基于单片机的医疗点滴输液控制系统设计

1、单片机开发与应用文章编号：（）吣一基于单片机的医疗点滴输液控制系统设计 （赣南师范学院）曾惠芳廖颀，摘要：文章介绍了一种基于控制的医疗点滴输液控制系统的设计方法。该系统操作方便、显示直观、可集中控制、具有报警功能，适合在医院推广使用，以加速医疗器械加速自动化与半自动化进程，提高医护质量。关键词：单片机；点滴；控制系统；报警中图分类号：文献标识码： 。， ， ， ：， ，引言目前医院普遍使用的是人工监控点滴输液装置器，将液体容器挂在一定高度，利用势差将液体输人病人体内，用软管夹对软管夹紧和放松控制滴速。医 护人员按药剂特性对滴速进行控制。如何使这种手工操作走向自动化或半自动化，让护理人员监控病人

2、打点滴的进程时间得到充分利用，使能自理的病人自己能掌握点滴的速度，这就要求医疗器械加速自动化与半自动化进程，提高医护质量。本文介绍了一种操作方便、显示直观、可集中控制、具有报警功能的智能型液体点滴速度监控系统。该系统可让医护人员在控制室（主站）改变不同受液者（从站）的输液状况，也可以直接到输液室直接改变输液状态（直接控制从站），了解病人的输液进程，及时通知处理将快完成的输液。硬件结构与工作原理系统框图图系统结构框图整个系统由主站和从站两部分组成。主站安装在护理室主要功能是观察各从站的工作状态和相应的一些曾惠芳：实验师简单的控制功能，当从站的有特殊情况报警时，主站也同时报警，提醒护理工作人员进行

3、相应的处理。从站安装在每个输液器上，以完成输液点数的设置、检测、控制和报警等功能。主、从站之间采用串口方式相连。因为从站个数较多。用自带的不能实现，为此在主从站之间采用扩展总线的方式来完成通信功能，只要在主从站中用一位寄存器就可完成个从站的控制。在上扩展总线的方法可参见文献。主站硬件设计如图所示，主站的口接阵列式键盘，口接八位显示模块，和与从机的和对接，通过扩展总线串行通信，作为报警控制端口，通过限流电阻接至三极管基极，驱动蜂呜工作。八位共阴由七段译码驱动器驱动，译码位选通；为保证可靠复位，复位电路采用复位芯片。辫划嘱目 吐。一町一叮。 和图主站电路图从站硬件设计从站有多个，硬件结构都相同，只

4、是对主站而言，万方数据秘鼬控嗣邮局订阅号：躺元，； 叮阁！睦萋叮。础 町糯略鉴磁孽 叮。伫“ 划乒 、”。一譬硎。单片机开发与应用中文核心期刊微计算机信息（嵌入式与）年第卷第期系统所设置的总线地址不同。只要增加总线编千反转控制。软一设计软件设计包括主站和从站两部分，涉及功能比较叮田町。田崃辩疆爵田习圈堡羔巨喾霄潞塑卜一。一上 差“ ； ：；复杂，简单起见，只说明主要的编程思想。主站程序设计主站要完成的功能主要是对从站进行定点检测和巡回检测，并和从站通过总线进行数据交换，并对键盘进行扫描，根据键盘输入和总线进行数据交换结果进行相应的操作（如报警、显示从站号和从站流速等）。主程序完成监测总线请求、

5、键盘的扫描并根据键盘的输入调用相应的功能程序实现图从站电路图从站键盘、总线、报警、复位等主体结构和主站类似，如图所示。不同的是液滴检测信号由送入（），作为计数器的输入；液面检测信号送入（），作为外部中断的触发信号；的输出用来盥排酞憎勺启停税正扳转，朋厢翰确谳病度。其控制功能。显示可由定时中断程序调用。键盘扫描和显示程序的编写可参考文献。主机信息处理程序流程如图所示，由键盘设定检测方式后调用此子程序，如设置的是定点方式，则由键盘输入从站号后启动总线，由总线进行信息交换后可得知从站的状态，并显示出来；如为巡回检测方式，每按一下键就检测一个从站，检完为止。群尊胆从站程序设计从站键盘扫描、显示、报警与

