医用远程自动输液监控系统设计报告
医用远程自动输液监控系统设计报告
1 绪论
1 本项目的提出及研究意义
当人前进的脚步迈入电子领域的那一刻，就预示着一个新时代的来临，预示着人类将逐渐脱离全手工的劳动方式，预示着全球智能化的发展方向和趋势。
目前，国内外均开始关注“以人为本”这种思想，越来越多的商品也秉承这一制造和销售理念，人类的生活在科技的飞速发展中得到不断的改善，从国外的智能化房屋，到国内逐渐兴起的智能化小区，我们生活水平正在悄然的与“智能化”这个名词与日具进，以往大多被用于工业生产的智能系统也逐渐以崭新的面貌走到我们身边，越来越丰富的智能化用品出现在世面上，人们对“生活智能化”的关注告诉我们，下一个时代，将是一个智能产业飞速发展，多元应用，空前繁盛的时代。
或许，你有过这样的认识，在医院中，输液是大多数病症需要的治疗方式，而因输液带来的问题也是经常出现的，这也影响到了病人的身体健康。由于医院中护士的工作繁忙,再加之疲劳，就可能不能很好的监护病人的输液情况，这就需要病人自己或其家人随时都要注意输液情况，这样一来，就使得病人以及病人家人为此而不能很好的休息，其家人也得要耽误大量的时间来监护病人。然而，即使在有人护理的情况下，病人与护理人员在长时间的等待之中也极易疲劳，也极易发生药物输完后空气进入体内的危险情况，这样即不方便，对病人的身体也是非常不利的。鉴于这个问题，有人肯定回产生疑问：“能否发明一种可以自动监测药物剩余量并及时通知护士更换药物的装置呢”？通过这样的启发，我们小组的同学积极的思考，发现解决此问题的关键在于：
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）如何实现多人监测。
4）用那种方式传送信号更加稳定，更加可靠。
结合我们所学的专业知识，我们联想到无线电波是由发射点向四面八方传播，可以穿过阻挡物，而且可以传播到很远的距离，因此它的控制可以在很大区域和空间内实现，而且易于实现多路信号控制。为此，我们在前人研究的基础上探索出了一种可编程无线电遥控多通道开关系统的设计方法。实验表明，采用该方法设计的遥控开关系统控制方便，适用于含有较多受控电器的场合，可实现多路多功能控制。而药物监测端我们考虑到药物所受的重力是一个便于检测的物理量，也能很容易的转变为电信号传送，于是，我们决定本系统的前端数据采集器以弹簧作为模拟传感器，测出输液过程中的初值与终值的。将弹簧作为重力信号的传感装置，只要弹簧的拉伸程度达到了我们所设定的值时，两个触点就会接触，将发射电路接通，使其发送数据。再将执行换药提示的电信号传送给系统的中心控制芯片---单片机，经过单片机处理后，计算出需要换药的具体某一个病人的编码，从而准确的告知接受终端，为了更人性化的考虑，我们采用语音报床位和数码管提示，让结果一目了然，便于护士做出下一步行动，避免因繁忙和人为因素引起的错误。
2 系统总体设计方案
2.1 系统组成框图
输液无线自动监控系统（简称输液监控系统）的总体设计方案图（见图2.1），首先由前端数据采集器得到信号后，传送给无线发射模块PT2262，再由PT2262传送给接收模块PT2272。单片机与PT2272相连，则传来的信号则由单片机处理并驱动语音芯片报出床位号。
图2.1 系统组成方框图
系统简述
1 前端数据采集器
我们根据弹簧长度与自身受到的拉力在一定范围内成正比的原理，以
弹簧作为前端数据采集的模拟传感器，测出输液过程中的弹簧长度的
初值与终值。将药物重力差信号转换为弹簧长度差信号，弹簧所受的
拉力在药物逐渐减少的过程中也相应减小，从而弹簧的长度也随之变
短，当弹簧的拉伸程度减小到了我们所设定的值时，信号发射触点就
会接触，将发射电路接通，使其发送数据。
报警 无线接收 无线发送 数据接收端 PT2272 单 片 机 语音报警 ISD2560
前端数据
采集器
数据 发送端 PT2262
拉力弹簧：
图2.2 弹簧示意图
①弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)；弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：
k=(G×d4)/(8×Dm5×Nc)
② G=线材的钢性模数：
琴钢丝G=8000
不锈钢丝G=7300
磷青铜线G=4500
黄铜线G=3500
d=线径
Do=OD=外径
Di=ID=内径
Dm=MD=中径=Do-d
N=总圈数
Nc=有效圈数=N-2
③拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力：
初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度）
④拉力大小的计算：
1）对于弹簧所产生的弹力大小，可以应用胡克定律来计算它的大小，即在弹性限度内，弹簧的弹力的大小跟弹簧长度的改变量x成正比，有F=k·x。其中公式中的k为弹簧的劲度系数，它描述了弹簧本身的一种属性（软硬程度），它与弹簧的材料、长短和粗细有关。在数值上等于弹簧被压缩或伸长1米时弹簧所产生的弹力。
2）对于弹簧之外的一般弹力，应根据物体的运动状态，可利用平衡条件或牛
顿运动定律来计算拉力的大小。
3）线与物接触：拉力方向沿线拉伸方向。
2 病房报警信号发送终端
病房报警终端是连接在前端数据采集器上的无线数据发送装置，其数据输入口分别连接在前端数据采集起的两个触点上，这样就会向PT2262其中的设定好的数据口发送一个高电平，那么同时PT2262就会发送出编码，被调制在频率为315MHz 的载波上发送到PT2272去。
3 护士室监控终端
根据比较成熟的国内外语音电路情况，选取ISD2560，并根据ISD2560的内部结构接适当外部参数元件，ISD2560的时序和MCS51系列单片机兼容，其输入输出口可直接接单片机（AT89C51）的I/O口，并辅有模数两套控制，我们采用模数分开走线综合控制方针，这一方针通过试验可行并稳定。
为了配合PT2272的编码，并实现人性化的界面要求，采用3-8译码器译出去数据并通过发光二极管显示床位，达到提醒护士的目的，由PT2272的数据输出引脚直接连接3-8译码器（74LS138）的数据输入端，并提供74LS138的工作电压，74LS138的输出可驱动发光二极管，输出可直接接发光二极管，由它来表示床位号。
3 监控系统硬件电路设计
3.1 硬件电路的总体分布图
3.1.1 硬件电路模块分布图
本系统的硬件电路（见图3.1）主要由5大部分构成：PT2262信号发射电路，PT2272信号接收，单片机，ISD2560语音电路以及发光二极管显示电路。
图3.1 硬件电路分布图
3.1.2 主要器件的选取
①信号发射电路：
PT2262，拨码开关，SP 数据发射模块 ②信号接收电路：
PT2272，拨码开关，SP 接收模块，天线 ③主芯片电路：
89C51
④ISD2560语音电路：
ISD2560，LM386 ⑤发光二极管显示电路：
74LS138，发光二极管
PT2262 信号发射电路
PT2272 信号接收电路
单片机 ISD2560 语音电路
发光二极管显示电路
3.2 前端数据采集器的设计
3.2.1 前端数据采集器设计图
图3.2 前端数据采集器设计图
3.2.2 工作原理
前端数据采集器（见图3.2）的工作原理是在弹簧的拉伸中，其长度会发生变化，可以测出输液瓶装满液体和液体流完后的空瓶子之间的重量差，这样弹簧发生的形变而产生的距离差就可以形成一个模拟开关，只要其距离差为0，则无线信号发射电路会自动接通，发出报警信号。
3.3无线通信硬件电路各模块设计
3.3.1 PT2262/2272编译码原理
PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。 ① 首先介绍的是编码芯片PT2262：
