输液点滴自动呼叫系统的设计

1、编码： 作品名称： 输液点滴自动呼叫系统的设计 学校全称： 菏泽学院 申报者姓名： 指导教师： 类别：实验方法研究（A类）自制实验教学仪器（B类）物理量智能化测量（C类）实验模拟与仿真（D类）实用创新（E类）山东省第三届大学生物理科技创新大赛组委会制2011年4月申报作品情况（由申报者本人填写）作品全称 输液点滴自动呼叫系统的设计展示形式及实物尺寸软件 ； 实物及尺寸：作品设计的目的和基本思路（相关资料作为附件，例如研究报告、实验数据、外观图、鉴定证书和应用证书等）设计目的：目前国内的大部分医院均处在很低的管理模式上，在资源利用上采用人工呼叫，不能做到智能一体化的管理模式，另外由于医院采用有线

2、管理，线路盘绕复杂，极易引起火灾，存在着很大安全隐患。另外人工呼叫麻烦且繁琐。当病人身体出现不适或其他方面需要帮助时，通常都是呼叫医生，继而等待治疗。在这过程中，不但浪费了病人的时间，更给医院医生带来一定的麻烦。基本思路：该设计是以单片机AT89S52为核心，以键盘、无线NRF24L01+模块及光电开关为输入系统，以LED、报警电路及无线NRF24L01+模块为输出系统的智能化控制及监控系统。键盘系统为独立式按键系统，光电开关的功能为测量液面的高度，当降低到一定的高度时，报警电路自动工作，通过无线模块发送给主机，提醒医生换药。而且，当病人有需要时，可以通过按键呼叫医生。从机主要由无线发射芯片N

3、RF24L01组成，利用编码解码技术将其通过无线发射模块把数据传送给接收器。从机采用丰富的硬件抗干扰技术，并结合软件抗干扰，使控制系统的运行更加准确可靠。作品的创新点、技术难点和实际应用情况创新点：（1）采用无线NRF24L01模块，避免了复杂的盘绕线路，节约大量成本；（2）采用光电开关测量输液瓶液面的高度，当输液完成时可自动呼叫医生;（3）实现了病房的多功能呼叫功能；（4）采用了集成技术，实现了呼叫仪的微型化。技术难点： 光电开关测液面高度时，瓶子稍有倾斜会产生误差，经过调试，我们把误差控制在了较小的范围内。实际应用情况：通过初步测试，能基本实现输液传输功能，能较好的实现输液传输功能。本仪器

4、与其他仪器相比，能实现提前报警的功能，避免造成病人回血，给医生留了充足的准备时间，提高了医院的工作效率。附录：研究报告输液点滴自动呼叫系统的设计研究报告 学校名称：菏泽学院类 别：实用创新 摘要：该系统是单片机、自动控制、无线传输、光电开关等几项技术紧密结合的产物。从机主要由无线遥控发射芯片NRF24L01编码解码技术将其通过无线发射模块把数据传送给接收器。主机由89S52单片机控制，利用无线遥控接收芯片NRF24L01接收从机传送过来的信号，通过数码管判断呼叫病床号码。此系统基于ATMEL公司的89S52实现测控功能，从机采用丰富的硬件抗干扰技术，并结合软件抗干扰，使控制系统的运行更加准确可

5、靠。 关键词：单片机；无线模块；光电开关1、 阐述：目前医院里的病房呼叫系统几乎还处于很低的水平，几乎还不能满足智能化的管理要求，这样不仅会带给病人时间上的损失，对于医院也会有经济效益损失，并伴有一定安全隐患。同时采用有线管理，盘绕线路，存在布线复杂、布线费用较高、易出故障、维修不便、明线不雅观等缺陷，这样会造成安全隐患。鉴于以上弊端，本仪器采用无线管理系统，既可以避开技术问题，有效节省材料损耗，并且可以免去很多不安全隐患的存在，更重要的是，病房无线呼叫仪器是智能化的一种产品，可以及时准确的找到病人所在位置和哪位病人有需要，及时解决病人的各种问题，而且该仪器可以自动检测病人的输液状况，当输液即

6、将完成可以自动发送信号呼叫值班室的医生，解决了医生需要返复察看瓶内药液是否将要滴尽的难题。从某种角度上看，这个系统不仅可以显示病床号码，更可以为病人解决其他问题。由此可见，病房无线呼叫系统是一个很有开发前景的硬件设备，可以从很大程度上减少医生的麻烦，节省病人的时间，提高医院的工作效率，自然医院从中得到最大程度上的经济效益。2、系统设计2.1系统总体结构1、主机原理框图图1中说明AT89C51由键盘控制，当有键下或输液完成时传送给AT89S52，同时AT89S52接收到无线信号接收系统传来的信号，此时AT89S52将信号传递给LCD进行不同的显示，医生可以通过按键报警返回。图3-9中AT89S5

