基于單片機的醫療點(diǎn)滴輸液控制系統設計

0 引言
目前醫院普遍使用的是人工監控點(diǎn)滴輸液裝置器，將液體容器掛在一定高度，利用勢差將液體輸入病人體內，用軟管夾對軟管夾緊和放松控制滴速，醫護人員按藥劑特性對滴速進(jìn)行控制。如何使這種手工操作走向自動(dòng)化或半自動(dòng)化，讓護理人員監控病人打點(diǎn)滴的進(jìn)程時(shí)間得到充分利用，使能自理的病人自己能掌握點(diǎn)滴的速度，這就要求醫療器械加速自動(dòng)化與半自動(dòng)化進(jìn)程，提高醫護質(zhì)量。本文介紹了一種操作方便、顯示直觀(guān)、可集中控制、具有報警功能的智能型液體點(diǎn)滴速度監控系統。該系統可讓醫護人員在控制室（通過(guò)主機）改變不同受液者（控制從機）的輸液狀況，也可以直接到輸液室直接改變輸液狀態(tài)（直接控制從機），了解病人的輸液進(jìn)程，及時(shí)通知處理將快完成的輸液。
１ 硬件結構與工作原理
1．1 系統框圖

整個(gè)系統由主站和從站兩部分組成。主站安裝在護理室，主要功能是觀(guān)察各從站的工作狀態(tài)和相應的一些簡(jiǎn)單的控制功能，當從站的有特殊情況報警時(shí)，主站也同時(shí)報警，提醒護理工作人員進(jìn)行相應的處理。從站安裝在每個(gè)輸液器上，以完成輸液點(diǎn)數的設置、檢測、控制和報警等功能。主、從站之間采用串口方式相連。因為從站個(gè)數較多，用AT89C52 自帶的URAT 不易實(shí)現，為此在主、從站之間采用擴展的方式來(lái)完成通信功能，只要在從站中用一8 位寄存器就可完成256 個(gè)從站的控制。在A(yíng)T89C52 上擴展擴展I2C 的方法可參見(jiàn)文獻[1]。
1．2 主站硬件設計
如圖2 所示，主站AT89C52 的P0 口接4×4 陣列式鍵盤(pán)，P1 口接八位LED 顯示模塊，P3.6 和P3.7 與從機的P3.6 和P3.7 對接，通過(guò)擴展I2C 總線(xiàn)串行通信，P3.0 作為報警控制端口，通過(guò)一4.7K 限流電阻接至三極管8050 的基極，由8050 驅動(dòng)蜂鳴工作。八位共陰LED 用CD4511 七段譯碼驅動(dòng)器驅動(dòng)，74LS138 譯碼位選通；復位電路采用復位芯片MAX813L 以保證可靠復位。

液滴檢測電路如圖 4 所示，紅外發(fā)射、接收電路裝在滴管上，每一滴藥水都將使檢測電路產(chǎn)生一個(gè)正脈沖。單片機正是通過(guò)記錄正脈沖個(gè)數來(lái)檢測點(diǎn)滴的流速。液面檢測電路如圖5，由CD4609 構成的振蕩電路產(chǎn)生38KHz 用于控制紅外發(fā)射管發(fā)射，在正常情況下，J1（1380）輸出高電平，單片機INT0 輸入為高電平，當液面下降到設定高度（由紅外發(fā)射管和J1 的安裝位置決定）時(shí)，J1 的輸出會(huì )有一個(gè)下降沿跳變，用于觸發(fā)單片機的外部0 中斷。

圖 6 是步進(jìn)電機的驅動(dòng)電路。由P2.0～P2.3 經(jīng)三極管控制光耦的輸入，并由光耦輸出控制步直電機各組線(xiàn)圈的通斷時(shí)間，從而完成步進(jìn)電機的步進(jìn)數和正反轉控制。

2．1 主站程序設計
主站要完成的功能主要是對從站進(jìn)行定點(diǎn)檢測和巡回檢測，并和從站通過(guò)I2C 總線(xiàn)進(jìn)行數據交換，并對鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，根據鍵盤(pán)輸入和I2C 總線(xiàn)進(jìn)行數據交換結果進(jìn)行相應的操作（如報警、LED 顯示從站號和從站流速等）。主程序完成監測I2C 總線(xiàn)請求、鍵盤(pán)的掃描，并根據鍵盤(pán)的輸入調用相應的功能程序實(shí)現其控制功能。LED 顯示的可由T0 定時(shí)中斷程序調用。鍵盤(pán)掃描和LED 顯示程序的編寫(xiě)可參考文獻[2]。主機信息處理程序流程如圖7 所示，由鍵盤(pán)設定檢測方式后調用此子程序。如設置的是定點(diǎn)方式，則由鍵盤(pán)輸入從站號后啟動(dòng)I2C 總線(xiàn)，由I2C 總線(xiàn)進(jìn)行信息交換后可得知從站的狀態(tài)，并顯示出來(lái)；如為巡回檢測方式，每按一下鍵就檢測一個(gè)從站，檢完為止。