它发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。
当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发
触片 1
触片2
输液瓶
弹簧
射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。
PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。
图3.3PT2262引脚图
图3.4 PT2262内部原理框图
表3.1 PT2262管脚说明表
名称管脚说明
A0-A11 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”，“1”，“f”（悬空）
D0-D5 7-8、10-13 数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vcc 18 电源正端（＋）
Vss 9 电源负端（－）
TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端
Dout 17 编码输出端（正常时为低电平）
表3.2 PT2262极限参数（Ta=25o
C ）表
参数 符号 参数范围 单位 电源电压 Vcc 2~15.0 V 输入电压 Vi -0.3~Vcc+0.3 V 输出电压 Vo -0.3~Vcc+0.3
V 最大功耗（Vcc=12V ） Pa
300 mW
工作温度 Topr -20~+70 o C 贮存温度
Tstg
-40~+125
o
C
表3.3 PT2262电气参数（除非特殊说明Tamb=25o
C VDD=12.0V ）表
② 下面介绍的是无线接收解码芯片PT2272：
解码电路采用编解码芯片组PT2262/2272中的解码芯片PT2272。该芯片内部有地址解码、振荡和系统定时、数据检测、同步检测、控制逻辑、译码逻辑电路。PT2272的A0~A7端是芯片的地址码设置端口，地址码就好比是一张身份识别的证书，只有接收端的地址码和发射端的地址码设置完全相同，输出端才有输出信号。
如果所接收到的信号地址码与本机地址编码相同，D0~D3输出与无线电发射系统所发射的相对应的开关信息给单片机电路，由单片机控制相应的开关电路动作。否则，解码芯片不解码，单片机电路不响应，开关电路保持原有的工作状态不变。
参数 符号 测试条件
最小值 典型值 最大值 单位 电源电压 Vcc
2 12 V 电源电流
Icc
Vcc=12V 振荡器停振 A0~A11开路 0.02 0.3 μA Dout 输出驱动电流
I OH
Vcc =5V ,V OH =3V
-3 mA Vcc =8V ,V OH =4V -6 mA Vcc =12V ,V OH =6V -10 mA Dout 输出陷电流
I OL
Vcc =5V ,V OL =3V
2 mA Vcc =8V ,V OL =4V 5 mA Vcc =12V ,V OL =6V
9
mA
图3.5PT2272引脚图
表3.4PT2272管脚说明表
名称管脚说明
A0-A11 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”，“1”，“f”（悬空），必须与2262一致,否则不解码
D0-D5 7-8、10-13 地址或数据管脚,
当做为数据管脚时,只有在地址
码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端
对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在
接收到下一数据才能转换
Vcc 18 电源正端（＋）
Vss 9 电源负端（－）
DIN 14 数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端
VT 17 解码有效确认输出端（常低），解码有效变成高电平（瞬态）
参数符号测试条件最小值典型值最大值单位
表3.5 PT2272电气参数（除非特殊说明Tamb=25o
C VDD=12.0V ）表
表3.6 PT2272极限参数（Ta=25o
C ）表
参数 符号 参数范围 单位 电源电压 Vcc -0.3~15 V 输入电压 Vi -0.3~Vcc+0.3 V 输出电压 Vo -0.3~Vcc+0.3
V 最大功耗（Vcc=10V ）
Pa 300 mW
工作温度 Topr -20~+70 o C 贮存温度
Tstg
-40~+125
o
C
③ PT2262/PT2272工作原理：
PT2262-IR 发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout 输出，通过发射天线发射出去。由图3.7的发射应用电路可以看出，在PT2262编码之后，要进行发射是必须要通过一个发射天线来进行的。同样的，在PT2272接收时，也是要通过一个接收天线来接收的。发射与接收天线在后两节中分别进行了介绍。
电源电压 Vcc
2 15 V 电源电流
Icc
Vcc=12V 振荡器停振 A0~A11开路 0.02 0.3 μA Dout 输出驱动电流
I OH
Vcc =5V ,V OH =3V
-3 mA Vcc =8V ,V OH =4V -6 mA Vcc =10V ,V OH =6V -10 mA Dout 输出陷电流
I OL Vcc =5V ,V OL =3V
2 mA Vcc =8V ,V OL =4V 5 mA Vcc =10V ,V OL =6V
9 mA 输出高电平 V IH 0.7Vcc Vcc V 输出低电平 V IL
0.3Vcc
V
图3.7发射应用电路
3.3.2 PT2262发射电路
图3.8 PT2262发射电路图
图3.8是PT2262构成4路发射电路，图中PT2262-IR的VCC是通过按键接通后向芯片供电，这样静态时，PT2262-IR并不耗电，特别适合是电池供电的场合。如果使用电源电压较低（如3V），二极管应选用低压差的型号（如1N60等）；如果使用5V以上的电源电压，二极管可选用的型号（如1N4148等）。那么，在我
们这个系统的电路中，则是使用了1N4148这种二极管，经过我们的测试，本系统的发射电路的电压设计为9V，超过了5V，则必须使用1N4148。
图3.9脉宽比较表
地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。
图3.10码字波形图
上面是我们从超再生接收模块信号输出脚上截获的一段波形，可以明显看到，图上半部分是一组一组的字码，每组字码之间有同步码隔开，所以我们如果用单片机软件解码时，程序只要判断出同步码，然后对后面的字码进行脉冲宽度识别
即可。图下部分是放大的一组字码：一个字码由12位AD码（地址码加数据码，比如8位地址码加4位数据码）组成，每个AD位用两个脉冲来代表：两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。
2262每次发射时至少发射4组字码，2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。
因为无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以程序可以丢弃处理。
无线数据传输广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF 智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。
在上一节中说到PT2262编码后需通过发射天线进行发射，下面就是对发射天线模块的详细介绍：
图3.11发射模块实物图
