基于51单片机的医院输液系统毕业设计.doc
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SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
毕业设计说明书
医院输液监控系统设计
学院：
电气与电子工程学院
专业：
电子信息工程
学生姓名：
陈祥惠
学号：
0911094044
指导教师：
窦震海
2013年6月
I
摘要
40
摘要
该论文是一种基于AT89C51控制的医疗点滴输液控制系统的设计方法。
该系统操作简洁、上手快、方便、集中控制并且具有报警功能，在医院医疗卫生方面有很大的实用价值，从而加速了医疗器械的自动化与半自动化进程,有助于提高现代医护质量。
本设计主要成果有：
⑴实现了相应的电路采集液滴速度，与设置的液滴速度比较，显示液滴滴速、剩余输液时间；对输液速度可以自动控制；具备与上位机通讯的能力，将输液过程的信息输入护士值班室；当输液剩余时间达到一定的时间，自动报警，或者输液中出现情况可通过相应装置报警。
填补了医院输液系统在细节部分研究的空白，对整体结构的完整分析和其电子设计的建立具有重要意义；⑵通过理论分析，论证了输液系统各个部分的原理及具体设计，很好地解释了所有关于医院输液系统设计的基本内容。
（3）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。
以上研究成果为该系统设计和控制液滴装置设计过程提供了丰富的信息。
关键词：
51单片机，医院输液系统，输液监控,步进电机
ABSTRACT
ABSTRACT
Thispaperdealswithacontrolsystemforliquid-droppingbasedon51singlechipmicrocomputer.Forusingconveniently，displayingdirectly,controllingintensively,alarmingbysendingoutsound.Thissystemcanbewidelyusedinthehospitals.Toacceleratetheprocessofautomaticorhalf-automaticrealizingforthemedicine-appliance.Themainresearchresults:
（1）Itrealizesthemeasurementcircuitcollectionliquidcorrespondingdropletvelocity,whichcomparedwiththedropletvelocitysettings,displaythedroprate,residualinfusiontime;Cancontrolthetransfusionspeedautomatically;Abilitytocommunicatewithhostcomputer;Putthetransfusionprocessinformationintonurse'sdutyroom;Whentheinfusiontimeremainingtoacertaintime,automaticalarming,orifsomethingishappened,itisalsocanalarmthroughthecorrespondingdevice.thisisfillthegapsinthehospitaltransfusionsystemindetailresearch,andhavegreatsignificancetoestablishacompleteanalysisoftheoverallstructure.
（2）Throughtheoreticalanalysis,demonstratedtheprincipleofeachpartofthetransfusionsystemandthespecificdesign,agoodexplanationofthebasiccontentofalldesignhospitalinfusionsystem.（3）Thesystemcanletthemedicalstaffinthecontrolroom（station）tochangeunderdifferentfluidinfusion（slave）,canalsogodirectlytothetransfusionroomdirectlychangetheinfusionstate（fromthestationdirectlycontrol）,tounderstandtheprocessofthetransfusionpatients,promptlynotifytheprocessingwillbedonesooninfusion.Theaboveresultsproviderichinformationfordesignandcontrolofdropletdeviceprocessofthesystem.
Keywords:
The51singlechipmicrocomputer,Hospitalinfusionsystem,infusionmonitoring,steppermotor
目录
目录
摘要 I
ABSTRACT II
