摘要：本文根據(jù) 51 系列的單片機，設計了一套控制醫(yī)療點滴輸液的系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)，可以控制輸液速度，并對儲液瓶里面液體的高度進行監(jiān)控，如果液體到達警戒線的時候發(fā)出警報。利用單片機完成對數(shù)據(jù)的收集、處理和控制。這樣系統(tǒng)的誕生加速了醫(yī)療器械自動化的進程，同時自身也具有結構簡單、成本低、易于控制等優(yōu)點，提高了醫(yī)院服務的質量。

　　隨著自動化的進行，單片機的應用越來越廣。傳統(tǒng)的醫(yī)院打點滴的時候使用的是人工監(jiān)控點滴輸液裝置器，利用勢能差將液體輸入到病人的體內，同時還利用軟管夾對軟管夾的松緊程度來控制液體輸入人體的速度。這樣的話，就需要醫(yī)護人員實時的來關注病人的輸液情況。這種方式怎么變得自動化是現(xiàn)在要解決的問題。本文就介紹了基于單片機的醫(yī)療點滴輸液系統(tǒng)的設計。這樣的操作就易于上手，操作簡單，可以集中控制，并且具有報警功能，這樣就節(jié)省了時間。醫(yī)護人員可以在控制室改變不同患者的輸液程度，及時為患者拔針。

　　1 總體設計

　　整個基于單片機的醫(yī)療點滴輸液控制系統(tǒng)設計由主站和從站組成，其中核心的器件是單片機。主站是由數(shù)據(jù)通信單片機構成，而從站由數(shù)據(jù)通信單片機和數(shù)據(jù)處理單片機構成。輸入部分包括對輸液器頁面高度的檢測電路，對液滴信號的采集和對輸完信號的采集。當從站發(fā)生報警時主站也要報警，提醒醫(yī)護人員前去進行處理。從站的數(shù)據(jù)處理電路安裝在每一個輸液器上，對輸入點數(shù)進行設置、檢測和控制。主站和從站之間進行串口相連。從站數(shù)據(jù)發(fā)出的電路包括數(shù)據(jù)處理單片機和數(shù)據(jù)發(fā)送單片機之間的通信，以及數(shù)據(jù)發(fā)送單片機與無線發(fā)射之間的SPI通信。主站的接收部分的電路，主要包括無線接收模塊和單片機之間的通信。

　　2 硬件設計

　　2.1 主站設計

　　主站主要是為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，然后將數(shù)據(jù)儲存在PC上以串口的形式。在PC機上顯示各個床號的輸液速度、儲液器中液體的高度。利用主站AT89C52上的P0口與4×4陣列式鍵盤相連,P1口與八位LED顯示模塊相連,將P3.6和P3.7與從站上的P3.6和P3.7對接,然后擴展I2C總線串行通信,將P3.0設置為報警控制端,限流電阻與三極管8050基極相連,使得8050驅動蜂鳴工作。由CD4511七段譯碼驅動器驅動八位共陰LED,74LS138譯碼位選通;為了保證能夠進行可靠復位,復位電路則采用復位芯片。

　　2.2 從站設計

　　從站有多個，但結構大體相同。細分后從站包括單片機最小系統(tǒng)電路、儲液瓶液面高度檢測電路、液體點滴速度測量電路、鍵盤及顯示電路、步進電機控制電路、儲液瓶液面報警電路等電路。液體點滴速度測試電路和輸液瓶液面報警電路利用紅外收發(fā)二極管來收集，而步進電機是為了利用微控裝置來改變輸液管的松緊程度來實現(xiàn)對液滴速度的控制。儲液瓶液面高度檢測電路利用紅外線傳感器定點對頁面進行測量。根據(jù)光在不同媒介里的折射和反射原理，利用光電傳感器接收到的信號，從而對液面的高度進行檢測。將傳感器固定在儲液瓶的外壁上，這樣就簡化了電路，直接進行測量。當液體高度低于警戒高度時，單片機便會發(fā)出警報。

　　液體點滴速度測量電路是將紅外線發(fā)光二極管垂直在漏斗壁上發(fā)送紅外光，然后紅外線接收三極管根據(jù)收到的紅外線信號的強弱產生脈沖信號。利用定時采樣計算出液體點滴的速度。當漏斗內沒有液體滴下時，紅外線在漏斗表現(xiàn)形成全發(fā)射，這時光敏三極管導通，輸出低電平。當漏斗內有液滴落下時，紅外線因為穿過了液滴，所以有散射的現(xiàn)象，因此光敏三極管只能接收到微弱的信號，那么三極管截止，然后比較器輸出低電平。

　　鍵盤及顯示電路中設計了4*4的陣列式按鍵，被單片機的p1.0-p1.7控制。八個段碼由BCD碼轉換后經過74LS47提供，都采用動態(tài)顯示。八位的選擇端由單片機P0.4-P0.6端構成。步進電機的控制電路的驅動電壓是12V，步進角為7.5度，完成360度，需要48個脈沖。儲液瓶液面報警電路中當液面低于警戒值時產生兩種方式的報警，一是LED燈閃爍，二是發(fā)出聲音。555定時器與低頻多諧振蕩器相連，其控制電壓輸入端5腳與單片機的RXD端相連，受RXD腳輸出的脈沖信號控制。由于電容的充放電作用，當RXD=1時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當RXD=0時，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經隔置電容到揚聲器上，揚聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時RXD腳輸出的高低電平間隔1s的脈沖信號經電阻加到發(fā)光二極管LED上，LED將閃爍發(fā)光，便達到了聲音和燈光同時報警的效果。

　　3 軟件測試

　　3.1 對主站程序的設計

　　主站主要由兩部分構成單片機通信控制盒 PC 端監(jiān)測軟件的設計。單片機無線接收子程序接收數(shù)據(jù)，然后利用串口通信將接收到的數(shù)據(jù)傳送到 PC 機。PC 機利用 VC 進行軟件開發(fā)，串口開發(fā)部分直接用現(xiàn)有的軟件。

　　3.2 從站程序設計

　　從站主要是由幾個模塊構成：儲液瓶液面高度檢測電路、液體點滴速度測量電路、鍵盤及顯示電路、步進電機控制電路、儲液瓶液面報警電路。數(shù)據(jù)處理單片機通過鍵盤控制液體的流速和輸入液體的總量。中斷子程序采集液體是否到達警戒線。步進機控制液體滴下的速度。

　　4 總結

　　本設計旨在幫助醫(yī)護人員減少不必要的工作量。這個系統(tǒng)構造簡單，易于實現(xiàn)，簡單操作，穩(wěn)定性好，有利于醫(yī)護人員的集中控制，同時還具備報警功能，在一定程度上降低了醫(yī)護人員的負擔，促進了醫(yī)院自動化或者半自動化的進程。

　　參考文獻

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