6、总线程序设计和主站类似，不同的主要有两点，一是要实现点滴速度检测、控制功能；二是要实现液面检测报警功能。点滴速度检测采用硬件定时和软件定时相结合的方图液滴检测电路图液面检测信号式进行：每当有一脉冲信号，计数器自加，并启动液滴检测电路如图所示，红外发射、接收电路装在滴管上。每一滴药水都将使检测电路产生一个正液面检测电路如图，由构成的振荡电路产生用于控制红外发射管发射，在正常情况下，（）输出低电平，单片机输入为高电平，当液面下降到设定高度（由红外发射管和的安装位置决定）时，的输出会有一个下降沿跳变，用于触发单片机的外部中断。网步进电机驱动电路图是步进电机的驱动电路。由一经三极管控制光耦的输入，并由

7、光耦输出控制步直电机各组线圈的通断时间。从而完成步进电机的步进数和正一元，年邮局订阅号：万方数据内部定时器相计时。设置计时值为毫秒，哟每一次中断都使一寄存器（如）加一，这样可实现数百毫秒一数秒的定时，下滴到来时保留其值。并从新计时。以连续滴的平均时间转换为每分钟的滴数作为控制依据。从站点滴速度检测控制程序流程如图所示，并由主程序调用（主程序设计成一死循环结构）。当主程序调用此程序后，按如上原理检测点滴速度，如速度值太大或太小（和设定的极限值比较），从站报警，并启动总线将从站号和报警信号传到主站主站接到信号后也报警。如速度值在允许范围内。则和护理人员设定的值比较，如相差在滴之内认为速度合适，不要

8、调整，如超过滴，则根据值的大小控制电机正转或反转一周，以调整滴瓶的高低，从而改变流速。主程序循环调用就能将速度调整到设定范围内。液面检测电路输出作为外部中断的触发信号，中断的服务程序如图所示。当外部中断响应时，说明液面已低于设定值，从站并启动总线将从站号和报警信号传送到主站，主站报警。系统测试系统测试主要应包括从站点滴速度检测、调整，液面检测报警：主站报警和主从站通信检测等。经测试验证，从站液面检测报警、主站报警和主从站通信挚个从站。加总线驱动，一个主站可以控制成百上譬背堕件 叮。“甜习鼍：酵扎娄髟脉冲。单片机正黜两扭朔冲们彩呦雌漩酌潲憨单片机开发与应用检测都能很好的工作。从站的从站点滴速度检

9、测、调整功能决定着系统的整体性能，测试结果分别如图合得展好，由表知不论是在全量程范围内，还是在个较小的调整范围内，测量误差都远小于设定值的滴。稳定时间小于分钟。证明系统的调整较高，达到实际使用的要求。图从站外部中断流程图点滴速度测量曲线表点滴速度设定及相关稳定时间测量次数当前值设定值（滴分）稳定显示值（滴分）稳定实际值（滴分）稳定时间”误差（滴分）图主站信息处理程序臣亟壹圈匹巫圃至乒总结”本设计创新点在于运用单片机为控制核心，扩展步进电机反转圈液瓶升高兰！图从站点滴速度检测控制流程总线通信并构建成主从站工作方式。电路简洁，成本低，控制精度和效率高，稳定性好；操作方便、显示直观、可集中控制、具有

10、报警功能，在一定程度上解决了医护人员工作负担过重的问题，适合在医院推广使用，加速医疗器械自动化与半自动化进程，以提高医护质量。参考文献：】赵亮、侯国锐单片机语言编程与实例【】北京：人民邮电出版社：】胡汉才单片机原理及其接口技术【】北京：清华大学出版社：，】陈志辉总线在一系列单片机数据采集系统中的实现】微计算机信息：作者简介：曾惠芳（年月），女，汉族，（转页）万方数据圈邮局订阅号：元年和表所示。由图知，点滴嬲蝎侯际盛御璺仑值吻圆与 ，下载至 即可引导。）山移植中文核心期刊微计算机信息（嵌入式与）年第卷第期产品中串口争用的问题。参考文献：庆，杨佃福等技术在嵌入式系统中的微计效运行。在￥上移植需要三

