分布式智能输液系统的设计

分布式智能输液系统的设计摘要设计了一种以AT89C52为核心的多功能输液监控系统。系统具有液滴检测、液滴速度控制、体温检测、脉搏检测、余液显示、通信和报警等功能。系统采用红外传感器检测液滴速度，用步进电机及其配套装置来控制液滴速度。液滴检测与控制等性能稳定可靠，液滴速度误差为正负2滴。另外，通过下位机与上位机之间的串行通信，系统还实现了对多下位机进行远程的监控与管理。测试结果表明该系统工作稳定、响应速度快、操作简便，在医疗卫生领域中具有广泛的应用前景。关键词：AT89C52；输液监控；红外传感器；步进电机；串行通信AbstractThispaperdesignedatransfusion-surveillance-controlsystemwhichusedAT89C52asitscore.Thistransfusion-surveillance-controlsystemhadmultiplefunctionssuchasliquiddropdetection,liquidspeedcontrol,bodytemperaturedetection,pulsedetection,remainderliquiddisplay,communicationandalarmetc.Thissystememployedinfraredsensorstodetectliquiddropsandusedstepmotorwithotherpartstocontroltheliquidspeed.Theperformanceinliquiddetectionandcontrolofthissystemwasstable.Theerrorsofliquidspeedwas±2drops.Inaddition，theremotemonitoringandmanagingofseverallowercomputerswasachievedbySerialcommunication．Theexperimentresultsshowthatthesystemisstableinperformance，fastresponseandsimpleinoperation．Thesystemhasbrightapplicationfutureinmedical.Keywords:AT89C52；Transfusion-surveillance-control；InfraredSensor；Steppingmotor；Serialcommunication目录1.引言...............................................................................................................................................12系统整体方案的设计....................................................................................................................22.1系统总体方案................................................................................................................................22.2系统模块电路方案比较与论证....................................................................................................22.3系统总框图....................................................................................................................................33主控电路的设计...........................................................................................................................43.1AT89C52单片机的功能特点........................................................................................................43.2AT89C52主控电路的管脚分布....................................................................................................44单元模块电路设计......................................................................................................................64.1红外线传感电路............................................................................................................................64.2温度检测电路................................................................................................................................64.4键盘显示电路................................................................................................................................84.5多机通信电路................................................................................................................................94.6报警显示电路................................................................................................................................94.7数码管显示电路..........................................................................................................................104.8滴速控制电路..............................................................................................................................114.9下位机硬件电路设计..................................................................................................................13结束语............................................................................................................................................15参考文献........................................................................................................................................16分布式智能输液系统的设计11.引言在目前过程控制领域中输液系统控制的研究引起广泛关注，随着集成电路规模日趋大型化、复杂化,各种复杂的液位控制系统已成为的一个研究热点。单片机以其控制精度高,性能稳定、可靠,设置操作方便,造价低等特点,应用到输液系统的控制之中,不但保证了系统的准确性和可靠性,而且增强了人机交力。随着单片机和微机技术的不断发展,单片机的应用也从独立的单机向网络发展,由PC机和多台单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发的一个方向。在一个大型的应用系统中,通常由单片机完成数据的采集和上传,后台则通过PC机对数据进行分析并处理，在这样的系统中,单片机系统一般称之为下位机,由PC机、网络设备、数据库服务器组成的后台应用部分则统称为上位机。二者结合,充分发挥了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示以及数据库管理上的优点,使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制,而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。通过调查得知，目前几乎所有医院因种种原因仍没有采用输液监控系统，而是采用传统的输液方法，用人工控制和监视。输液速度和输液量是一个不精确的值，输液速度是护士通过转动输液器上的手动滑轮来控制，通过肉眼观察进行估计的，利用人工监视输液情况，给病人和医务人员带来许多不便。目前已有一些相关输液的产品，实现了输液监视、控制、报警等功能，但还没有整一套集输液监控、体温、脉搏、通信、多种报警于一体多功能系统。为此，本文设计一种集上述功能于一体的多功能的输液控制系统。分布式智能输液系统的设计22系统整体方案的设计2.1系统总体方案输液监视与控制是本系统的主要研究目标，也是本系统稳定性和可靠性的根本保证。根据本系统的要求，采用了AT89C52单片机作为主控芯片，采用红外传感器、数字温度传感器和压电薄膜力敏传感器分别用于检测输液速度、体温和脉搏值，应用RS485总线完成与上位机的数据传送，也可以实现网络化集中监控。系统硬件整体框图如图2-1所示。图2-1系统硬件整体图2.2系统模块电路方案比较与论证单片机输液系统的控制可以大致分为以下几个部分：（1）数据采集电路该电路的功能主要是采集容器中即时的液位高度，并且负责把这个采集到的信号转换成单片机可以识别的数字信号并送入单片机。（2）数据处理单元这部分的工作是接收采集模块送来的数据，然后和事先预定的液体高度值进行比较，高出预定值或者低于预定值将会发出不同的控制信号来控制执行部分从而能够达到控制液位的目的。同时还能够通过键盘设定不同的液位值来进行调整，并在数码管上显示当前液位值，达到精确控制的目的。（3）执行机构该机构采用的是一个能够通过提供其电流大小来控制通过其中的液体流量的控制阀。如果单片机分析得出即时的液体高度比预定值低许多时，就会最终输出一个数值比较大的电流，来控制流量阀在单位时间内通过更多的液体，使液体高度尽快地回复到所需液位高度值。反之，开启排水阀进行调整。分布式智能输液系统的设计3（4）多机通信单元要建立一个一对多的多机串行通信平台，即一台PC机与多个单片机之间进行多机互联，PC机作为主机，单片机作为从机，实现主机对各个从机的控制，以及主机与从机之间的数据传输。2.3系统总框图整个系统由主站和从站两部分组成。主站安装在护理室