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基于单片机的点滴输液报警系统设计
摘要:随着现代医学的发展,静脉注射,即将药液注射到人体静脉作为
一种常用的临床治疗手段而受到广泛应用。该方式具有操作方便、疗效快、对身
体损害小等特点。但是相应的,输液操作不当等因素容易产生很多失误,导致医
疗事故的发生,如无药注射、注射速度过快、过量注射等,而这些事故很大程度
上都是因为无法及时通知给医护人员造成的。为了缓解因特殊时期的医疗压力产
生事故的概率,本文点滴输液产生的部分问题,设计一个报警系统,从一定程度
上缓解此类问题,故以STM32系列单片机为主控制器,采用时钟模块记录时间,
防止超时产生的无药注射,采用红外传感器进行对液体的测速,采用液位传感器
进行对液位的测量,发送相应的控制信号来对液位和流速进行调整,达到报警的
目的。同时,该控制系统还具有LCD液晶显示屏和按键电路,能够对参数进行有
效的观测和设置。从而达到了从另一方面降低了医疗事故发生的概率。
关键词∶STM32;液位;输液报警;传感器
一般的点滴输液报警器多采用自助式报警,主要依靠患者及其陪同家属在发
现异常后手动通知给医护人员来处理异常情况。由于一些患者身体行动不便,所
以这种模式很大程度上是要依靠患者家属来保证运行的。一旦身边没有陪同家属,
就会导致这种自助式报警模式的容错率大大降低,如何才能更好的保证医疗模式
的平稳运行也就成为摆在面前的问题等待解决。而从整个医疗行业的角度看,近
些年来我国愈发强调民生与生命健康权,相较于国外更加重视该方面的研究,虽
然投入较大,但未来前景非常广泛。
1系统设计总体方案
点滴输液报警系统整体的结构设计图如图1所示,总体设计由六个部分的主
要模块组成:主控制芯片、液位传感器、红外传感器、LCD显示屏、独立按键、
独立按键
蜂鸣器组成。首先对液位的监控采用液位传感器,其次对点滴流速的监控采用红
外传感器,并将其产生的电信号经过输入后发送到主控制芯片上来进行处理,
主控芯片
通过按键模块可以在单片机上设置液位和流速的上下限,当液位低于设置参数、
输液速度过快或者过低时,均可产生反馈,并使用蜂鸣器进行报警处理,防止事
态进一步恶化,另外通过LCD显示屏进行实时显示各参数情况,能够帮助医疗人
员快速的了解事态的轻重缓急及其产生原因,防止由于对特殊情况的产生原因判
断失误导致的二次伤害。
[1]
图1系统整体框架图
2系统设计
2.1主控模块(STM32F103C8T6)
STM32F103C8T6为意法半导体生产的一款高性能32位处理器,采用ARM
cortex-M3为内核,在稳定运行的情况下,主频可高达72M,是传统51单片机的
性能的几十倍,能完成许多复杂的功能。在本设计中,将会使用到的它的GPIO、
ADC、EXTI、TIME等。其中,GPIO需要控制声光报警模块、电机驱动模块、LCD
显示模块;湿度液位检测通过模数转换(ADC)进行检测;滴速通过外部中断计
数,配合TIME,计算出液滴滴速。
[2]
2.2液位传感器模块
液位传感器又称水位传感器,是一种用来测量液体位置的压力传感器。静压
式液位传感器的工作原理是依据所测液体的液体静态压力与该液体的上下位置两
个参数,一般会成一定比例的现象,用过国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或者
陶瓷电容压力敏感传感器,将液体静态压力信号转换为电信号,然后通过参数补
偿与线性修正等方法,转化成为标准的电信号。
2.3红外传感器模块
LM393是一个运算放大器,起着电压比较器的作用。当槽型光耦之间没有遮
挡物时,红外接收管导通,LM393的正向输入端接地,此时正向输入端的电压低
于反向输入端的电压,D0输出一个低电平,此时LCD是亮的。同理,当槽形光耦
之间有遮挡物时,LM393的正向输入端与地的电阻非常大,此时改点电位接近
VCC,比反向输入端电压高,D0输出高电平,LCD是灭的。
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