基于51單片機(jī)的輸液報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高揚(yáng)

摘 要：本設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為核心，利用光電傳感器來檢測(cè)設(shè)備液體的流動(dòng)情況。當(dāng)?shù)跗績(jī)?nèi)有點(diǎn)滴落下時(shí)，可通過紅外檢測(cè)裝

1前言

隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息革命在工業(yè)、醫(yī)療和控制領(lǐng)域都有所涉及。例如在工業(yè)中需要控制生產(chǎn)中液體的流動(dòng)，實(shí)時(shí)性控制保證工業(yè)設(shè)施的安全性與高效率性?；诂F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活作息混亂致使身體素質(zhì)較差，醫(yī)院病人數(shù)量也激增，其中最基本的就是輸液點(diǎn)滴系統(tǒng)的控制，因?yàn)樗苯雨P(guān)系著人們的健康狀態(tài)。

2 輸液報(bào)警系統(tǒng)要求及設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)是以51單片機(jī)微機(jī)為主控核心，采集和分析用戶所設(shè)置的信號(hào)及數(shù)據(jù)，針對(duì)用戶設(shè)置的數(shù)據(jù)及信號(hào)，通過硬件系統(tǒng)中的可控元器件實(shí)現(xiàn)點(diǎn)滴檢測(cè)和報(bào)警功能。系統(tǒng)功能流程如圖2-1所示。

當(dāng)有點(diǎn)滴滴下時(shí)，通過對(duì)紅外對(duì)管中接收器，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入PN結(jié)能量，點(diǎn)滴吸收紅外線能量，轉(zhuǎn)移到電子共價(jià)鍵連接處，使得共價(jià)鍵釋放電子，從而使脈沖電流的產(chǎn)生，然后處理脈沖信號(hào)。當(dāng)沒有點(diǎn)滴通過或者流速較小未達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)紅外對(duì)管產(chǎn)生少量電流，進(jìn)而產(chǎn)生脈沖信號(hào)，當(dāng)MCU處理完成后，命令送達(dá)報(bào)警器。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原則

微控制器設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)的硬件由兩部分組成：一是配置循環(huán)系統(tǒng)，如鍵盤和1602液晶屏幕，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路接口，A / D開關(guān)等。二是擴(kuò)展系統(tǒng)，如ROM、RAM、O / I，中斷系統(tǒng)等。當(dāng)無法滿足應(yīng)用程序系統(tǒng)的需求，則需要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，此時(shí)相對(duì)應(yīng)的芯片由電路設(shè)計(jì)選擇。

3.2 系統(tǒng)硬件選型

3.2.1 中央處理器

此設(shè)計(jì)中所采用的是STC89C52單片機(jī)。擁有4KB字節(jié)快速刪除和編寫程序，可重復(fù)寫或刪除多次且這一數(shù)據(jù)可以保存十年，當(dāng)編輯好之后其數(shù)據(jù)系統(tǒng)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，并且與MCA-51系列指令系統(tǒng)和引腳完全兼容，但經(jīng)過開發(fā)改進(jìn)擁有了MCA-51沒有的很多功能。

3.2.2 檢測(cè)裝置

當(dāng)液體沒有落在管子上時(shí)，發(fā)射管和接收管相對(duì)，此時(shí)接收管接收到的光信號(hào)較強(qiáng)。當(dāng)有點(diǎn)滴流下時(shí)，由于點(diǎn)滴液體對(duì)紅外光的反射吸收使得光強(qiáng)度發(fā)生改變，接收管接收到信號(hào)之后發(fā)送給單片機(jī)控制系統(tǒng)，則由此檢測(cè)出點(diǎn)是否有點(diǎn)滴滴落。

3.2.3 LCD1602顯示電路

LCD1602是系統(tǒng)所用顯示器，可顯示兩行16個(gè)字符合計(jì)32共個(gè)數(shù)字及字符。這種專門的點(diǎn)陣型液晶由單片機(jī)STC89C52控制，可顯示用戶設(shè)置的數(shù)字，字母或字符。其主要特性為：一個(gè)高性能的8位閃存8K低編程和存儲(chǔ)器。512字節(jié) RAM，32位 I/ O口線，內(nèi)置4 KB EEPROM， MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器，4個(gè)外部中斷，7向量4中斷結(jié)構(gòu)及全雙工串行口8。

3.2.4 蜂鳴器電路及按鍵電路

蜂鳴器是一個(gè)全面一體化結(jié)構(gòu)的電子迅響器，供電方式是交直流，在生活中應(yīng)用非常廣泛，如汽車?yán)?、電話、兒童玩具等。蜂鳴器發(fā)聲原理：電流通過磁感應(yīng)線圈，磁感應(yīng)線圈是由磁場(chǎng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)出的聲音。微控制器的TTL電平無法驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，因此必須增大電流增設(shè)放大電路，蜂鳴器通過三極管放大。當(dāng)p2.4釋放低能量時(shí)，直接通電，三極管導(dǎo)通，發(fā)出鳴叫。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件設(shè)計(jì)原則

軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要條件是控制和協(xié)調(diào)的外部設(shè)備，主要控制系統(tǒng)需支持軟件運(yùn)行、應(yīng)用程序的開發(fā)和操作。監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、管理單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)備是軟件系統(tǒng)的主要任務(wù)，最終目的時(shí)與系統(tǒng)硬件一同構(gòu)成完整系統(tǒng)。

整個(gè)軟件的程序主體就是主程序，是整個(gè)完整程序的入口點(diǎn)，軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，系統(tǒng)在執(zhí)行過程中首先執(zhí)行主程序，與此同時(shí)，調(diào)用軟件設(shè)計(jì)中的子程序，來實(shí)現(xiàn)子程序?qū)?yīng)的功能。且主程序還負(fù)責(zé)執(zhí)行子程序和模塊之間的聯(lián)系。

該程序通過系統(tǒng)自檢，檢測(cè)程序內(nèi)存在的故障，然后按順序調(diào)用各子程序模塊執(zhí)行各自的功能，來系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)初始化，進(jìn)而開始實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和數(shù)字通信顯示，產(chǎn)生控制信號(hào)等。

5結(jié)論

目前在醫(yī)院患者輸液的過程中，患者會(huì)因?yàn)樯眢w虛軟無精力觀察點(diǎn)滴液體情況、醫(yī)護(hù)人員往往會(huì)因?yàn)榛颊哌^多而導(dǎo)致點(diǎn)滴更換不及時(shí)。如果患者輸液過程中沒有得到醫(yī)護(hù)人員的照看治療，且病人也處于無意識(shí)狀態(tài)，當(dāng)點(diǎn)滴流盡由于氣壓原因病人的針管則會(huì)出現(xiàn)回血現(xiàn)象，時(shí)間越長(zhǎng)則患者的血液流失越多，造成病人的二次傷害。

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置檢測(cè)液體下落速度，同時(shí)由單片機(jī)控制，規(guī)避點(diǎn)滴流速過快或過慢的危險(xiǎn);當(dāng)?shù)跗績(jī)?nèi)藥物滴完即沒有點(diǎn)滴流下時(shí)由分機(jī)向主機(jī)發(fā)送報(bào)警信號(hào)。無需患者與醫(yī)護(hù)人員操作自行報(bào)警，而且在實(shí)現(xiàn)無線報(bào)警的同時(shí)可以檢測(cè)輸液情況，當(dāng)病人吊瓶輸液無液體或點(diǎn)滴流速未在設(shè)定安全值，即觸動(dòng)蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：51單片機(jī);點(diǎn)滴輸液;流速控制