基于單片機(jī)控制的家用智能制氧機(jī)系統(tǒng)研究

羅干 黃成嵩 陳昊

摘? ?要：目前家用制氧機(jī)存在供氧過甚和不夠智能化等問題，導(dǎo)致使用者得不到較好的氧療以及用戶體驗(yàn)。為解決這一問題，本文擬構(gòu)建血壓計(jì)、單片機(jī)和家用智能制氧機(jī)相結(jié)合的智能化系統(tǒng)，通過單片機(jī)中間系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)血壓手環(huán)，由實(shí)時(shí)血壓數(shù)據(jù)的變化來(lái)控制制氧機(jī)的啟停，以此改善氧療以及用戶體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：智能化系統(tǒng)? 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)? 制氧機(jī)

中圖分類號(hào)：TP273;TH39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0069-02

Abstract： At present， household oxygen generators have problems such as excessive oxygen supply and insufficient intelligence， resulting in users not getting better oxygen therapy and user experience. In order to solve this problem， this paper intends to construct an intelligent system combining sphygmomanometer， single-chip microcomputer and household intelligent oxygen generator. The blood pressure bracelet is dynamically monitored by the intermediate system of the single-chip microcomputer， and the start and stop of the oxygen generator is controlled by the change of real-time blood pressure data. To improve oxygen therapy and user experience.

Key Words： Intelligent system; Dynamic monitoring; Oxygen generator

我們的生命離不開氧氣，在某些特殊情況下會(huì)因人體缺氧或補(bǔ)氧不及時(shí)而威脅到健康。家用制氧機(jī)可以制取出高濃度的氧氣[1]，然而目前的家用制氧機(jī)存在著供氧過甚和不夠智能化等問題，使用者很難獲得很好的氧療及用戶體驗(yàn)。為了讓人們更加便捷地使用，家用智能制氧機(jī)系統(tǒng)通過特定接口連接血壓計(jì)，單片機(jī)中間控制系統(tǒng)和制氧機(jī)，建立三者智能化系統(tǒng)，以改善上述問題。

1? 設(shè)計(jì)理念

在符合現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備要求的前提下，以現(xiàn)有家用制氧機(jī)為設(shè)計(jì)原型，通過特定連接方式將血壓手環(huán)、單片機(jī)中間控制系統(tǒng)和制氧機(jī)連接成一個(gè)系統(tǒng)。以單片機(jī)中間控制系統(tǒng)為樞紐來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制該系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過該中間控制系統(tǒng)接收血壓手環(huán)反饋的實(shí)時(shí)血壓等數(shù)據(jù)，然后將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析并反饋到制氧機(jī)系統(tǒng)中，利用該數(shù)據(jù)的變化來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)啟停，讓使用者獲得最佳的氧療及用戶體驗(yàn)。

2? 整體設(shè)計(jì)

本家用智能制氧機(jī)由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和智能嵌入設(shè)計(jì)兩部分組成。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本部分主要由制氧機(jī)、單片機(jī)中間控制系統(tǒng)和血壓手環(huán)三個(gè)部分組成。

2.1.1 制氧機(jī)設(shè)計(jì)

制氧機(jī)的前側(cè)設(shè)有控制面板和出氣口，出氣口連接有供氧連接軟管，其中供氧連接軟管的外表對(duì)稱一體注塑成型有兩個(gè)橡膠套管，且橡膠套管的內(nèi)側(cè)嵌入設(shè)有彈性支撐鋼絲，左側(cè)設(shè)置有繼電器，繼電器的輸出端與制氧機(jī)的輸入端電性連接（見圖1）。

2.1.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)有控制按鍵、顯示屏和智能語(yǔ)音播放器，內(nèi)側(cè)設(shè)有上位機(jī)（ARM或者x86）、單片機(jī)（型號(hào)為 STM32）、WIFI 模塊、無(wú)線接收器、存儲(chǔ)器和定時(shí)控制器;WIFI 模塊、無(wú)線接收器和存儲(chǔ)器均內(nèi)置在該系統(tǒng)的內(nèi)側(cè)，并且WIFI 模塊、無(wú)線接收器和存儲(chǔ)器均通過連接線與上位機(jī)連接;上位機(jī)的輸入端與定時(shí)控制器的輸出端電性以及無(wú)線接收器的輸出端電性連接;上位機(jī)的輸出端與繼顯示屏的輸入端、智能語(yǔ)音播放器的輸入端電性、 WIFI 模塊的輸入端電性以及存儲(chǔ)器的輸入端電性連接;單片機(jī)與電器的輸入端電性連接，單片機(jī)只負(fù)責(zé)控制制氧機(jī)電路（見圖2）。

2.1.3 血壓手環(huán)設(shè)計(jì)

血壓手環(huán)使用現(xiàn)有心電監(jiān)測(cè)血壓手環(huán)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，使其通過 WIFI 模塊與單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線連接。

2.2 智能嵌入設(shè)計(jì)

上位機(jī)是具有完整功能的片上系統(tǒng)（SoC），兼具硬件與操作系統(tǒng)，可以隨時(shí)追加功能。應(yīng)用程序有多種權(quán)限，靈活度很高，硬件上也具有可擴(kuò)展性，可以通過相關(guān)接口追加功能。上位機(jī)本身有自主的計(jì)算功能，可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的自動(dòng)方案，較復(fù)雜的方案則通過網(wǎng)絡(luò)詢問服務(wù)端應(yīng)該怎么做。以這種線下線上相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較自動(dòng)化的方案。

3? 結(jié)語(yǔ)

本家用智能制氧機(jī)結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、合理巧妙，功能上實(shí)用多元，操作便捷，既有效地保證了使用者的氧需求，也讓使用者能夠更智能更便捷地使用，極大地提升了使用者氧療以及用戶體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 畢光迎.醫(yī)用分子篩制氧機(jī)的應(yīng)用研究[J].醫(yī)療裝備，2009（9）：21-23.

[2] 鄭開明.基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的心率檢測(cè)儀[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，8（6）：1431-1433.

[3] 周傳運(yùn)，李漢挺.基于單片機(jī)的家用制氧機(jī)電控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2013，30（8）：974-977.

[4] 周斌，薛文奎，吳超.家用制氧機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì)原理與發(fā)展方向[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2018（9）：24-25.