输液点滴自动呼叫系统的设计

编码：作品名称：输液点滴自动呼叫系统的设计学校全称：菏泽学院申报者姓名：指导教师：类别：□实验方法研究（A类）□自制实验教学仪器（B类）□物理量智能化测量（C类）□实验模拟与仿真（D类）实用创新（E类）山东省第三届大学生物理科技创新大赛组委会制2011年4月申报作品情况（由申报者本人填写）作品全称输液点滴自动呼叫系统的设计展示形式及实物尺寸□软件；□实物及尺寸：作品设计的目的和基本思路（相关资料作为附件，例如研究报告、实验数据、外观图、鉴定证书和应用证书等）设计目的：目前国内的大部分医院均处在很低的管理模式上，在资源利用上采用人工呼叫，不能做到智能一体化的管理模式，另外由于医院采用有线管理，线路盘绕复杂，极易引起火灾，存在着很大安全隐患。另外人工呼叫麻烦且繁琐。当病人身体出现不适或其他方面需要帮助时，通常都是呼叫医生，继而等待治疗。在这过程中，不但浪费了病人的时间，更给医院医生带来一定的麻烦。基本思路：该设计是以单片机AT89S52为核心，以键盘、无线NRF24L01+模块及光电开关为输入系统，以LED、报警电路及无线NRF24L01+模块为输出系统的智能化控制及监控系统。键盘系统为独立式按键系统，光电开关的功能为测量液面的高度，当降低到一定的高度时，报警电路自动工作，通过无线模块发送给主机，提醒医生换药。而且，当病人有需要时，可以通过按键呼叫医生。从机主要由无线发射芯片NRF24L01组成，利用编码解码技术将其通过无线发射模块把数据传送给接收器。从机采用丰富的硬件抗干扰技术，并结合软件抗干扰，使控制系统的运行更加准确可靠。作品的创新点、技术难点和实际应用情况创新点：（1）采用无线NRF24L01模块，避免了复杂的盘绕线路，节约大量成本；（2）采用光电开关测量输液瓶液面的高度，当输液完成时可自动呼叫医生;（3）实现了病房的多功能呼叫功能；（4）采用了集成技术，实现了呼叫仪的微型化。技术难点：光电开关测液面高度时，瓶子稍有倾斜会产生误差，经过调试，我们把误差控制在了较小的范围内。实际应用情况：通过初步测试，能基本实现输液传输功能，能较好的实现输液传输功能。本仪器与其他仪器相比，能实现提前报警的功能，避免造成病人回血，给医生留了充足的准备时间，提高了医院的工作效率。附录：研究报告输液点滴自动呼叫系统的设计研究报告学校名称：菏泽学院类别：实用创新摘要：该系统是单片机、自动控制、无线传输、光电开关等几项技术紧密结合的产物。从机主要由无线遥控发射芯片NRF24L01编码解码技术将其通过无线发射模块把数据传送给接收器。主机由89S52单片机控制，利用无线遥控接收芯片NRF24L01接收从机传送过来的信号，通过数码管判断呼叫病床号码。此系统基于ATMEL公司的89S52实现测控功能，从机采用丰富的硬件抗干扰技术，并结合软件抗干扰，使控制系统的运行更加准确可靠。关键词：单片机；无线模块；光电开关1、阐述：目前医院里的病房呼叫系统几乎还处于很低的水平，几乎还不能满足智能化的管理要求，这样不仅会带给病人时间上的损失，对于医院也会有经济效益损失，并伴有一定安全隐患。同时采用有线管理，盘绕线路，存在布线复杂、布线费用较高、易出故障、维修不便、明线不雅观等缺陷，这样会造成安全隐患。鉴于以上弊端，本仪器采用无线管理系统，既可以避开技术问题，有效节省材料损耗，并且可以免去很多不安全隐患的存在，更重要的是，病房无线呼叫仪器是智能化的一种产品，可以及时准确的找到病人所在位置和哪位病人有需要，及时解决病人的各种问题，而且该仪器可以自动检测病人的输液状况，当输液即将完成可以自动发送信号呼叫值班室的医生，解决了医生需要返复察看瓶内药液是否将要滴尽的难题。从某种角度上看，这个系统不仅可以显示病床号码，更可以为病人解决其他问题。由此可见，病房无线呼叫系统是一个很有开发前景的硬件设备，可以从很大程度上减少医生的麻烦，节省病人的时间，提高医院的工作效率，自然医院从中得到最大程度上的经济效益。2、系统设计2.1系统总体结构1、主机原理框图图1中说明AT89C51由键盘控制，当有键下或输液完成时传送给AT89S52，同时AT89S52接收到无线信号接收系统传来的信号，此时AT89S52将信号传递给LCD进行不同的显示，医生可以通过按键报警返回。图3-9中AT89S52由键盘2控制，当病人按下按钮或者输液即将结束时，将送给AT89S52，此时AT89S52将进行三部分工作，一部分送给LED进行显示，一部分进行无线信号发射，另一部分则可以进行蜂鸣器报警。2.2硬件电路设计2.2.1主控模块电路主控模块采用AT89S52单片机作为主控芯片，其硬件电路图如图1所示。图2主控模块电路原理图其主要作用是控制并协调其他模块的工作。例如，接收来自按键的信号或者输液完成的信号，完成发送或接收的工作。2.2.2无线收发模块NRF24L01nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHzISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据，主要用于主机与从机的接收与发送。2.2.3报警电路采用有源蜂鸣器来实现对人机操作的指示作用。2.2.4输液报警电路该电路采用光电三极管，当输液即将结束时光线直射到光敏三极管，三极管导通，此时报警电路工作，并通过无线传送至值班室。2.2.5LED显示电路该电路位于从机部分，当病人按下相应的按键时，对应的LED发光二极管发光，同时将信号传送至主机提醒医生到病人那里处理情况。2.2.6键盘模块电路按键对应相应的床号，当有病人按下按键时，对应的led会显示其床号，并能通过从机发送给主机。2.2.7数码管显示电路数码管显示电路主要显示房号及房号。2.3软件设计3整体电路原理图C发送程序#includereg51.h#includeintrins.h#includeapi.