这是数据发射模块的电路图（见图3.12）：
图3.12数据发射模块电路图
SP发射模块主要技术指标：
通讯方式：调幅AM
工作频率：315MHZ/433MHZ
频率稳定度：±75KHZ
发射功率：≤500MW
静态电流：≤0.1UA
发射电流：3～50MA
工作电压：DC 3～12V
SP数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在－25～＋85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。
SP发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262或者SM5262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至DF数据模块的输入端即可。
SP数据模块具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V 时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9V时约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约60mA，空旷地传输距离700～800米，发射功率约500mW。当电压大于l2V时功耗增大，有效发射功率不再明显提高。这套模块的特点是发射功率比较大，传输距离比较远，比较适合恶劣条件下进行通讯。天线最好选用25厘米长的导线，远距离传输时最好能够竖立起来，因为无线电信号传输时受很多因素的影响，所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少，这点需要开发时注意。
SP数据模块采用ASK方式调制，以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零，数据信号与DF发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合，否则DF发射模块将不能正常工作。数据电平应接近DF数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效果。
SP发射发射模块最好能垂直安装在主板的边缘，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影响。SP模块的传输距离与调制信号频率及幅度，发射电压及电
池容量，发射天线，接收机的灵敏度，收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米，在有障碍的情况下，距离会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。
3.3.3 PT2272接收电路
图3.13 无线接收电路
在图3.13的电路中，我们使用单片机作为主芯片，在PT2272收到信号的同时，由17脚发出的高电平送给单片机的P2.7口，这时单片机就对PT2262发送来的数据进行处理。我们考虑到非锁存型小于L4锁存型的遥控距离，有时只有锁存型的一半甚至还不到，并且出现信号接收不稳定的现象，因为在非锁存状态下，遥控信号需要每秒同步30次左右，当单片机对其产生干扰或有其它突发信号干扰时，设备本身通电后产生的干扰会使遥控信号中断，从而使系统工作在一种跳跃的不稳定状态。所以在此电路中我们使用了锁存型的PT2272（L4），在接收到信号的同时数据有一段时间的保留。当发射信号消失时，PT2272的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。
PT2272的接收也同样需要接收天线模块来帮助完成：
图3.14无线接收模块实物图
这是数据接收模块的电路图（见图3.15）：
图3.15数据接收模块电路图SP接收模块主要技术指标：
通讯方式：调幅AM
工作频率：315MHZ/433MHZ
频率稳定度：±200KHZ
接收灵敏度：－106DBM
静态电流：≤5MA
工作电流：≤5MA
工作电压：DC 5V
输出方式：TTL电平
SP接收模块的工作电压为5伏，静态电流4mA，它为超再生接收电路，接收灵敏度为－105dbm，接收天线最好为25～30厘米的导线，最好能竖立起来。接收模块本身不带解码集成电路，因此接收电路仅是一种组件，只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用，这种设计有很多优点，它可以和各种解码电路或者单片机配合，设计电路灵活方便。
这种接收模块电路的优点在于：
1）天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。
2）输出端的波形在没有信号时比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，而不像其它超再生接收电路会产生密集的噪声波形，所以抗干扰能力较强。
3）SP模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。
4）采用带骨架的铜芯电感将频率调整到315M后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。可调电容调整精度较低，只有3/4圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。
5）另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决这些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变化。
SP无线数传模块开发注意事项：
SP模块必须用信号调制才能正常工作，与PT2262/2272配合使用，只要直接连接即可非常简单，因为是专用编码芯片，所以效果很好传输距离很远。
模块输出脚在模块内部通过一个上拉39K电阻到+5V，使用的时候需要考虑解码器件的输入阻抗。
SP模块还有一种重要的用途就是配合单片机来实现数据通讯，这时有一定的技巧：
1）合理的通讯速率
SP数据模块的最大传输数据速率为9.6KBs，一般控制在2.5K左右，过高的数据速率会降低接收灵敏度及增大误码率，甚至根本无法工作。
2）合理的信息码格式
单片机和SP模块工作时，通常自己定义传输协议，不论用何种调制方式，所要传递的信息码格式都很重要，它将直接影响到数据的可靠收发。
码组格式推荐方案：
前导码＋同步码＋数据帧
前导码长度应大于是10ms，以避开背景噪声，因为接收模块接收到的数据第一位极易被干扰（即零电平干扰）而引起接收到的数据错误。所以采用CPU编译码可在数据识别位前加一些乱码以抑制零电平干扰。
同步码主要用于区别于前导码及数据。有一定的特征，好让软件能够通过一定的算法鉴别出同步码，同时对接收数据做好准备。
数据帧不宜采用非归零码，更不能长0和长1。采用曼彻斯特编码或POCSAG码等，如下面的数据格式有一定检错功能（见图3.16）：
图3.16码元参考格式
3）单片机对接收模块的干扰
单片机模拟2262时一般都很正常，然而单片机模拟2272解码时通常会发现遥控距离缩短很多，这是因为单片机的时钟频率的倍频都会对接收模块产生干扰，51系列单片机工作的时候，会产生比较强的电磁辐射，频率范围在9MHZ-900MHZ，因此它会影响任何此频率内的无线接收设备的灵敏度，解决的方法是尽量降低CPU 晶体的频率。测试表明：在1M晶体的辐射强度，只有12M晶体的1/3，因此，如果把晶体频率选择在500K以下，可以有效降低CPU的辐射干扰。另外一个比较好的方法是：将接收模块通过一个3芯屏蔽电缆（地，+5V，DATA，屏蔽线的地线悬
