基于51单片机的医院输液系统毕业设计说明书.docx

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基于51单片机的医院输液系统毕业设计说明书

SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

毕业设计说明书

医院输液监控系统设计

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

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

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，更加可靠。

第二章系统方案设计与论证

2.1系统硬件结构总体设计方案

本设计的输液监测控制系统大体可以分为以下几个部分：

滴速测量部分，储液液面检测及剩余时间计算部分，键盘显示部分，电机系统控制（点滴速度控制）部分。

总体结构图如下。

图2.1总体结构框图

2.2点滴速度测量电路方案的选择及论证

点滴速度测量在整体设计中占有极其重要的位置，它既是本系统的基础，也是系统反馈所要控制的最终回归点，根据现在市场上采取的设计方法及电子控制测量方面的原理可有以下几种方案：

方案一：

电感式传感器测量输液点滴速度。

在输液器的漏斗外围绕线圈作为敏感元件。

当液滴滴下时电感量发生变化，通过LC振荡电路后输出变化的频率值，经过F/V变换电路及电压比较后输出TTL电平信号来检测点滴速度。

此方案测量精度比较高，但是外围电路比较复杂。

方案二：

采用反射式红外光电传感器。

在输液器的漏斗一端放置反射式红外传感器，当液滴下落时，利用其对红外线的反射能力，接收端检测到信号。

但是由于水滴的表面不规则且较小，反射信号强弱，且不稳定反射式要求液滴下落时要和传感器保持精确的夹角，当输液器上下移动时会产生晃动，从而产生较强的干扰。

方案三：

红外对管发射接收测量输液点滴速度。

该方案的基本原理是在点滴落下时阻挡了接收管接收红外线，产生高电平的脉冲信号。

为了提高抗干扰能力，可以采用两对红外传感器一发一收，而不是像方案二只用一只传感器以反射式状态工作。

红外传感器尺寸小，质量轻的优点，也使得其方便安装在滴斗上；同时也不需要复杂的辅助电路，电路十分简单，性能也较稳定。

红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用，随着探测设备和其他部分的技术的提高，红外传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。

此方案较容易实现。

所以利用第三种方案来测滴液速度更为合适。

因为利用反射式红外传感器很难进行对水的判断，而利用对射式红外传感器，虽然水对红外的遮挡比较弱，但相对反射来说又会强一点。

相比较对射式红外传感器能比较灵敏的测出水滴。

2.3液面检测电路方案的选择及论证

题目要求是在储液瓶中的液滴剩余时间在5分钟时发出报警信号，但由具体不同时间的低速不同，所以剩余时间的测量需要结合滴速和剩余液滴的体积来计算出来。

在此是关键如何检测到液位的高度，从而得到体积，进而结合当时的滴速大约计算出剩余时间，并且显示并报警。

假设20滴药液一毫升，假设滴速是40滴/min，十毫升处就要报警。

检测液位有多种方法。

方案一：

跟滴速测量模块一样，也采用红外对管发射接收。

根据该接收管收到的光强的大小来判断液位是否达到警戒水位，若达到则及时反馈到单片机，然后中断报警。

方案二：

采用称重传感器检测。

利用称重传感器检测总质量，并与实际测