基于单片机的智能点滴监控系统.pdf

第 期(总第 期)年 月山西电子技术应用实践收稿日期:基金项目:河南科技大学大学生训练项目()作者简介:马帅迪()男河南平顶山人本科生主要研究方向:嵌入式系统和机器学习文章编号:()基于单片机的智能点滴监控系统马帅迪 成锔昌 姜伟峰 董培廷(河南科技大学信息工程学院河南 洛阳)摘 要:针对目前传统人工点滴监护方式存在的缺点设计出一款基于单片机的智能点滴监控系统 本系统主要以单片机、红外对管、显示屏、步进电机、继电器、及相关器件以 为核心通过红外对管、温湿度传感器对信息采集从而执行报警、显示等操作能够及时提醒家属、医护人员与患者相关的输液信息 该系统成本低、功耗小、体积小、操作方便能很好的监控患者输液情况具有一定的实用价值关键词:智能点滴系统红外对管中图分类号:文献标识码:():.:引言如今生活的方方面面开始向信息化迈进点滴监控信息化和智能化是医疗行业信息化节省人力的趋势所在 目前静脉输液是临床中一种普遍的治疗手段选用的依旧是人工监督的方式 病人和家属需要时时刻刻盯着输液瓶疏忽大意容易出现一些异常情况如输液时回血、输液管堵塞、液滴流速过快或过慢、输液完成不能及时发现等情况可能会延误患者治疗甚至造成严重的医疗事故 先前前辈设计的滴液系统例如齐齐哈尔大学徐凤霞等人设计的输液远程检测系统以及刘世平、薛大磊、葛强等人设计的护士监测板和滴液报警系统等这些系统存在系统复杂、造价昂贵以及使用范围窄等缺点我们旨在借鉴前人的理念扬长避短设计一款更为合适的智能点滴监控系统 系统总体设计系统总体设计框图如图 所示图 系统总体设计框图基于单片机的智能点滴监控系统可以实现滴速检测与调控、少液检测、回血检测、智能加热四大功能由 主控模块、按键模块、加热模块、显示模块、继电器模块、电机驱动模块、温度采集模块、报警模块、回血检测模块、智能加热模块组成当输液开始时智能点滴监控系统可以监测液滴速度并显示在显示屏上速度过快或过慢都会发出报警信息提醒用户用户可自己按键调节自动加快或减慢滴液速度液体液面低于一定程度时系统会发出报警信息提醒用户换水或拔针靠近扎针处若出现回血情况迅速夹紧输液管并发出警报信息提醒医护人员前来处理系统会自动监测液体温度若温度过低自动开启加热功能确保液体以较温和的温度流入体内 系统硬件设计智能点滴监控系统选用 最小系统为主控系统主要由智能加热模块、滴速检测与调控模块、少液检测模块、回血检测模块构成.芯片介绍系统设计选用 为主控芯片 是 系列芯片中的一款由 公司开发一共有 个管脚其拥有的/口为 个 除此之外该芯片的程序内存容量为 运行速度达到了 程序内存类型为闪存 随机内存容量为 其性能较为出色且价格较为低廉是一款嵌入式微控制的集成电路符合本设计要求.智能加热模块.温度采集设计选用 温湿度传感器对药液温度进行采集并将其温度显示在 显示屏上 温湿度传感器采集温度原理:把药液中的温度通过检测装置进行采集然后会按照电信号或者其他形式信号传给系统进行转变或处理 的传感器不仅由一个电阻式感湿原件组成还包括一个 测温元件他们都与一个高性能 位单片机相连接 所以它具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点 温湿度传感器品质卓越精确度符合本设计对药液温度的采集 温湿度传感器原理图如图 所示图 温湿度传感器原理图.继电器加热通过 采集到的温度信息由单片机判断是否达加热要求当温度低于设置温度时单片机会控制加热系统继电器进行对药液的加热继电器加热模块电路设计原理图如图 所示图 继电器加热原理图.滴速检测与调控模块.滴速检测液滴滴速检测选用红外对管 红外对管由红外发射管和红外接收管组成当开启滴速检测模块功能时发射管会一直发出红外光如果前方有障碍物遮挡接收光管就会导通产生一个电流进而会产生电压 该电压信号通过电压比较器判断是否达最低电压感应要求据此做出判断是否有障碍物 在本设计中由于滴液速度较快因而设计的红外对管性能更加灵敏 至此单片机会感应到红外对管的信息并由简单的计算公式对液滴速度进行计算并显示在 显示屏上 其原理图如图 所示图 滴速检测(少液检测、回血检测)原理图.电机驱动电机驱动选用一个五线四相 步进电机对液滴滴速进行控制 因为驱动电机需要较大电流无法直接通过 进行控制这里设计了一个驱动电路对电机进行驱动增加 的驱动能力使得患者能正常对药液滴液速度进行控制这里选择的是 芯片山 西 电 子 技 术 年第 期 年第 期马帅迪等:基于单片机的智能点滴监控系统电机驱动原理图如图 所示图 电机驱动原理图.少液检测模块当液面低于一定程度发出警报信息及时提醒用户换水或拔针 液面下降到一定高度时红外对管间接收信号发生改变会产生报警信息蜂鸣器响起对应 灯亮起 对应原理图如图 所示 将红外发射管和红外接收管置于瓶口 处红外发射管和红外接收管正对 红外发射管发射红外光当液面没有到达预定点位时由于水对红外光的漫反射、散射以及吸收作用红外接收管接收较少的红外光一旦液面下降到预定点位失去了水对红外光的影响红外接收管接收较强红外光光强发生较大改变红外接收管负极电压发生一定变化 红外接收管负极与 正极连接在 负极设定门限电压 在 作用下液面未到达预定点位时电路输出高电平到达预定点位时电路输出低电平 单片机检测到低电平信号时进入对应模式此时蜂鸣器报警对应 灯亮起.回血检测模块当出现回血情况时红外对管间接收信号发生改变驱动电机模块夹紧输液管同时产生报警信息蜂鸣器响起对应 灯亮起 回血检测电路如图 所示电机模块如图 所示红外对管置于靠近扎针处正常情况下输液管流通药液时红外接收到红外光处于导通状态 正极电压小于负极电压此时输出低电平当输液管内产生回血时红外光和血液同属于红色光谱红外光被血液中红色吸收红外接收管接收不到红外光处于截止状态 正极电压大于负极电压此时输出高电平 单片机检测到高电平信号时进入相应模式此时电机模块夹紧输液管蜂鸣器报警对应 灯亮起 系统软件设计滴速检测、少液检测、回血检测以及温度检测等相应的程序以及需要用到的反馈器件(灯数据显示屏温度加热蜂鸣器等)的相关程序在 软件上用 语言编写并完成相应的模拟与仿真系统软件设计流程图如图 所示图 软件流程图 结语本文设计了一种智能点滴监控系统对系统的硬件和软件进行了阐述该系统与现代医疗设备结合能够极大减轻医护人员工作负担和患者家属的精神负担且设计可行性高制作成本低操作易上手 能够提升医疗信息化水平适合推广应用参考文献 王梦蛟.智能液体点滴监控系统的研究与设计.电子技术应用():.王紫婷王瑞峰严天峰.智能液体点滴速度监控仪.自动化与仪器仪表():.黄伟鑫.基于 的嵌入式 的设计.电子世界():.李水峰袁仲鸣陈文奕等.基于 智能医疗输液监控系统的设计.计算机测量与控制():.王勇张正中.一种能检测输液回血的光电设备设计研究.轻工科技():.陶小凤毛春霞官洲洋等.无人值守的点滴智能监测控制系统.物联网技术():.