简易温度监控电路设计报告
华北科技学院课程设计报告 简易温度监控电路设计报告 一、设计要求 (1)当水温小于50℃时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热； (2)当水温大于50℃，但小于60℃时，H1加热器打开，H2加热器关闭； (3)当水温大于60℃时，H1、H2两个加热器同时关闭； (4)当水温小于40℃，或者大于70℃时，用红色发光二极管发出报警信号； (5)当水温在40℃～70℃之间时，用绿色发光二极管指示水温正常； (6)电源：220V/50HZ的工频交流电供电。 二、设计作用、目的 设计并制作一个温度监控系统，用温度传感器检测容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定范围之内。 三、设计的具体实现 1.系统概述 设计思路：系统主要要求将温度信号转化为电压信号，再将其转化为控制信号，从而对外部加热电路进行控制，从而自动的调节水温。 设计方案：采用热敏电阻根据温度的变化来引起电压的变化，再利用比较运算放大器与设置的温度值所对应的电压进行比较，输出高电平或低电平从而对控制对象进行控制。其可分为三大部分：测温电路，比较显示电路，控制电路。
华北科技学院课程设计报告 图1 温度控制系统组成图 由上面的拓扑图可知，本温控系统主要由三部分组成，分别是测温部分,根据所测量 的温度与给定值进行比较部分，比较后的得出的信号返至加热部分，得以让加热部分调控水温，达到对水温控制的目的，同时也反应到显示部分，让其正确的表达温度的状态。 系统工作原理：想要让系统正常稳定地工作，必须要有一个关于温度的准确信号值，为了使信号输出误差很小，可以选用桥式测压电路，这样可以得出稳定的与温度相对应的电压值。关于运放的选用可以使用LM324或者TL082。关于比较部分可以用电位器来调节上下限电压，通过电压的不同来开关三极管，以达到使绿色和红色二极管根据不同温度亮灭的目的。同时也可根据第一部分输出的电压通过运算放大器的放大来控制继电器以达到控制外电路的目的。通过对电路的通盘考虑，使用LM324比较容易实现第一部分的功能，同时根据采购的局限，正热敏电阻可以使用50Ω的滑动变阻器代替，至于继电器和外部电路，可以用二级管将其代替，用二极管的亮灭来表示其是否正常工作，这样安排可以节省电路板的使用空间，而且可以有效且方便地调试工作。 比较部分 给定值 加热部分 水温 测温部分 显示部分
(完整word版)温度监测系统设计仿真与实现
实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日
目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21)
目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198)
1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃
智能输液系统开题报告
重庆理工大学 毕业设计（论文）开题报告 题目智能医用输液系统的设计 二级学院电子信息与自动化 专业测控技术与仪器班级 112070302 姓名石海峰学号 11207030219 指导教师陈鸿雁系主任王先全 时间 2016年1月15日
1、本课题的研究目的及意义 随着智能化控制研究的不断发展，自动化临床设备的研究日益成为医疗器械发展的一个重点，因而设计一种智能输液管理系统实现对输液过程的全程监控是医学发展的必然趋势。本文以远程监控实现输液实时监测为目标，通过下位机采集各床位患者的输液信息，再以无线的方式将数据传达至上位机，实现输液数据的实时显示和存储，以及在特殊情况下的报警等功能。单片机输液点滴速度控制的发展在今和未来将成为医疗设施发展的趋势，毕竟，单片机凭着优越的性价比，与以往的点滴滴速控制系统相比，其单片机价格便宜，操作易于实现，而且对滴速的控制要求精度也较高。再者，单片机操作多机控制系统，还可减轻工作人员的压力，提高医护人员的工作效率。在人为控制下有时候如不小心将会为安全设施带来很大的麻烦，而且人工控制滴速精度也很难掌握，而使用单片机设计只要在设计时考虑周到，运行起来就不会带来这种问题了，因此，单片机滴速控制系统将在医疗中得到广泛应用。医疗事业的发展是顺应科学技术而发展的，医疗的安全问题更离不开科学，把高科技应用到医疗事业中来是对医疗事业的一大促进与补充 2、本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析 任务要求：用单片机系统和传感器设计医用智能输液系统，该系统具有液滴检测电路，液速控制电路，报警电路、数据存贮、历史数据记录等功能。 实现目标的可行性分析： （1）掌握红外传感器的测量原理，通过红外收发二极管来监测液速。 （2）掌握步进电机的工作原理，通过步进电机来控制输液速度。 （3）掌握串口通信方式，实现一个上位机与多个下位机通信来控制整个输液系统。 （4）掌握单片机开发原理及程序编写，完成系统软件部分设计以实现各个要求。
智能输液监控系统的设计毕业设计
本科毕业设计 说明书 智能输液监控系统 的设计 燕山 大学 里仁 学院 2016年 06月
本科毕业设 计说明书 智能输液监控系 统的设计 学院： 里仁学院 专业 学生姓名： 学 指导教师： 侯培国 答辩日期：2016 年6月19日
任务书燕山大学毕业设计(论文)任务书 学院：电气工程学院专业(方向)：仪器科学与工程系
注：周次完成内容请指导老师根据课题内容自主合理安排。
摘要 本设计是基于目前输液过程存在这样或那样的医疗隐患而设计的一套智能输液监控系统。通过对控制芯片、传感器、通信方式以及点击应用比较与分析，选择出了各部分的 最优方案。其中，输液检测部分本设计选择的是HX711称重传感器，通过对剩余的液量的重量来判断输液是否完成，以及反馈给护士台，使护士台做出一系列反应。如果输液完成，会发生报警。本系统包括下位机和上位机软件设计两大部分,下位机主要功能是把输液病人的信息传送到护士站,能够进行良好的通信。硬件发送电路板用在病人端，是以 STC89c52RC控制芯片设计的，并辅以必要的外围电路，实现液滴检测，声光报警、数码 显示等功能，再通过nRF2401无线传输模块把数据传输出去。接收板与上位机进行连接并放在护士站，接收板接收数据后通过接口把数据直接传送到上位机。上位机远程监控平 台可以与输液监控器无线组网，同时实现对多台监控器的监控和管理。医护人员可以随 时观察到每个病人的输液情况,一旦出现异常状况,护士可以及时处理。输液结束报警,护士及时拔针或换药,避免血液回流。 关键词：单片机STC89C52RC，hx711称重传感器，上位机，报警
温度检测系统设计报告.(DOC)
计算机硬件（嵌入式）综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作
一．系统概述 1. 设计内容 本设计主要从硬件和软件部分介绍了单片机温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节，该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度，采用4位LED 显示管实施信息显示。 AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括：系统概述、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、部分软件设计及主要技术性能参数。 2. 元器件选择 单片机AT89S52：1个 22uF电容：2个 电阻：1个 万能板：1个 杜邦线：若干 单排排针：若干
