论文基于单片机的医院输液监测系统是关于对写作单片机论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文单片机论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：随着医疗科技的发展,高精度治疗手段的需求愈发凸显,各式医院输液监测系统应运而生.在该文中给出了一种基于单片机的医院输液监测系统.该系统基于单片机技术,引入红外对管、传感器、无线通信设备和技术对传统静脉输液设备进行了改进,提高了病患对药物的吸收率、减轻了医护人员的劳动负担、减少了静脉输液期间医疗事故发生几率.相较于其他输液监测系统,本系统具有运行稳定、性能可靠、成本较低、适应临床需求等优势,可行性较强.
关键词：静脉输液； 单片机； 输液监控； 滴速监控； 温度监控
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）28-0237-02
1 概述
静脉输液技术广泛应用于临床.医护人员需不定时巡检以保证输液过程正常进行,这对人力、物力资源造成了额外的消耗.基于这一现状,各式智能化医院输液监测系统应需而生.目前此类系统多采用光电式或红外线传感器检测药液液面[1][2][3][4],这存在着响应时间长、频率特性差、受光线影响较大等问题.而在本系统中,优先采用了液位传感器检测液面,该传感器灵敏度高、稳定性好、具有反向保护及限流保护功能；另外,还有些系统采用热敏电阻作为温度传感器采集输液管温度[5],此方式只能粗略的检测温度,易受环境影响,不具备可靠性.而在本系统中,采用了DS18B20数字温度传感器,体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高.因此,本系统是一款操作简便、显示直观、可集中控制、功能完善的智能型输液监控系统.
2 总体设计
系统主要由液位监测模块、滴速检测模块、温度控制模块、显示模块及无线传输模块组成,如图1所示.
液位监测模块负责采集输液瓶的液位信息,当液位到达最低警戒线时,通过报警装置进行声光报警,提醒医护人员更换药液；滴速检测模块可精确测量液滴滴速；温度控制模块可检测当前药液温度,并根据事先设定的输液适合温度范围进行温度调节；显示模块用于实时显示滴速、当前温度及适应范围等数据；无线传输模块利用WiFi数据传输将滴速、温度等信息传至PC端,便于医护人员了解输液情况[4].具体流程见图2.
3 硬件设计
3.1 液位监测模块
该模块选用了智能型非接触式液位感应器（以下简称液位感应器）,此感应器采用了先进的信号处理技术及高速信号处理芯片[2],突破了容器壁厚的影响,实现了对密闭容器內液位高度的真正非接触检测.液位传感器（探头）安装于输液瓶外壁的下方（液位警戒线）,当液位低于最低警戒线时,在病人端会发出声光报警 （LED灯光闪烁、蜂鸣器响）,提醒护理人员及时处理[6].具体原理见图3.
3.2 滴速检测模块
滴速检测模块通过红外对管实现.检测滴速时,红外对管对莫非氏滴管内液滴进行检测[2],红外发送管对光的敏感性较强,当有液滴通过时接收管所接收到的红外线会发生明显变化,放大并进行电压比较后再经整形处理,产生一次低电平,在单片机中设置下降沿触发[7],单片机的中断口启动10秒定时器计数.定时结束后通过采样滴数计算速度（20滴等于1mL）.电压比较器工作电路及红外对管电路图分别如图4,5,6所示.
图4中,阻值为1.8K和3.6K的电阻串联分压后得到电压值U1,红外接收电路中产生电压值U2,将U1与U2共同输入到电压比较器中,比较后得到的低电平信号经由1引脚输入到单片机中.其中接1引脚的电阻（R等于10KΩ）为上拉电阻,另两个电阻为分压电阻.
图5、6中所示电阻均起到限流、保护电子器件的作用.
3.3 温度控制模块
温度控制模块可以实时检测当前药液温度,在保证药性的前提下,适当加热液体使患者感觉更舒适[8].用于测量温度的传感器种类众多,本系统采用体积小、成本较低、抗干扰能力强、精度高的DS18B20温度传感器. DS18B20是一种全数字温度转换兼输出模块,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域.
为了使测量更精确,将传感器紧贴输液管管壁,同时在四周包裹保温材料.在输液管末端缠绕电阻丝,通过对其施加一定大小的电流达到加热目的.当液体温度低于设定阈值时,开始加热电阻丝产生热量；当温度到达设定范围上限时,DS18B20检测后输出信号至单片机,单片机断开电流,停止加热,使其达到调节温度的目的.
3.4 显示模块
该模块主要用于显示滴速、温度及设定温度正常范围,便于医院人员获取数据.
显示模块采用基于ST7920的12864液晶显示屏.该显示屏具有轻薄短小、成本较低、低耗电量、无辐射、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优点[9].对于字符来说,12864可显示16×4个中文字符或32×8个半宽字符[10],可满足系统基本要求.
3.5 无线传输模块
该模块主要用于实现PC端与单片机间的数据交流.单片机将接收到的数据通过发送端无线传输至接收端,在PC机上进行显示.
无线通信具有成本低廉、扩展性好、适应性好等优点.本系统选用的ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi模块,具有超小体积的封装尺寸和超低能耗技术,是一款专为移动设备和物联网应用而设计的模块,可将用户的物理设备连接到Wi-Fi无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能.
4 软件设计
本系统的核心是AT89C51单片机[11].单片机作为整个系统的控制中心,接收液位感应器、红外对管及DS18B20温度传感器发送的数据,处理后分别发送至12864液晶屏及PC端进行显示.
单片机系统实现的主要功能如下：
① 接收液位感应器发来的信号,并控制声光报警装置开关.
② 利用中断子程序,计算10秒内外部中断口输入的下降沿数目,并根据公式计算得到1分钟内的液滴滴速.
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参考文献：
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