)內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì)智能型輸液裝置的研究較早，如日本、 美國(guó)和德國(guó)等國(guó)家上世紀(jì)八十年代末就進(jìn)行了智能型輸液裝置的研制。 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)鍵盤設(shè)置液體點(diǎn)滴速度。 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。輸液泵是解決輸液速度的一種有效方法，采用動(dòng)力擠壓輸液，在一定時(shí)間內(nèi)輸液量是一定的，但期間點(diǎn)滴速度并不均勻。在藥液輸入完后，還需要由 護(hù)士及時(shí)換瓶或拔除針頭，加重了醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度。對(duì)于大多數(shù)醫(yī)生來(lái)說(shuō)，輸液速度的控制還是采用人工方式，醫(yī)生憑借經(jīng)驗(yàn) 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)輸 2 液器上的手動(dòng)滑輪 來(lái)調(diào)整輸液的速度， 輸液量也是醫(yī)生用只有兩個(gè)標(biāo)記的液體瓶?jī)A倒后估計(jì)的。 目前， 我國(guó)醫(yī)療機(jī)構(gòu)在進(jìn)行輸液治療時(shí)，輸液速度和輸液量幾乎全部都是不準(zhǔn)確的。標(biāo)準(zhǔn)泵和便攜泵；體外泵和可植入泵；機(jī)械泵、電子泵和重力泵；容積泵和蠕動(dòng)泵?；谝陨锨闆r，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)治療過(guò)程采用自動(dòng)化監(jiān)控和管理是發(fā)展的必然趨勢(shì)。為此患者家屬需要陪同病人并且不斷地觀察輸液情況，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)。由于這種滴速控制是通過(guò)肉眼觀察進(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。通過(guò)調(diào)查得知 ,目前幾乎所有醫(yī)院因 種種原因仍沒(méi)有采用輸液監(jiān)控系統(tǒng) ,而是采用傳統(tǒng)的輸液方法，即將液體容器掛在一定高度，利用液體靜壓原理與大氣壓的作用使液體下滴，將大量滅菌藥液直接滴入靜脈內(nèi)，從而達(dá)到治療目的。同時(shí)，在靜脈輸液過(guò)程中，必須有人陪護(hù)，以防鼓包等事故發(fā)生，尤其對(duì)術(shù)后幾乎需要 24 小時(shí)不間斷輸液的患者的監(jiān)護(hù)，更是讓護(hù)理者身心憔悴。它不僅是一種重要的給藥途徑 ,而且還是給患者補(bǔ)充體液、營(yíng)養(yǎng)的重要方法。 Infusion too slow will probably be enough doses or unnecessarily prolong infusion time, treatment affected and add unnecessary burden to patients and nursing. Routine clinical transfusion, generally used to hang bottle infusion, by eye observation, rely on manual clip to control the transfusion speed, not easy to precisely control infusion speed, and large workload. This system is to use single chip microputer intelligent design and production of a liquid drop speed monitoring and control device. The device consists of water droplets velocity test system, speed control system, keyboard, display device, microputer system and alarm system