DS18B20温度传感器：2个 4位LED显示管：1个 二．软件功能设计及程序代码 1.总体系统设计思想框图如下： 单片机应用 软件调试 软件编程 系统测试和调试 系统集成 硬件调试 选择单片机芯片 定义系统性能指标 硬件设计 2.主程序流程图 3.DS18B20数据采集流程图
4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1);
智能液体点滴监控系统的设计
智能液体点滴监控系统的设计 智能液体点滴监控系统的设计 摘要：本监控系统采用多机通信，一个主站控制多个从站和主机之间的数据传输，并采用光电技术检测液体点滴的速度。单片机控制步进电机带动蠕动泵实现对滴速的控制，软件根据检测结果实现对控制电路的自适应调节，通过按键或上位机软件实时设置点滴速度、输液量及床位号，输液结束或输液速度发生异常时，从站使用发光二极管和蜂鸣器报警，并将报警信号通过串行口传送至主站，主站通过监控软件和蜂鸣器实现声光报警。实验证明本系统具有电路简单、检测精度高、响应速度快等优点。关键词：红外发射对管；蠕动泵；步进电机；AT89C51；点滴智能液体点滴监控系统主要应用在静脉输液以及化学医学领域实验中需要精确滴定的场合[1]。本装置可以实现对液体点滴滴速的控制与检测，控制范围为每分钟30～120滴，控制精度为±2滴，还可以在药液不足及输液不畅时自动报警，并停止输液。1系统总体方案因为医用，所以任何与瓶中液体有接触的设计方案都是不可行的，所有传感器和控制器只能固定于输液的外部。具体设计方案。 (1)点滴检测：要求系统能够正确及时地探测下落的点滴数。通过红外发射对管实现对点滴速度的检测。(2)控制器：实现对传感器输出信号的采集来计算点滴速度，通过对滴速的计 算和设置数值的比较来控制电机的转速，从而实现闭环控制。通过计算输液量来判断输液是否正常。(3)机械传动控制：包括机械传动和控速，兼顾稳定性、精确性、可操作性、廉价。(4)实时显示、报警：包括实时显示电路、报警电路和按键电路，兼顾实用性、可操作性、廉价且满足设计要求。 2电路实现2.1滴速测量本设计采用直射式光电传感器（红外对管）来实现点滴速度的检测。利用一个具有一定硬度且反射性很差的塑料管，把红外对管分别装在两侧，水滴从两管之间 通过，有液滴滴下时，下落的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的发散作用，可使接收管导通或截止。约外对管测速示意图。 图2中比较环节采用LM393实现，红外接收管与LM393的反相输入端相连。当无水滴下落时，红外接收管接收到红外线照射，此时红外接收管的压降最低，LM393反向输入端的电位也最低，调节同向输入端的电位，使之略大于此时的反向输入端电位，使其输出高电平。当有水滴下落时，红外线被水滴折射或遮挡，红外接收管上的压降增大，LM393反向输入端电位升高，大于同向输入端的电位，输出低电平，从而触发单片机的外部中断。2.2机械传动控制的设计对于机械传动部分的设计，这些有滑轮方案、拉绳索方案、注射泵方案等，但这些方案或是装置变复杂，或者成本太高均不可取。本设计在确保测量精度的同时，以降低成本并简化电路为原则，采用指状蠕动泵和步进电机来实现。单片机控制步进电机带动蠕动泵实现对滴速的控制，软件根据检测结果实现对控制电路的自适应调节，通过按键或上位机软件实时设置点滴速度。在本系统中，蠕动泵采用的是二相式步进电机，结合实验数据得出步进电机每旋转360°为蠕动泵一个周期，滴下3个水滴。步进电机步距角为1.8°，为提高精度，在此使用四相八拍脉冲信号驱动电机工作。此时一个脉冲周期为7.2°，即经过50个脉冲周期即可旋转一周。2.3显示电路单片机STC10F04XE的I/O口可配置为双向I/O，不仅可以像普通51单片机一样输送电流，而且可以向外提供20mA的上拉电路[2]。这就使得驱动数码管变得更为简单。本设计使用共阳数码管，4个选位端输入电流，电流从8个段码经过8个330Ω的限流电阻流入单片机。2.4报警电路报警电路。根据储液瓶容量，通过软件计算出一定容量的输液瓶中的液滴滴数，当输液完成时蜂鸣器发出警报。
智能输液系统设计方案
智能输液系统设计方案 智能输液监控管理系统是一套集信息化、智能化、数字化为一体的输液管理平台。系统在不改变原有输液方式的基础上，应用自主知识产权，创新了输液管理模式，实现了输液的集中监控、量化管理和规范服务。减轻了医护人员的工作强度、解决患者输液过程中的焦虑和烦恼，是输液管理及临床护理模式上的一次变革，提升了现代化信息化管理水平。 目录 1.智能输液监控管理系统概述 2.智能输液系统方案架构划分 3.智能输液系统方案应用案例 1.智能输液监控管理系统概述 1.智能输液监控管理系统是针对医疗机构和患者而设计的。由智能输液监控站、智能输液监控无线网络终端、智能输液监控器、智能移动终端等几部分组成。 2.系统终端通过无线射频技术逐次扫描各床
位的输液监控器，输液监控器能智能判断输液的开始值、输液余量、流速、剩余时间并记录，并在主机软件界面、移动护理终端、护士PDA及智能护士腕表上警报显示（提示并警报）。3.显示界面带有自动语音提醒功能和错误警报功能，护士只要看界面显示屏右侧刻度区内的病床号即可判断输液即将结束的病床有哪些；并且输液过程中发生的流速过快、过慢、滴停、结束、病人离开状态等均能在主站及各终端警报提示。4.在主站显示的输液信息，还可以通过医院WIFI网络实时同步到护士随身携带的移动终端上，便捷方便，可视化高。更可让医院管理者在任何医院网络终端查看任意科室的实时输液治疗状态及历史记录。英唐众创技术公司开发的这整套系统通过输液监控器（床边机）收集病人的输液信息，通过无线射频网络传输到主站、护士站电脑、PDA以及护士腕表等显示终端上。可以帮助护士实时监控病人输液状况，使病人输液可以高枕无忧。
温度监测报警系统设计报告
目录 一、设计任务与设计要求 (1) 二、设计原理 (1) 2.1 主要硬件介绍 (1) 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 (1) 2.1.2 AT89C51单片机芯片 (3) 2.2 系统原理结构 (3) 三、设计方案 (4) 3.1 硬件部分 (4) 3.1.1 温度测量模块 (4) 3.1.2 LED数码管显示模块 (4) 3.1.3 按键模块 (5) 3.1.4 系统整体结构仿真图 (5) 3.2 软件部分 (5) 3.2.1DS18B20传感器程序 (5) 3.2.2键盘读取及确认程序 (7) 3.2.3DS18B20操作流程图 (8) 四、调试与性能分析 (9) 4.1 proteus仿真结果 (9) 4.2实物测试 (9) 4.2.1正常情况 (9) 4.2.2报警状态 (10) 五、心得体会 (10) 六、成品展示 (11) 七、附录部分 (12) 附件一、电路设计原理图 (12) 附件二、系统设计原始代码程序 (13)
