基于单片机的智能输液控制系统设计

　　0 引言

　　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。

　　1 系统总体设计

　　系统由主、从站(或上位机和下位机)构成，核心控制器件是单片机。主站由数据通信单片机组成，从站由数据处理单片机和数据通信单片机组成。主要包括四个设计模块：a.从站数据采集电路，包括液滴信号的采集和输毕信号的采集;b.从站数据处理电路，包括实时数据的显示、处理及控制;c.从站数据发送部分电路，包括数据处理单片机与数据发送单片机之间的串口通信及数据发送单片机与无线发射模块PTR8000之间的SPI通信;d.主站数据接收部分电路，主要为主站无线接收模块PTR8000与单片机之间的SPI通信及单片机通过RS232接口与PC机之间的通信。系统设计如图1所示。

　　2 硬件设计

　　2.1 主站设计

　　主站主要实现数据的无线接收，并将数据以串口形式传送至PC机储存。PC机接数据并实时显示床位号、输液速度、报警信息等。主站以单片机作为无线模块PTR8000的控制器，且控制1602液晶屏显示相关通信信息。电路如图2所示。

　　2.2 从站设计

　　2.2.1 从站硬件电路组成

　　根据系统总体设计方案及实际功能需求，把从站作为设计重点，功能细化后硬件电路包括AT89S52单片机最小系统电路、液滴检测电路、输毕检测电路、键盘电路、12864LCD接口电路、1602接口电路、共阴双8数码管显示电路、指示灯电路、声光报警电路、无线收发接口电路、步进电机控制电路、RS232接口电路等。其中，液滴和输毕信号主要采用红外收发二极管来采集，信号经过整形电路处理后送至单片机的外部中断接口;采用步进电机作用微控装置压迫输液软管的松紧程度来实现自动控制液滴速度的目的。从站设计框图，如图3所示。

　　2.2.2 信号采集电路的设计

　　信号采集处理电路如图4所示，若测试时检测液滴的电压差信号过小，可在比较器前加上一级差动放大电路增大检测的可靠性。由信号采集电路原理图可以看出，当瓶内药液液面在光路之上时(或液滴滴落切断光路)，红外接收二极管Receivel不能接收到红外发射二极管Sendl发出的光，从而Receivel截止，晶体管也截止，OP07输出端为高电平：当瓶内药液液面逐渐下降至光路附近时(或没有液滴滴落时)，红外接收二极管Receivel能接收到红外发射二极管Sendl发出的光，从而Receivel导通，晶体管导通，OP07输出低电平，此时对单片机产生外部中断，驱动相应电路发出报警信号，通知医护人员及时采取措施，从而达到采集数据及控制报警的目的。系统从站电路如图5所示，原理图上半部分为数据采集部分，下半部分为数据通信部分。