基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)輸液監控方案

　　1）點(diǎn)滴速度測量模塊

　　該部分采用紅外傳感器測量點(diǎn)滴速度，所用光電檢測器型號是ST-178紅外發(fā)射接收對管。光電接收器件內部LED的P-I特性為：

　　P=Ne*Ni*h*v*I/q，

　　式中：Ne表示外量子效應；Ni表示內量子效應；I為注入電流；q為過(guò)流時(shí)的電量。

　　把紅外發(fā)射和接收管正對著(zhù)固定在滴斗兩側，當液滴滴下時(shí)，紅外發(fā)射器發(fā)出的光信號透過(guò)液滴時(shí)接收端光功率發(fā)生變化，光電接收管將變化的光信號轉換為變化的電信號，由于電信號非常微弱，應放大到一定程度且通過(guò)積分電路消除干擾，再經(jīng)比較器整形得到與點(diǎn)滴同頻的方波。經(jīng)STC89LE516AD單片機對脈沖計數，得到點(diǎn)滴速度。電路原理如圖2所示。

　　圖2　點(diǎn)滴速度測量檢測模塊原理圖

　　2）儲液液面檢測模塊

　　數據采集端利用電容式傳感器，測量吊瓶中的液體存量，并把采集到的數據傳至無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊。由無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊把信號傳至監控中心。原理圖如圖3所示。

　　圖3　儲液液面檢測模塊原理圖

　　電容、電壓變換電路原理說(shuō)明如下：

　　波形輸入的正半周由于被限幅，負半周時(shí)導通，在輸入波形的正半周，輸入波形被限幅在0.7V，波形以-E跳變至0.7V.利用電容電壓特性曲線(xiàn)在儲液瓶的瓶身貼兩塊金屬薄片作為傳感電容，儲液液面下降，電容兩極間介電常數減小，電容值隨之減小，經(jīng)過(guò)電容電壓變換器輸出后電壓上升。當儲液液面降到警戒線(xiàn)時(shí)，此時(shí)測量所得電容值約為43pF，調整回差比較器閾值電壓使其低于電容電壓變換器輸出電壓值，比較器翻轉輸出開(kāi)關(guān)信號，通過(guò)STC89LE516AD單片機檢測傳給無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊。

　　3）無(wú)線(xiàn)傳輸模塊

　　采用CC2500ZigBee模塊，CC2500是一款低成本、低功耗、高性能的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。其工作頻段為2.4GHz的ISM頻段；具有良好的無(wú)線(xiàn)接收靈敏度和強大的抗干擾能力；在休眠模式時(shí)僅0.9？？A的流耗，外部中斷或RTC能喚醒系統；在待機模式時(shí)少于0.6？？A的流耗，外部中斷能喚醒系統；硬件支持CS-MA/CA功能；電壓為（1.8～3.6）V;在傳輸模式下，當輸出功率為-12dBm時(shí)，電流消耗為12mA.CC2500的接收器敏感度為-101dBm（在10kbps時(shí)）；最大輸出功率為0dBm，數據速率可在（1.2～500）kbps之間變化；帶有2個(gè)強大的支持幾組協(xié)議的USART，以及1個(gè)MAC計時(shí)器、1個(gè)常規的16位計時(shí)器和2個(gè)8位計時(shí)器。

　　系統工作原理：當傳感器測試到液體存量信號和點(diǎn)滴速度時(shí)，由無(wú)線(xiàn)傳輸模塊把信息發(fā)送至監控中心，由監控中心對這些數據進(jìn)行計算處理。根據預先設定的有關(guān)規則（例如：設定液體存量為多少時(shí)報警，提醒醫生執行醫護措施），將這些數據轉換為適當的報警動(dòng)作指標，相應地發(fā)出報警。醫護人員根據監控系統提示進(jìn)行操作。

3　軟件流程

　　系統的軟件由數據采集端和數據接收端程序組成，均包括初始化程序、發(fā)射程序和接收程序。初始化程序主要是對單片機、射頻芯片、SPI等進(jìn)行處理；發(fā)射程序將建立的數據包通過(guò)單片機SPI接口送至射頻發(fā)生模塊輸出；接收程序完成數據的接收并進(jìn)行處理。接收端軟件流程如圖4所示，數據采集端軟件流程如圖5所示。

　　圖4　接收端軟件流程圖

　　圖5　數據采集端軟件流程圖