簡述低成本點滴監控系統的設計

胡嘉偉 遲雨 康麗祺 邱妍 周成群

【摘 要】基于C51系列單片機開發的點滴監控系統。采用壓力傳感器、光電傳感器進行數據采集，通過藍牙進行數據傳輸，通過步進電機進行點滴液調速。整個系統結構簡單，使用方便，精確度高，功能性優良。

【關鍵詞】點滴監控系統；C51系列單片機；壓力傳感器；光電傳感器；藍牙傳輸

傳統的醫院打點滴裝置較為簡陋，主要是靠醫護人員或者病人家屬，手動調節輸液器的滑輪來調節滴速和肉眼來觀察液面并人工呼叫醫護人員拔針，并沒有實現輸液的自動監控管理。當輸液滴速過快時，可能會發生藥物中毒，更嚴重可能會導致患者出現水腫和心力衰竭等現象；當輸液滴速過慢時，則可能發生藥液量的不足或者使輸液時間無故的被延長。這就需要醫護人員實時的來關注病人的輸液情況，浪費了一定的人力物力資源。為了實現醫療輸液的自動化，本文介紹了一款結構簡單且具有一定價值的醫療點滴監控系統。

一、系統總體設計框架

系統主要分為數據采集部分、系統控制部分、狀態調節部分。數據采集部分選用壓力傳感器與光電傳感器，壓力傳感器具備成本低廉、精確度高、對壓力變化敏感等特點，光電傳感器則是常用的測速傳感器，系統控制部分選擇C51系列單片機，該系列單片機低成本、低功耗、運行速度快、使用簡單的特點數據

二、系統主要功能部分與模塊介紹

2.1質量測量與測速模塊

質量數據采集是通過壓力傳感器將質量信號轉變為可測量的電信號輸出，再利用高精度高增益24位A/D轉換芯片HX711進行模數轉換，控制器則負責對模數轉換后的數字量進行處理，人機間的信息交換則由驅動LCD顯示模塊實現。

測速模塊主要采用光電傳感器。光電傳感器是一種能把光強度的變化轉換成電信號的變化的常用傳感器。通常情況下，光電傳感器由三部分構成：發送器、接收器、檢測電路。發送器與接受器相對，當接收器檢測到發射器傳來的紅外光由于障礙物阻擋而使光線強度發生變化時就會將這一“變化”傳遞給檢測電路，由檢測電路做出反應將不同電平傳至控制器。

2.2調速模塊：

點滴的流速可由五相四線步進電機控制，步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，在單片機中設置預設的最高值與最低值，發出指令對步進電機的旋轉方向和轉速進行控制，在所測滴速過高時控制步進電機正轉，驅動螺栓擠壓點滴管從而降低滴速，在滴速過低時控制步進電機反轉驅動螺栓脫離滴管從而提高滴速，近一步較為精確地調節點滴液流速。

2.3 數據通信模塊

無線傳輸可以使用藍牙模塊進行，藍牙模塊具有低成本、低功耗、使用簡單等優點。將藍牙模塊中的RXD管腳與C51單片機中的TXD管腳相連在系統測量并計算出所需要的點滴液凈質量之后，通過在控制器中設置串口與所需要的波特率，可以使用藍牙模塊進行近距離無線串口通信，將所需要的數據發送于pc端或其他移動端中。數據的無線傳輸部分使監測數據不僅能反饋給病人，同時還能反饋給其他醫護人員。

三、結束語

這款點滴監控系統結構簡潔、功能優良，可以減少用于點滴監護的人力物力資源，提高輸液過程中的的自動化、智能化。