11、个步骤：内：点：。：”。一”核裁剪；内核编译；根文件系统创建。以身份进入宿主机系统，在源码相应目录下执行“”命令可进入内核配置菜单对内核进行裁【】张勇，唐普英技术在嵌入式。设备电子产品世界【】， 剪，执行“ ”、“ ”、“ ”指 ）软件包的实现软件包工作于操作系统 ，控制作者简介：宋凯（一），汉族，男，河南省泌阳人，助教，在读研究生，主要研究方向：嵌入式系统：模块完成网络接人工作，其铡斗结瞰图所示。：严丽平（一），汉族，女，安徽省桐该软件包支持两种工作模式：开机即拨号，永不挂断或设定自动挂断时间。检测到有数据通信流时拨号，永不挂断或设定自动挂断时司。系统启动时自动启动后台进程，读取城人，助教，

12、在读研究生，主要研究方向：嵌入式系统与数据挖掘；谢昕（一），汉族，男，江西省永丰人，副教授，硕士，主要研究方向：计算机网络；殷爱菡（一），汉族，女，安徽省枞阳人，副教授，硕士，主要研究方向：光通信研究：配置文件，设置自己的工作模式。根据已设定的工：（一）。， 蛐，作模式，自动调用进行拨号。启动时，通过， ， 二脚本给传递参数从而配置，并指 （一）， 示调用和脚本对模块初始， ， 化鼻薪彳彳耢罢 （一），设计中的技术难点由于模块和￥处理器之间只有一个串口，且在上网时，串口需不间断的传送网络数据，因此命令的控制信息无法在此时传输，即在上网 （一）， （江西南昌华东交通大学信息工程学院）宋凯严丽平谢

13、昕殷爱菡的同时无法同步打电话和发短信。针对这一问题，本（ ，文在拨号软件包的底层，专门创建了两个虚拟的 ， ，），设备。其中一个虚拟设备专门负责网络数， ，据的传送，另一个虚拟设备则用来处理需用指令集来控制的电话管理、短信收发等非数据传输。两个虚拟设备使用时间片轮换的方式占用物理 设备进而实现上网和打电话、发短信同时进行。结束语通讯地址：（江西南昌华东交通大学信息工程学院）宋凯（收稿日期：）（修稿日期：）（接页）实验师，现从事物理与电子实验与计算机应用研究：。本文在拨号软件包的底层首次采用了双虚：，（年月）， 拟兀、设备的方式，利用创建的两个虚拟设备交替使用物理设备，解决了传统产品中网络数据与

14、命令控制信息争用串口的问题。通过实测表明，本文设计的嵌入式平台可以满足无线接人的需求，且可以同步的进行语音和短信通信，达到了设， （赣南师范学院物理与电子信息科学系）曾惠芳廖颀（ 计的目标。另外该平台还具备一般嵌入式系统的功能 ）特性相信其在未来的嵌入式产品的开发过，程中将发挥积极的参考价值。本文作者创新点：首次在拨号软件包的底层采用了双虚拟设备的方式，该方式可以解决传统一元，年邮局订阅号：万方数据通讯地址：（江西赣南师范学院物理与电子信息科学系）曾惠芳（收稿日期：）（修稿日期：）斗是的变型版本，其主要针对；一卉，官同鬟黧删型紫繁空胃凝鬣筹僦，开发张电子娴】全后使用工具包可以完成文件系统的创建

15、。】【最 茄；：；毒孟：二（：。孟二。：。】：幽眇叩一童型完成编掣孚黧懋慧謦妾黧裟。 ，蛐。 似， ， 基于单片机的医疗点滴输液控制系统设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：曾惠芳， 廖颀， Zheng， Huifang， Liao， Qi341000,赣南师范学院物理与电子信息科学系微计算机信息CONTROL & AUTOMATION2006，22(23)0次参考文献(3条)1.赵亮.侯国锐 单片机C语言编程与实例 20032.胡汉才 单片机原理及接口技术 19953.陈志辉 I2C总线在MCS51系列单片机数据采集系统中的实现期刊论文-微计算机信息 2005(1)相似