7、2由键盘2控制，当病人按下按钮或者输液即将结束时，将送给AT89S52，此时AT89S52将进行三部分工作，一部分送给LED进行显示，一部分进行无线信号发射，另一部分则可以进行蜂鸣器报警。2.2硬件电路设计2.2.1主控模块电路主控模块采用AT89S52单片机作为主控芯片，其硬件电路图如图1所示。 图2 主控模块电路原理图其主要作用是控制并协调其他模块的工作。例如，接收来自按键的信号或者输液完成的信号，完成发送或接收的工作。2.2.2 无线收发模块 NRF24L01 nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.42.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能

8、模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据，主要用于主机与从机的接收与发送。2.2.3 报警电路采用有源蜂鸣器来实现对人机操作的指示作用。2.2.4输液报警电路 该电路采用光电三极管，当输液即将结束时光线直射到光敏三极管，三极管导通，此时报警电路工作，并通过无线传送至值班室。 2.2.5 LED 显示电路该电路位于从机部分，当病人按下相应的按键时，对应的LED发光二极管发光，

9、同时将信号传送至主机提醒医生到病人那里处理情况。2.2.6键盘模块电路 按键对应相应的床号，当有病人按下按键时，对应的led会显示其床号，并能通过从机发送给主机。2.2.7 数码管显示电路数码管显示电路主要显示房号及房号。 2.3软件设计3 整体电路原理图C发送程序#include #include #include api.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define TX_ADR_WIDTH 5 / 5 bytes TX(RX) address width#define TX_PLOAD_WIDTH 5 / 20

10、bytes TX payloaduchar const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH = 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; / Define a static TX addressuchar rx_bufTX_PLOAD_WIDTH;uchar tx_bufTX_PLOAD_WIDTH;/uchar tx_send=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04;/uchar rx_accept5; /*/sbit MISO=P33;/从机发送，主机接收sbit MOSI=P31;/主机发送，从机接收sbit SCK=P34;/时钟sbit CE=P35;/

11、发送，接收选择sbit CSN=P30;/片选，低电平使能sbit IRQ=P32;/中断输出/*/uchar bdata sta;sbitRX_DR=sta6;sbitTX_DS=sta5;sbitMAX_RT=sta4;/*/ void init_io(void)CE=0;/ chip enableCSN=1;/ Spi disableSCK=0;/ Spi clock line init highvoid delay_ms(unsigned int x) unsigned int i,j; i=0; for(i=0;ix;i+) j=108; while(j-); /*/*Functio

12、n: SPI_RW();Description: Writes one byte to nRF24L01, and return the byte read from nRF24L01 during write, according to SPI protocol/*/uchar SPI_RW(uchar byte)uchar bit_ctr; for(bit_ctr=0;bit_ctr8;bit_ctr+) / output 8-bit MOSI = (byte & 0x80); / output byte, MSB to MOSI byte = (byte 1); / shift next

13、 bit into MSB. SCK = 1; / Set SCK high. byte |= MISO; / capture current MISO bit SCK = 0; / .then set SCK low again return(byte); / return read byte/*/*Function: SPI_RW_Reg();Description: Writes value value to register reg/*/uchar SPI_RW_Reg(BYTE reg, BYTE value)uchar status; CSN = 0; / CSN low, ini

14、t SPI transaction status = SPI_RW(reg); / select register SPI_RW(value); / .and write value to it. CSN = 1; / CSN high again return(status); / return nRF24L01 status byte/*/*Function: SPI_Read();Description: Read one byte from nRF24L01 register, reg/*/BYTE SPI_Read(BYTE reg)BYTE reg_val; CSN = 0; /

15、CSN low, initialize SPI communication. SPI_RW(reg); / Select register to read from. reg_val = SPI_RW(0); / .then read registervalue CSN = 1; / CSN high, terminate SPI communication return(reg_val); / return register value/*/*Function: SPI_Read_Buf();Description: Reads bytes #of bytes from register r

16、eg Typically used to read RX payload, Rx/Tx address/*/uchar SPI_Read_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE bytes)uchar status,byte_ctr; CSN = 0; / Set CSN low, init SPI tranaction status = SPI_RW(reg); / Select register to write to and read status byte for(byte_ctr=0;byte_ctrbytes;byte_ctr+) pBufbyte_ctr =

17、 SPI_RW(0); / Perform SPI_RW to read byte from nRF24L01 CSN = 1; / Set CSN high again return(status); / return nRF24L01 status byte/*/*Function: SPI_Write_Buf();Description: Writes contents of buffer *pBuf to nRF24L01 Typically used to write TX payload, Rx/Tx address/*/uchar SPI_Write_Buf(BYTE reg,

18、BYTE *pBuf, BYTE bytes)uchar status,byte_ctr; CSN = 0; / Set CSN low, init SPI tranaction status = SPI_RW(reg); / Select register to write to and read status byte for(byte_ctr=0; byte_ctr10us) on CE will now send this packet and expext an acknowledgment from the RX device./*/void TX_Mode(void)CE=0;

19、SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); / Writes TX_Address to nRF24L01 SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); / RX_Addr0 same as TX_Adr for Auto.Ack SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, tx_buf, TX_PLOAD_WIDTH); / Writes data to TX payload SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x00); / Enabl