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineTX_ADR_WIDTH5//5bytesTX(RX)addresswidth#defineTX_PLOAD_WIDTH5//20bytesTXpayloaducharconstTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};//DefineastaticTXaddressucharrx_buf[TX_PLOAD_WIDTH];uchartx_buf[TX_PLOAD_WIDTH];//uchartx_send[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04};//ucharrx_accept[5];/**************************************************/sbitMISO=P3^3;//从机发送，主机接收sbitMOSI=P3^1;//主机发送，从机接收sbitSCK=P3^4;//时钟sbitCE=P3^5;//发送，接收选择sbitCSN=P3^0;//片选，低电平使能sbitIRQ=P3^2;//中断输出/**************************************************/ucharbdatasta;sbitRX_DR=sta^6;sbitTX_DS=sta^5;sbitMAX_RT=sta^4;/**************************************************/voidinit_io(void){CE=0;//chipenableCSN=1;//SpidisableSCK=0;//Spiclocklineinithigh}voiddelay_ms(unsignedintx){unsignedinti,j;i=0;for(i=0;ix;i++){j=108;while(j--);}}/**************************************************//**************************************************Function:SPI_RW();Description:WritesonebytetonRF24L01,andreturnthebytereadfromnRF24L01duringwrite,accordingtoSPIprotocol/**************************************************/ucharSPI_RW(ucharbyte){ucharbit_ctr;for(bit_ctr=0;bit_ctr8;bit_ctr++)//output8-bit{MOSI=(byte&0x80);//output'byte',MSBtoMOSIbyte=(byte1);//shiftnextbitintoMSB..SCK=1;//SetSCKhigh..byte|=MISO;//capturecurrentMISObitSCK=0;//..thensetSCKlowagain}return(byte);//returnreadbyte}/**************************************************//**************************************************Function:SPI_RW_Reg();Description:Writesvalue'value'toregister'reg'/**************************************************/ucharSPI_RW_Reg(BYTEreg,BYTEvalue){ucharstatus;CSN=0;//CSNlow,initSPItransactionstatus=SPI_RW(reg);//selectregisterSPI_RW(value);//..andwritevaluetoit..CSN=1;//CSNhighagainreturn(status);//returnnRF24L01statusbyte}/**************************************************//**************************************************Function:SPI_Read();Description:ReadonebytefromnRF24L01register,'reg'/**************************************************/BYTESPI_Read(BYTEreg){BYTEreg_val;CSN=0;//CSNlow,initializeSPIcommunication...SPI_RW(reg);//Selectregistertoreadfrom..reg_val=SPI_RW(0);//..thenreadregistervalueCSN=1;//CSNhigh,terminateSPIcommunicationreturn(reg_val);//returnregistervalue}/**************************************************//**************************************************Function:SPI_Read_Buf();Description:R