基于AT 89C51輸液系統的研究

姜 敏

蘇州建設交通高等職業技術學校，江蘇蘇州 215104

輸液是臨床醫學上最常用的治療手段。病人輸液的過程中，由于病人體質虛弱、昏迷、入睡或者醫護人員正在別處忙碌等很可能無法留意到每一個病人輸液的全過程。輸液完畢，若處理不及時，病人的血液就會因空管而倒流人輸液針管內，時間稍長使扎針處嚴重腫脹。若處理過早，即藥液還未完全輸盡就摘瓶取管則又會造成藥液的浪費等等。本文針對上述情況，通過基于AT89C51的輸液遠程監控的方法實現醫院輸液情況的遠程實時監測，并通過計算機來實現輸液數據的實時顯示和存儲，以及在特殊情況下的報警。該系統具有使用方便、操作簡單、價格低廉等特點，特別適用于那些正常人體不宜接近的特殊場合。

輸液液位自動檢測系統主要由液位傳感器，信號轉換電路、單片機及外圍電路、多路信號采集電路、顯示報警和網絡通信模塊和主站等部分組成。但系統又可歸為本地信號傳送模塊、從站和主站3個大的功能模塊

根據設計思路的三大功能，對監控系統的硬件設計和軟件設計提出設計的框架如下。

1 監控系統的硬件設計

設計的監控系統方案如所示。本監控系統的供電系統將配合單片機AT89C2051使用，它的工作電壓在2.7V～6V之間，采集所用的光電二極管和發光二極管，轉換所用的A/D芯片。因此，本電路采用單電源方案，這樣，將使電路更加簡單、安全、方便。

輸液采集信號系統中，將采用的光電傳感器結構。利用了光電器件把光信號轉換成電信號。對于輸液系統而言，光電傳感器結構簡單、響應速度快、可靠性較高。再通過傳感器將被測物理量變化過程的信號按照一定的規律轉化成為適于傳輸和記錄的電量（電壓或電流）信號。通過傳遞給單片機AT89C51的信號，單片機發出聲光報警信號傳遞給護士站，使護士做出應急響應。

本系統是以AT89C2051單片機作為中央處理控制器。單片機是把組成微型計算機的各個功能部件：中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入/輸出接口（1/0）、定時器、計數器及串行通信接口集中在一塊芯片上。AT89C2051非常適合規模不大的控制領域。

常用的通信方式為串行通信，并選定上位機與下位機之間采取基于CAN總線的有線異步傳輸通信方式。

當單片機收到輸液采集信號轉換系統發出的信號，需要發出報警時。本設計中光報警所使用的是在AT89C2051的P3.7腳上接一個發光二極管，當報警信號來臨時，它發出一亮一滅閃爍信號通知護士人員。

2 輸液遠程監控系統的軟件設計

2.1 液滴速度檢測部分設計與實現

液滴速度檢測部分采用可見光發光管和光敏電阻作為發射和接收元件。當有液滴滴下時，光敏電阻就由原來的低電阻狀態（約4kΩ）變為高電阻狀態（約2MΩ），由此可在光敏電阻的輸出端產生相應的類似于正弦波的電壓變化，再利用555集成塊中的電壓比較器將正弦波轉換為脈沖信號，送到AT89C51的T1引腳進行計數。定時計數器T0工作于定時方式，定時時間為0.1s，再通過150次的軟件計數來實現15s的定時。每隔15s讀一次T1的計數值，T1所計數值的4倍就是每分鐘的計數值。這樣即能使點滴速度在一定時間內保持穩定，保證了檢測數據的準確，同時也可以使點滴速度盡快達到要求。

2.2 報警部分設計與實現

常報警主要是針對硬件的特殊情況和軟件的邊緣問題而設置的對外的信息提示。報警系統的硬件電路采用的是聲光同時的立體式報警模式，以確保報警的有效性。本系統的報警功能為液位過低報警。

當液面過低時，液壓有一定變化。一般醫用為每4s間隔一次。查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模塊程序設計主要是通過4S定時中斷來實現的。當有液滴時，是通過程序對由INT0所傳過來的信號邊緣進行檢測計數的，在程序中我們是利用對R4加1來實現對液滴計數。因此，只要在4S內有液滴滴下R4中的值就一定會改變，在正常的輸液情況下在4S的時間內R4的值是一定會改變的。因此，就通過判斷4S內R4的值是否變化，來判斷在這4S的時間間隔中是否有液滴滴下，當R4的值有變化時就說明4S內有液滴滴下；當判斷出R4的值沒有任何變化就說明4S內沒有液滴滴下，給報警標志位置1，并把單片機的P3.7腳置0和Pl.3腳置1，使它們分別驅動發光二極管和蜂鳴器進行聲光報警。

2.3 通信模塊軟件設計

對于通信模塊的程序設計，本設計中主從機之間采用CAN總線進行通信。CAN總線節點的軟件設計主要包括3大部分：CAN節點初始化、報文發送和報文接收。本設計的從機主程序流程圖中串行口初始化在主模塊完成，使本機處于通訊狀態。發送子程序負責節點報文的發送。發送時用戶只需將待發送的數據按特定格式組合成一幀報文送入MCP2510發送緩存區中，然后啟動MCP2510發送即可。接收子程序負責節點報文的接收以及其它情況處理，接收子程序比發送子程序要復雜一些。因為在處理接收報文的過程中，同時要對諸如總線脫離、錯誤報警、接收溢出等情況進行處理。本系統采用查詢接收方式。

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