目录 III
第一章引言 1
课题的背景和意义 1
1.1.1医疗输液监控系统设计的背景 1
1.1.2医疗输液监控系统设计的意义 1
1.1.3系统设计需要解决的关键问题 2
第二章系统方案设计与论证 3
2.1系统硬件结构总体设计方案 3
2.2点滴速度测量电路方案的选择及论证 3
2.3液面检测电路方案的选择及论证 4
2.4通过电机控制滴速电路的方案论证 5
2.4.1电机控制滴速的方案设计 5
2.4.2控制用电动机及驱动的选择与比较 6
2.5显示器接口电路方案选择论证 7
2.6键盘接口电路方案选择论证 7
2.6.1独立式按键电路 7
2.6.2矩阵式键盘电路 7
2.7单片机型号的选择与论证 8
2.7.1现有主流单片机的概述 8
2.7.2单片机的选用 8
2.7.3单片机I/O口管脚分配 12
第三章输液系统各模块的硬件设计 13
3.1控制电机模块设计 14
3.1.1步进电动机的工作原理 14
3.1.2步进电机控制原理 14
3.2数据采集模块及工作原理 16
3.3.1红外发光二极管和光敏三极管 17
3.3.2红外发光二极管主要参数 17
3.3.3光敏三极管的主要参数 18
3.4电源模块 19
3.5声报警模块 19
3.6复位电路 19
3.7显示模块 20
3.7.1LED显示器的结构 20
3.7.2LED显示器的显示方法 22
3.7.37段译码器CD4511 22
3.7.4显示模块电路设计 24
3.8键控模块 24
第四章系统软件及框图设计 27
4.1滴速检测子程序 29
4.2电机控制子程序 29
4.3显示子程序 31
4.4键盘程序 32
第五章系统设计结果分析 34
5.1设计实现过程 34
5.2系统测试及结果误差分析 35
第六章结论 37
参考文献 39
致谢及声明 40
引言
引言
第一章引言
课题的背景和意义
随着科技的进步，越来越多的地方需要用到对液体的流量或者滴速进行控制，如人工肾机的透析液储液罐中透析液储量、自动洗胃机中冲洗液的液量、中药使用的药浴机中煎药锅中的水位等，医疗保健领域中药液的输液量与输液速度需要精确的控制以达到更好治疗效果。
根据我国各地卫生厅的标准不同输液系统的滴速设定也不尽相同，湖北省卫生厅的《护理技术操作规范》规定：
成人静脉输液滴速40—60滴/min，儿童及老年人20—40滴/min；高于此标准10滴/min为过快；低于此标准10滴/min为过慢。
而辽宁省卫生厅规定以滴速40-60滴/min为标准，高于70滴/min为过快，低于30滴/min为过慢，基于此我们可以看出静脉输液作为一种常见的临床治疗方法，通过向静脉输入药液起到治疗的作用，滴速控制尤为重要，并且新药品越来越多，在治疗疾病的过程中，采用静点输液治疗方法已越来越普遍。
然而，在输液过程中，不同药液，不同年龄患者均有其不同的最佳滴速要求。
滴速过快、过慢均会影响疗效甚至给患者带来不适；此外在输液过程中，当输液完成需要换药液时，需要医务人员发现不及就会出现空气进入血管内形成空气栓塞，凝血堵塞针头等情况，轻则延误治疗，重则会危及病人生命安全，发生事故，还有当病人单独输液时，有可能睡着或者忘记观察剩余药液量引起血液外流等事故。
综上可以看出输液监护控制系统在未来医疗中的重要地位和作用。
1.1.1医疗输液监控系统设计的背景
点滴输液监控装置在国外发达国家，如日本、美国和德国等国家研制的较早且产品种类较多，临床输液监控在这些国家也基本实现了智能化，输液监控在医院的使用已经十分普遍，然而这些医疗产品在国内却只有一些大型医院引进。
国内对输液装置的研制起步相对较晚，市场上也有一些国产输液装置，如北京科力丰高科技发展有限责任公司的ZNB系列产品，深圳康福特公司也有输液装置产品。
但是总体来说，我国的医疗设备系统技术落后、种类较少、性能也需改进。
我国的点滴输液自动化程度得到普及，仍需要很长的路要走。
1.1.2医疗输液监控系统设计的意义
现在医院或者家庭中所使用的输液器是悬挂在支架上的，输液速度是人工调节靠速度调节器来控制的，很难准确控制，这对特护病人和对输液速度有较严格要求的病人是不方便的。
本课题所设计的输液监控系统可以准确控制药液的输液量和输液速度，并能对输液过程中出现的异常情况进行监测报警，在输液快结束的时候发出声光提示，防止输液事故的发生。
液体点滴速度监控器的应用有助于减轻医护人员的工作强度，提高安全性、精确性和工作效率。
该设备可广泛应用于医院的各种科室和手术室，适用于重症加强护理病房输液治疗，也可以适用于家庭输液。
设备结构简单，费用低，所以对液体点滴速度监控器的研究设计十分有意义。
该课题设计内容接近生活，实用性强。
是单片机技术的一个很综合的应用，因此可以通过该设计课题进一步掌握单片机应用技术，从而将理论知识和实践能力有个更好的结合，达到本科阶段综合能力的培养和提高。
目前单片机的应用越来越广泛，作为工科大学生也应该具备这方面的知识和应用能力，才能更好的满足社会需求，进一步向工程等更高的地方发展，同时此课题也具有广泛的民用开发前景。
1.1.3系统设计需要解决的关键问题
1）如何正确的监测药物剩余量。
2）使用何种方式提示护士应该换药。
3）如何实现滴速的控制。
4）用哪种方式传送信号更加稳定，更
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