16、文献(10条)1.期刊论文 张金美 基于51单片机的液体点滴速度监控装置 -科技信息（学术版）2008(32)利用单片机设计并制作一个智能化的液体点滴速度监测与控制装置,该装置由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成.应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理,利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度.点滴速度可用键盘来设定,设定范围为20-150(滴/分),控制误差范围在10%1滴左右.从改变设定值起到点滴速度基本稳定整个过程的调整时间小于3分钟.同时在水到达警戒线以下时能发出报警信号.2.期刊论文 宋卫东.雷万军.张海潮.师波.SONG Wei-Dong.L

17、EI Wan-jun.ZHANG Hai-chao.SHI Bo 医用便携式点滴监护装置研究 -医疗卫生装备2007,28(11)目的:研制能够方便、快捷地控制输液点滴速度的便携式点滴监护装置.方法:以单片机89C51为核心,设计了主控制器、键盘输入、滴速检测、滴速控制、数码显示、声光报警、电动机驱动等单元,单片机将各单元电路模块连接在一起;将采集到的数据以电信号的形式传给单片机,经运算、分析、处理后通过输出口将数据传给显示模块、电动机和声光报警电路.结果:该装置可以由点滴速度差自行进行点滴速度控制,可以在510 s内迅速达到要求的点滴速度,并且稳定在要求的点滴速度下工作,误差为每分钟12滴.

18、结论:便携式点滴监护装置达到了课题设计目标7,能够满足临床应用要求,值得推广.3.学位论文 王志林 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制 2006本文介绍的基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的设计是以ATMEL公司的AT89C2051单片机系统和直射式光电传感器相结合的点滴速度测量系统，它具有很高的应用价值和现实意义，本仪表拥有意外情况报警系统，实时液晶显示模块，采用了汇编编程工具进行软件设计。系统设计充分考虑了信号检测电路及显示电路的可靠性，稳定性。该测量仪的特点是：操作简单、点滴速度测量稳定可靠、动态显示及时准确、成本低廉。 本文首先介绍了常用医用输液仪器的分类和现状以及未来医用输液仪

19、器的发展趋势。其次，根据系统设计要求制定出传感器、单片机、液晶显示模块等重要器件的选择方案，接着，根据实际使用要求设计了相应的单片机硬件系统，该系统能够实现数据采集、液体点滴速度的实时显示和意外事故报警等功能。最后，介绍了和系统硬件配套的软件设计过程。4.期刊论文 宋雪丽.王虎林.万金领 基于单片机系统的液体点滴速度监控装置设计 -电脑开发与应用2007,20(5)利用单片机设计一个智能化的液体点滴速度监测与控制系统.该系统由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成.应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理,利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度.点滴速度可用

20、键盘来设定,同时在水到达警戒线(2cm3cm)以下时能发出报警信号.5.期刊论文 陈川.郭勇.刘懿.孙科林.CHEN Chuan.GUO Yong.LIU Yi.SUN Ke-lin 大规模分布式点滴速度集中监控系统设计 -微计算机信息2008,24(32)为了解决分布式站点的液体点滴速度监控困难问题,本文设计了一种集中监控并控制液体点滴速度的系统,由主站、从站和一个模拟从站组成.该系统以MAx485与AvR单片机为核心,可以实现主站对多个从站液滴滴速的时实监测,并能实现语音报警及解警.通过由AvR单片机实现的模拟从站,可由键盘设置从站号、滴液速度、实测滴液速度和报警信息,以便主站查询.实验表

21、明该系统能实现主站对从站的实时检测与控制滴液速度并及时报警,因而适合集中监测大范围分布式液体点滴速度监控.6.期刊论文 张淑卿.李福进.李学刚.Zhang Shuqing.Li Fujin.Li Xuegang 油井清蜡用智能点滴加液装置 -石油机械2008,36(3)为了解决目前几种不同加液清蜡方式都存在的清蜡剂药液浪费严重、操作复杂、劳动强度大、工作效率低等问题,研制了油井清蜡用智能点滴加药装置.该装置以P89LPC938单片机为核心,控制柱塞泵间歇工作,从而实现点滴加液.它具备掉电后上电自动恢复、低温自动加热、超压自动保护、低液位及漏电保护功能,可节省人力物力,延长油井正常工作时间.使用结果表明,该装置运行正常可靠,具有操