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摘要：本文根據 51 系列的單片機，設計了一套控制醫療點滴輸液的系統。通過本系統，可以控制輸液速度，并對儲液瓶里面液體的高度進行監控，如果液體到達警戒線的時候發出警報。利用單片機完成對數據的收集、處理和控制。這樣系統的誕生加速了醫療器械自動化的進程，同時自身也具有結構簡單、成本低、易于控制等優點，提高了醫院服務的質量。
隨著自動化的進行，單片機的應用越來越廣。傳統的醫院打點滴的時候使用的是人工監控點滴輸液裝置器，利用勢能差將液體輸入到病人的體內，同時還利用軟管夾對軟管夾的松緊程度來控制液體輸入人體的速度。這樣的話，就需要醫護人員實時的來關注病人的輸液情況。這種方式怎么變得自動化是現在要解決的問題。本文就介紹了基于單片機的醫療點滴輸液系統的設計。這樣的操作就易于上手，操作簡單，可以集中控制，并且具有報警功能，這樣就節省了時間。醫護人員可以在控制室改變不同患者的輸液程度，及時為患者拔針。
1 總體設計
整個基于單片機的醫療點滴輸液控制系統設計由主站和從站組成，其中核心的器件是單片機。主站是由數據通信單片機構成，而從站由數據通信單片機和數據處理單片機構成。輸入部分包括對輸液器頁面高度的檢測電路，對液滴信號的采集和對輸完信號的采集。當從站發生報警時主站也要報警，提醒醫護人員前去進行處理。從站的數據處理電路安裝在每一個輸液器上，對輸入點數進行設置、檢測和控制。主站和從站之間進行串口相連。從站數據發出的電路包括數據處理單片機和數據發送單片機之間的通信，以及數據發送單片機與無線發射之間的SPI通信。主站的接收部分的電路，主要包括無線接收模塊和單片機之間的通信。
2 硬件設計
2.1 主站設計
主站主要是為了實現數據的接收，然后將數據儲存在PC上以串口的形式。在PC機上顯示各個床號的輸液速度、儲液器中液體的高度。利用主站AT89C52上的P0口與4×4陣列式鍵盤相連,P1口與八位LED顯示模塊相連,將P3.6和P3.7與從站上的P3.6和P3.7對接,然后擴展I2C總線串行通信,將P3.0設置為報警控制端,限流電阻與三極管8050基極相連,使得8050驅動蜂鳴工作。由CD4511七段譯碼驅動器驅動八位共陰LED,74LS138譯碼位選通;為了保證能夠進行可靠復位,復位電路則采用復位芯片。
2.2 從站設計
從站有多個，但結構大體相同。細分后從站包括單片機最小系統電路、儲液瓶液面高度檢測電路、液體點滴速度測量電路、鍵盤及顯示電路、步進電機控制電路、儲液瓶液面報警電路等電路。液體點滴速度測試電路和輸液瓶液面報警電路利用紅外收發二極管來收集，而步進電機是為了利用微控裝置來改變輸液管的松緊程度來實現對液滴速度的控制。儲液瓶液面高度檢測電路利用紅外線傳感器定點對頁面進行測量。根據光在不同媒介里的折射和反射原理，利用光電傳感器接收到的信號，從而對液面的高度進行檢測。將傳感器固定在儲液瓶的外壁上，這樣就簡化了電路，直接進行測量。當液體高度低于警戒高度時，單片機便會發出警報。
液體點滴速度測量電路是將紅外線發光二極管垂直在漏斗壁上發送紅外光，然后紅外線接收三極管根據收到的紅外線信號的強弱產生脈沖信號。利用定時采樣計算出液體點滴的速度。當漏斗內沒有液體滴下時，紅外線在漏斗表現形成全發射，這時光敏三極管導通，輸出低電平。當漏斗內有液滴落下時，紅外線因為穿過了液滴，所以有散射的現象，因此光敏三極管只能接收到微弱的信號，那么三極管截止，然后比較器輸出低電平。
鍵盤及顯示電路中設計了4*4的陣列式按鍵，被單片機的p1.0-p1.7控制。八個段碼由BCD碼轉換后經過74LS47提供，都采用動態顯示。八位的選擇端由單片機P0.4-P0.6端構成。步進電機的控制電路的驅動電壓是12V，步進角為7.5度，完成360度，需要48個脈沖。儲液瓶液面報警電路中當液面低于警戒值時產生兩種方式的報警，一是LED燈閃爍，二是發出聲音。555定時器與低頻多諧振蕩器相連，其控制電壓輸入端5腳與單片機的RXD端相連，受RXD腳輸出的脈沖信號控制。由于電容的充放電作用，當RXD=1時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當RXD=0時，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經隔置電容到揚聲器上，揚聲器將發出高、低交替的2種叫聲，同時RXD腳輸出的高低電平間隔1s的脈沖信號經電阻加到發光二極管LED上，LED將閃爍發光，便達到了聲音和燈光同時報警的效果。
3 軟件測試
3.1 對主站程序的設計
主站主要由兩部分構成單片機通信控制盒 PC 端監測軟件的設計。單片機無線接收子程序接收數據，然后利用串口通信將接收到的數據傳送到 PC 機。PC 機利用 VC 進行軟件開發，串口開發部分直接用現有的軟件。
3.2 從站程序設計
從站主要是由幾個模塊構成：儲液瓶液面高度檢測電路、液體點滴速度測量電路、鍵盤及顯示電路、步進電機控制電路、儲液瓶液面報警電路。數據處理單片機通過鍵盤控制液體的流速和輸入液體的總量。中斷子程序采集液體是否到達警戒線。步進機控制液體滴下的速度。
4 總結
本設計旨在幫助醫護人員減少不必要的工作量。這個系統構造簡單，易于實現，簡單操作，穩定性好，有利于醫護人員的集中控制，同時還具備報警功能，在一定程度上降低了醫護人員的負擔，促進了醫院自動化或者半自動化的進程。
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