一、设计任务与设计要求 本设计主要利用单片机AT89C51 芯片和以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20相结合来实现装置周围温度的采集，其中以单片机AT89C51 芯片为核心，辅以温度传感器DS18B20和LED数码管及必要的外围电路，构成一个结构简单、测温准确、具有一定控制功能的温度监视警报装系统。 功能要求： 添加温度报警功能，通过4个按键来设置温度的上下限值，当用DS18B20 测得的温度不在所设置的温度范围内，蜂鸣器开始鸣报。 二、设计原理 2.1 主要硬件介绍 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 DS18B20 数字温度传感器提供9~12 位摄氏温度的测量，拥有非易失性用户可编程最高与最低触发点告警功能。DS18B20 通过单总线实现通信，单总线通常是DS18B20连接到中央微控制器的一条数据线（和地）。它能够感应温度的范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃的测量的精度是±0.5℃，而且DS18B20 可以直接从数据线上获取供电（寄生电源）而不需要一个额外的外部电源。 DS18B20 使用DALLAS 独有的单总线（1—wire）协议使得总线通信只需要一根控制线，控制线需要一个较小的上拉电阻，因为所有的期间都是通过三态或开路端口连接在总线上的（DS18B20 是这种情况）。在这种总线系统中，微控制器（主器件）识别和寻址挂接在总线上具有独特64 位序列号的器件。因为每个器件拥有独特的序列号，因此挂接到总线上的器件在理论上是不受限制的，单总线（1-wire）协议包括指令的详细解释和“时隙”。这个数据表包含在单总线系统（1-WIRE BUS SYSTEM）部分。DS18B20 的另外一个特征是能够在没有外部供电的情况下工作。当总线为高的时候，电源有上拉电阻通过DQ 引脚提供，高总线信号给内部电容（Cpp）充电，这就使得总线为的时候给器件提供电源，这种从单总线上移除电源的方法跟寄生电源有关，作为一种选择，DS8B20 也可以采用引脚VDD 通过外部电源给器件供电。 DS18B20 引脚定义： (1) GND为电源地； (2) DQ为数字信号输入/输出端； (3)VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 图2.1.1 DS18B20 引脚排列图
温度监控系统设计实验报告
温度监控系统设计
引言：温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、 建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括温度采集模块，单片机最小系统，显示模块，按键控制模块，报警模块和指示模块六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 方案设计：总体设计方案采用AT89C52单片机作控制器，温度传感器选用DS18B20来设计数字温度计，系统由6个模块组成：主控制器、测温电路、显示电路、报警电路、控制电路及指示电路。主控制器由单片机AT89C52实现，测温电路由温度传感器DS18B20实现，显示电路由4位LED数码管直读显示,，报警系统由蜂鸣器和发光二级管构成，控制电路由按键构成，指示电路由发光二极管组成。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，并且加有报警装置，超过温度可发出警示，还可以调整报警温度。该设计控制器使用单片机AT89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以I/O传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 实验目的和要求： 1.学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 3.掌握矩阵式键盘的原理及使用方法。
医院输液监控系统设计——毕业设计
毕业设计说明书医院输液监控系统设计 2013 年 6 月
摘要 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 ABSTRACT This paper deals with a control system for liquid- dropping based on 51 single chip microcomputer. For using conveniently，displaying directly, controlling intensively, alarming by sending out sound .This system can be widely used in the hospitals.To accelerate the process of automatic or half- automatic realizing for the medicine- appliance . The main research results:(1) It realizes the measurement circuit collection liquid corresponding droplet velocity,which compared with the droplet velocity settings,display the drop rate, residual infusion time;Can control the transfusion speed automatically; Ability to communicate with host computer;Put the transfusion process information into nurse's duty room; When the infusion time remaining to a certain time, automatic alarming, or if something is happened,it is also can alarm through the corresponding device.this is fill the gaps in the hospital transfusion system in detail research,and have great significance to establish a complete analysis of the overall structure. (2)Through theoretical analysis, demonstrated the principle of each part of the transfusion system and the specific design, a good explanation of the basic content of all design hospital infusion system.(3) The system can let the medical staff in the control room (station) to change under different fluid infusion (slave), can also go directly to the transfusion room directly change the infusion state (from the station directly control), to understand the process of the transfusion patients, promptly notify the processing will be done soon infusion.The above results provide rich information for design and control of droplet device process of the system. Key words: The 51 single chip microcomputer, Hospital infusion system, infusion monitoring ,stepper motor
基于光电技术智能输液监控系统设计
基于光电技术智能输液监 控系统设计 Newly compiled on November 23, 2020
