基于单片机智能输液系统的设计 开题报告

基于单片机智能输液系统的设计 开题报告 泰山学院 毕业设计开题报告 题 目 基于单片机智能输液系统的设计 学 院 机械与工程学院 年 级 二〇一一级(3+2) 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 李丽芬 学 号 2011170223 指导教师签字 学生签字 2012 年 12 月 16 日 题目来源 指导教师推荐? 自选? 其它? 题目类别 基础研究? 应用研究? 其它? 一、开题背景和设计课题的意义 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。单片机输液点滴速度控制的发展在今和未来将成为医疗设施发展的趋势，毕竟，单片机凭着优越的性价比，与以往的点滴滴速控制系统相比，其单片机价格便宜，操作易于实现，而且对滴速的控制要求精度也较高。再者，单片机操作多机控制系统，还可减轻工作人员的压力，提高医护人员的工作效率。在人为控制下有时候如不小心将会为安全设施带来很大的麻烦，而且人工控制滴速精度也很难掌握，而使用单片机设计只要在设计时考虑周到，运行起来就不会带来这种问题了，因此，单片机滴速控制系统将在医疗中得到广泛应用。医疗事业的发展是顺应科学技术而发展的，医疗的安全问题更离不开科学，把高科技应用到医疗事业中来是对医疗事业的一大促进与补充。 二、课题的发展现状与前景展望 国外对智能型输液装置的研究较早，如日本、美国和德国等国家上世纪八十年代末就进行了智能型输液装置的研制。输液泵是一种多功能输液控制器，能够较为精确地控制输液速度，并实现输液阻塞、气泡混入和输液完成报警。但是价格普遍比较昂贵，在两万元人民币左右。国内对输液装置的研制起步较晚，大都在九十年代中期开始研究。不过总体来说其功能也只是侧重于精确输液控制，种类较少，性能也需改进。由于规范操作下，输液阻塞、气泡混入是可以避免的，因此输液速度的控制和输液完成报警成为了人们更为关心的问题。作为一种医疗器械，安全性、可靠性是基础，作为一种只有普及到每一位输液病人才有实际意义的产品，使用方便和足够低的价格又是一种基本要求，所以，这种产品即便安全性、可靠性得到了充分保证，但如果没有简便的操作和足够低的价格作支撑，想要顺利推广也是不可能的。本系统对输液没有任何影响，安全性高。系统简单，可靠性高，检测精度高。本系统整体造价低廉。无使用成本，有较强的市场 竞争力和推广前景。 三、研究内容 本课题是以单片机为核心，设计一个液体点滴速度监测与控制装置，能检测点滴速度，控制点滴速度，并能发出报警信号。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。 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。 2.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 3.主站功能: a.具有定点和巡回检测两种方式b.可显示从站传输过来的从站号和点滴速度。c.在巡回检测时，主站能任意设定要查询从站的数量、从站号和各从站的点滴速度。d.收到从站发来的报警信号后，能声光报警并能显示相应的从站号;可用手动方式解除报警状态。 4.主站程序设计 主站程序设计主要分为两部分:单片机通信控制及PC机监控软件设计，即单片机无线接收子程序控制PTR8000接收数据及串口通信子程序控制将接收的数据传送至PC，PC机端采用微软的VC++6.0实现客户端软件的开发，其中在串口开发部分直接使用MSCoom控件。MSCoom控件是微软公司开发的专门用于串行通信的控件。通过设置控件的几个属性，然后添加控件的事件响应代码就可以使串口按照要求进行工作。 5.从站硬件电路设计 从站硬件电路包括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、共阴双8数码管显示电路、声光报警电路、无线收发接口电路等。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。 6.从站功能: a.能输出从站号、点滴速度和报警信号;从站号和点滴速度可任意设定，b.接收主站设定的点滴速度信息并显示。c.对异常情况进行报警。 7.从站程序设计 主要由以下几部分子程序组成:键盘控制子程序、中断控制子程序、步进电机控制子程序、液晶屏显示子程序及无线模块收发控制子程序。其中数据处理单片机由键盘控制子程序设定滴速及输液总量等信息，中断子程序采集输毕及液滴信号并计算输液滴速及时间等数据，通过比较实测滴速和设定滴速产生控制信号调用步进电机控制子程序完成调速功能，所有信息均由数码管显示;数据通信单片机经串口接收处理单片机的实时信息并控制无线模块PTR8000发射出去。对于PTR8000的编程，必须在配置模式中对其进行配置，在RX模式中，地址匹配(AM)和数据准备就绪(DR)信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经自动接收完成，MCU即可通过SPI接口读取接收的数据，在TX模式中，PTR8000自动产生前导码和CRC校验码，准备就绪(DR)通知数据传输已经完成。 8. 总结 系统软硬件设计完成后，测试系统所实现的功能有:a.按键确定床位号、设定输液滴速及输液总量;b.红外收发二极管检测液滴及输毕报警信号并计算实际输液滴速;c.根据实测滴速和设定滴速的差值有效控制步进电机达到自动调节滴速的目的;d.根据设定滴速估算输液总时间;e.根据实测滴速计算剩余时间;f.从站输液信息均由数码管显示，主站监控信息由PC机储存显示;g.由PTR8000模块将床位号、实测速度等数据以无线的方式传输至PC机，达到实时监控的目的;h.利用基于VC++的MSC控件设计合理的人机互动界面 四、进度安排 1.2013年1月10日--2013年1月20日 资料准备阶段 2.2013年1月21日--2013年3月10日 硬件设计，运用Protel画原理图 3.2013年3月10日--2013年3月20日 硬件调试 4.2013年3月21日--2013年4月30日 软件设计，编写各部分功能程序 5.2013年5月 1 日--2013年5月15日 系统安装调试 6.2013年5月16日--2013年5月31日 撰写毕业设计论文 7.2013年6月1日--2013年6月7日 整理答辩材料，准备答辩 8.2013年6月8日 论文答辩 五、完成毕业论文所需条件 1.所需研究条件 (1)校内图书馆;校内外电子资料访问系统，包括数据库和外文电子库等。 (2)利用网络资源，完成 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择及技术支持。 (3)校外协单位或工厂实习。 2.所需实验条件 (1)进行硬件设计和软件调试的相关软件:Protel,CAD等。 六、参考文献 [1]于向英.新型弹簧输液报警器的研制与应用[J].护理学杂志,2003,18(8):609 [2]伶望舒等.输液瓶液位测量及报警装置[J].中国现代教育装备,2010,(7):33-34 [3]祝敏.也谈光电祸合器叨.电子制作,2004,(3):52-53丁林花.基于无线技术的主动信 息服务[J].电信快报,2009,8:255 [4]孙得刚.国内外数字化医疗设备发展现状与趋势[J].机器人技术与应用.2003,(1): 10-13 [5]单巍.基于AT89552的输液监控系统的设计与实现=硕士学位论文>.合肥:合肥工业 学,2009 [6]贾少青,李爱华,陈平.智能输液监控系统设计与实现.山东理工大学学报,2007,67~69 [7]曹海建 庞英.静脉输液制动控制装置的设计[J].青岛大学学报(工程技术版)2004.6(2):89,90 [8]崎艳芳.输液速度自动调节系统的设计[J]卫生职业教育.2008(16):151,153 评委评语及其建议: 评委签字: 学院盖章: 年 月 日