第29 卷第5 期核电子学与探测技术Vol. 29 No. 5 2009 年9 月Nuclear Electronics & Detection T echnology Sep. 2009 基于光电技术智能输液监控系统设计 陈宇1, 王玺2 ( 1. 郑州航空工业管理学院电子通信工程系, 河南郑州450015; 2. 遵义医学院基建处, 贵州遵义563003) 摘要: 目前, 中小型医院在进行输液治疗时, 都是采用人工调整滴速, 这种方式不够准确和方便, 并且输液异常、结束时也不易被及时发现, 这些因素都会造成医疗事故的发生, 而通过布设线缆实现滴液监控耗费人力物力。针对这一问题, 基于光电技术、单片机技术、无线通信技术等研究设计了一套分布式智能输液监控系统, 采用光电调制解调技术实现液滴速度及滴液高度的测量, 单片机实现输液速度计数和显示, 通过键盘实时设定点滴速度, 并通过控制步进电机控制点滴速度, 输液结束时自动报警提示。系统网络通信较好, 可有效消除了环境光干扰, 具有检测精度高, 响应速度快等特点。详细介绍了智能输液现场监控子站软硬件设计。 关键词: 光电检测; 单片机; 步进电机; 输液监控 中图分类号: T P274 文献标识码: A 文章编号: 0258 0934( 2009) 05 1149 06
静脉输液是临床医学中常用的辅助医疗手段。[ 1] 医院在对病人进行输液治疗过程中, 需要根据输液的药物和患者病情选择合适的静脉输液滴流速度。目前, 对静脉输液的监控普遍采用人工方式, 由护士调节点滴流速, 输液结束, 如无陪护或医护人员及时换药或拔针头, 将会出现空气进入血管内形成空气栓塞、凝血堵针头等情况。轻则延误治疗, 重则发生严重医疗事故。 目前, 临床上使用的国内外生产的自动输液器大多是蠕动泵式单立输液器, 一般只有堵液报警和总量完成报警等功能, 不具有集中监控单位输液量的功能; 部分医院采用以病人求救线作为CAN 总线[ 2] 实现分布式输液监控系统设计取得了一定的成效, 但绝大多数中小医院特别是社区医院缺少此类设备。因此, 本文收稿日期: 2008 07 09 作者简介: 陈宇( 1978- ) , 男( 汉族) , 河南郑州人, 郑 州航空工业管理学院机电工程系讲师, 硕士研究生, 主 要从事电子通信工程教学与科研工作。 针对这些问题, 基于光电技术、调制解调技术、单片机技术、无线网络传输技术和模糊控制技术, 研究设计了一套分布式智能输液监控系统, 系统能够实现现场键盘或上位PC 机对点滴输液速度的自动检测控制, 利用单片机实时调整液滴速度和LED 数码显示屏实时显示, 实时监测储液瓶药液高度, 当液位超过警戒值时, 本地和医护办公室同时报警并显示床位号。 1 系统总体方案 系统由上位PC 主机、监控接收总站节点、现场监控子站节点等模块组成。通过无线传输模块将各监控子站节点连接成一个分布式网络。系统结构如图1所示。 本系统通过红外发射、接收传感器完成点滴瓶内液位高低及滴斗滴速的采集, 由单片机AT 89C51 为核心组成的现场监控子站完成对采集数据的分析与处理。按照设定值要求实时控制步进电机以保证滴液速度, 若瓶内液位低于设定值时, 自动启动报警音乐, 提示医护人员换药或拔针。各监控现场控制器通过无线传输 图 1 系统结构框图芯片nRF401 实现与控制总站的数据通信, 控制总站核心控制器AT 89C51 与上位机通过USB 接口连接。上位机采用普通PC 机, 使用USB 适配器PDIUSBD12, 使上位PC 机具有USB 接口通信功能。通过USB 通信适配器与工作总站相连, 进行信息交换, 负责进行整个系统的监视管理。工作总站控制器接收上位PC 机的各种操作控制命令和设定参数; 各现场控制器实时采集各模拟量输入通道值, 控制信号。上位PC 机实时监视各点滴吊瓶内药液高度及滴斗点滴速度, 并可进行现场滴速的实时控制。系统以A T89C52 单片机为监控节点控制器, 将其与现场滴液检测、液位检测、报警电路、显示电路、键盘电路等相连, 构成监控网络中的一个智能节点; 并控制由nRF401 无线收发芯片及外围电路构成的无线通信系统进行数据传输, 将控制总站与各现场监控节点相联, 实时监控各设备状态, 并可实现监控方案下载更新, 无需另外布线, 整个系统结构简单, 大大节省了传统网络控制系统建设带来的人力物力的消耗。由于文章篇幅有限, 文章仅对现场监控子站控制部分进行分析介绍。
基于单片机的温度控制系统设计报告
智能仪器仪表综合实训 题目基于单片机的温度控制系统设计 学院 专业电子信息工程 班级 (仪器仪表) 学生姓名 学号 指导教师 完成时间:
目录 一、系统设计---------------------------------------------------------第 1 页 （一）系统总体设计方案----------------------------------------------第1 页（二）温度信号采集电路选择和数据处理--------------------------------第3 页（三）软件设计------------------------------------------------------第3 页二、单元电路设计-----------------------------------------------------第 5 页 （一）温度信号采集电路----------------------------------------------第5 页（二）步进电机电路------------------------------------------------- 第5 页（三）液晶显示模块---------------------------------------------------------- 第6 页（四）晶振复位电路--------------------------------------------------第7 页三、总结体会--------------------------------------------------------------------------------------第7 页 四、参考文献-------------------------------------------第8 页附录：程序清单------------------------------------------第8 页
临床操作指导：输液监控系统
提供安全、快速、简捷、有效的输液监控解决方案1：安装方案系统几乎不需要安装，输液监控器为便携式，护理人员可直接卡装在输液管上。监控器内置安全无污染的聚合物锂电池供电，无线射频通讯（MJY-01A型），对外无任何引线，可以方便到病人和已往一样携带输液瓶去洗手间。射频网路中继器和射频网络管理机可用一个膨胀螺栓挂装在走廊的墙上或直接放入走廊吊顶里，就近接入交流220V电源。LED显示屏只需要两个膨胀螺栓来固定在墙上，就近接入交流220V电源。通讯网络采用无线射频技术，无需布线，整个系统在安装过程中不影响医院的正常运营。 2：调试方案地址设定：射频网络中继器、射频网络管理机：用面板上的键盘设定。便携式输液监控器：用射频网络中继器随机附带的设定线连接射频网中继器和便携式输液监控器操作中继器键盘设定。地址设定后即使在停电的情况下设定值不会丢失，可永久有效。可多次对地址进行更改和设定。 3：运行：地址设定后系统自动运行。 4：使用操作方案使用过程中护理人员只需操作便携式输液监控器上的一个按钮，打开或者关闭输液监控器即可，简捷优化的系统操作方案让用户使用更为方便。 5：维护方案除了定期（3个月）对便携输液监控器充电，无需维护。超低功耗的便携输液监控器极大的降低了充电维护工作量。可充电的方案与干电池供电比较，大大降低了运营维护成本，提高了系统稳定性。 MJY-02B型射频网络管理机输液监控器特点：体积小，功耗低，安装方便。 工作方式：可设定为主从两种工作方式。主工作方式作为系统唯一的主机对射频网络统一管理。从工作方式在网络结构上类似于中继器一样的工作站，作为扩展大屏幕显示器或者作为一台就地报警设备。一个系统必须有一台主工作方式的射频网络管机。 管理节点数：250个主要功能：管理射频网络中继器和从工作方式下的射频网络管机。显示输液完毕信息、通讯质量监测及通讯故障声光报警、输液完毕声光报警。可驱动大屏幕LED 显示屏。 与大屏幕LED显示屏通讯接口：RS232供电电源：交流220伏功耗：0.5W外形尺寸： 53X27X103mm重量：195g MJY-01型/MJY-01A型便携式输液监控器晋并食药监械（准）字2008第1560009号型号说明：MYJ-01型没有射频通讯功能，适合于单机使用。MJY-01A型有射频通讯功能，是输液监控系统的组成部分。 特点：超小体积，超低功耗，超轻，操作方便（一键操作），功能强大。 功能：实时监控输液过程中输液管内药液液位，当输液完毕时电子夹紧装置自动关闭液体，避免回血；输液完毕后电子夹紧装置自动定时动作使滴壶内剩余液体下滴数滴流过输液针头，避免针头凝血，护士可不必立即更换液体；电池欠压检测、通讯故障声光报警（MJY-01A 型）。 通讯：可与我公司生产的射频网络中继器通讯（MJY-01A型）。 电池：绿色环保聚合物锂电池。 安装方式：卡装在输液管上。 定期充电周期：在输液量不大于500瓶（袋）液体的情况下每3个月充电一次。闲置情况下最长一年充电一次。
医用远程自动输液监控系统设计报告
医用远程自动输液监控系统设计报告
1 绪论 1 本项目的提出及研究意义 当人前进的脚步迈入电子领域的那一刻，就预示着一个新时代的来临，预示着人类将逐渐脱离全手工的劳动方式，预示着全球智能化的发展方向和趋势。 目前，国内外均开始关注“以人为本”这种思想，越来越多的商品也秉承这一制造和销售理念，人类的生活在科技的飞速发展中得到不断的改善，从国外的智能化房屋，到国内逐渐兴起的智能化小区，我们生活水平正在悄然的与“智能化”这个名词与日具进，以往大多被用于工业生产的智能系统也逐渐以崭新的面貌走到我们身边，越来越丰富的智能化用品出现在世面上，人们对“生活智能化”的关注告诉我们，下一个时代，将是一个智能产业飞速发展，多元应用，空前繁盛的时代。 或许，你有过这样的认识，在医院中，输液是大多数病症需要的治疗方式，而因输液带来的问题也是经常出现的，这也影响到了病人的身体健康。由于医院中护士的工作繁忙,再加之疲劳，就可能不能很好的监护病人的输液情况，这就需要病人自己或其家人随时都要注意输液情况，这样一来，就使得病人以及病人家人为此而不能很好的休息，其家人也得要耽误大量的时间来监护病人。然而，即使在有人护理的情况下，病人与护理人员在长时间的等待之中也极易疲劳，也极易发生药物输完后空气进入体内的危险情况，这样即不方便，对病人的身体也是非常不利的。鉴于这个问题，有人肯定回产生疑问：“能否发明一种可以自动监测药物剩余量并及时通知护士更换药物的装置呢”？通过这样的启发，我们小组的同学积极的思考，发现解决此问题的关键在于： 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）如何实现多人监测。 4）用那种方式传送信号更加稳定，更加可靠。
嵌入式系统课程设计汇本(温度检测报警系统)
嵌入式系统课程设计 ： 班级： 学号：
目录： 一．系统要求 二．设计方案 三．程序流程图 四．软件设计 五．课程总结与个人体会
一、系统要求 使用STM32F103作为主控CPU设计一个温度综合测控系统，具体要求： 1、使用热敏电阻或者部集成的温度传感器检测环境温度，每0.1秒检测一次温度，对检测到的温度进行数字滤波（可以使用平均法）。记录当前的温度值和时间。 2、使用计算机，通过串行通信获取STM32F103检测到的温度和所对应的时间。 3、使用计算机进行时间的设定。 4、使用计算机进行温度上限值和下限值的设定。 5、若超过上限值或者低于下限值，则STM32进行报警提示。
二、设计方案 本次课程设计的要使用STM32F103设计一个温度测控系统，这款单片机集成了很多的片上资源，功能十分强大，我使用了以下部分来完成课程设计的要求： 1、STM32F103置了3个12位A/D转换模块，最快转换时间为1us。本次课程设计要求进行温度测定，于是使用了其中一个ADC对片上温度传感器的部信号源进行转换。当有多个通道需要采集信号时，可以把ADC配置为按一定的顺序来对各个通道进行扫描转换，本设计只采集一个通道的信号，所以不使用扫描转换模式。本设计需要循环采集电压值，所以使用连续转换模式。 2、本次课程设计还使用到了DMA。DMA是一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和储存器之间利用系统总线直接读写数据，不需要微处理器干预。使能ADC的DMA接口后，DMA控制器把转换值从ADC 数据寄存器(ADC_DR)中转移到变量ADC_ConvertedValue中，当DMA 传输完成后，在main函数中使用的ADC_ConvertedValue的容就是ADC转换值了。 3、STM32部的温度传感器和ADCx_IN16输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压值转换成数字值。STM部的温度传感器支持的温度围：-40到125摄氏度。利用下列公式得出温度 温度(°C) = {(V25 - VSENSE) / Avg_Slope} + 25 式中V25是 VSENSE在25摄氏度时的数值（典型值为1.42V） Avg_Slope是温度与VSENSE曲线的平均斜率（典型值为4.3mV/C） 利用均值法对转换后的温度进行滤波，将得到的温度通过串口输出。
温度监控系统的设计代码
#include
unsigned char adre[2]; }adresult; extern unsigned int delay; unsigned int temp; unsigned int y; unsigned char receive; unsigned char a; extern unsigned char rxbuf[]; unsigned char temph; unsigned char templ; extern unsigned char i; //****************************** void PROCDIANPIN() { ADCON0=0X89; ADCON1=0X84; ADIF=0; ADGO=1; for(delay=0x8ff;delay>0;delay--) asm("nop"); while(ADIF==0) { asm("clrwdt"); } asm("clrwdt"); ADIF=0; adresult.adre[0]=ADRESL; adresult.adre[1]=ADRESH; if((adresult.y1<=0x204)&&(adresult.y1>=0xD9)) { temp=0x10; for( y=0x204;adresult.y1<=y;adresult.y1=adresult.y1+0x07) { temp++; if(temp==0x1a) temp=0x20; if(temp==0x2a) temp=0x30; if(temp==0x3a) temp=0x40; if(temp==0x4a) temp=0x50; if(temp==0x5a) temp=0x60; if(temp==0x6a) temp=0x70; if(temp==0x7a) temp=0x80; if(temp==0x8a) temp=0x90; if(temp==0x9a) temp=0x100;