摘 要：常见的医疗输液管只能进行人工调节速度,速度调节不准确,不易控制,有时速度过快还会对病人造成 不良反应,而且常因疏忽大意发生血液回流现象,作为医疗过程,医务人员也需要对输液过程进行监控, 为此研究点滴速度控制器就显得非常必要。目前市场上的点滴速度控制产品主要是输液泵,此种设备 控制精度高,功能强大,适用于高要求场合,但价格较贵,而且使用前后都要进行清洗,不太方便。针对以 上情况本文设计了一种方便实用、低成本的点滴速度测控系统。本系统的特点：自动检测输液液位，并能将各床位液位和输液速度信号传送至护办室，在护办室对 多个病房各个床位的输液情况进行巡回检测和显示。当液位低于设定下限值，输液速度过高或过低， 在护办室和相应床位处发出声光报警，提醒护理人员及时处理，采用一种变介电常数型电容式液位 传感器。通过对不同宽度电极下传感器电容与对应液位的分析，发现液位处于输液瓶上部圆柱段时 电容与液位高度之间有很好的线性关系，而在下部呈现非线性;传感器灵敏度随电极宽度的增加而近 似线性提高。同时发现传感器灵敏度与液位下降速度相关。进而建立了传感器数学模型，分析影响 传感器灵敏度的因素和机理。本装置硬件部分为电容式传感器，其结构简单，适应性强，固有频率高，动态响应时间短，软件部 分用单片机实现，实现多路信号采集处理、参数设置、异常报警和报警取消，总线通信等。关键词：静脉输液，液位检测，电容式传感器，电极，极化Abstract: Because of the absence of the automatically measuring settings, special medical person has to ward them. This aggravates the patients mental burden and the nursing persons working burden. This also handicaps the synthesis management of the ward.The system is developed to measure infusion liquid level and infusion speed. The system automatically transports the detecting signal to the nursing office. In it the infusing situation of every bed in every sickroom is displayed. When the infusion liquid level is under the given lower limit and the infusion speed is much faster or lower, the alarm will be made in nursing office and corresponding bed to remind the paramedic to deal with it, a variable- dielectric-constant capacitive sensor is designed. The experimental data is obtained with the use of electrodes of different width. By analyzing the correlation between them, it is found that the sensitivity affected by the speed of infusion. The model of the sensor is presented and then the affecting factors and the mechanism on the sensitivity are discussed.The hardware device part of the capacitive sensor, its simple structure, strong adaptability and high natural frequency, dynamic response time is short. software with MCU, multi-channel signal acquisition and processing, parameter setting, unusual warning and alarm canceled, Bus communications and so on.Keywords: vein infusion, liquid level measuring, capacitive sensor, electrode, polarization目录第1章 绪论 11.1 引言 11.2 国内外点滴输液监控系统的研究现状 11.3 课题目的和意义 21.4 设计摘要第2 章 设计要求和具体指标要求2.1 任务要求2.2 主要技术指标第3章 设计方案比较与论证 33.1 液体点滴检测方案 43.2 速度测量方案 43.3 滴速检测的软件设计方法 53.4警戒液面检测方案53.5 键盘方案 63.6 显示方案的选择 63.7 液体点滴速度控制方案 63.8 电机的选择 7 第4章 系统电路设计 84.1 单片机最小应用系统设计 84.2 键盘显示电路 94.2.1 键盘工作原理 104.2.2七段LED数码显示器114.3 数据采集电路设计 114.3.1 滴速检测电路114.3.2 液位检测电路 144.4 驱动控制电路 154.4.1 步进电机的单片机控制154.4.2 步进电机的驱动164.5 报警部分设计与实现174.6 电源电路的设计174.7 部分元器件说明183.7.1 AT89S51 引脚说明18 4.7.2集成电压比较器LM324 204.7.3移位寄存器74164 21第4章系统软件设计224.1主控制模块224.2滴速检测程序设计 234.3液位检测和报警程序设计244.4键处理子程序的设计与实现254.5显示子程序264.6步进电机控制点滴速度程序27第5章系统的调试及结果295.1系统调试环境29 5.2硬件调试305.2.1单片机系统电路调试 305.2.2数据采集电路的调试 305.2.3键盘显示电路调试305.3软件调试315.4调试及测试仪器31结论32致谢33参考文献 34附录 1 液体点滴速度监控器总体程序 35附录2系统原理图 45附录3实物照片46第1 章 绪 论第 1.1 节 课题背景 随着微电子技术和信息技术的发展和应用，医疗设备领域正在悄悄的发生着一场信息化的革命。尤 其是在医疗监护领域，传统的病房式监护手段已经越来越不能适应当今多元化、信息化、个性化的 医疗监护需求。自上世纪70年代美国航天局(NASA)运用远程监护技术对空中的宇航员进行生理参 数的监测开始，直到目前美国军方研究的一种供战时使用的人体状态监护仪(Personal Status Monitor, PSM),这是一种由士兵佩戴，在战场上监护士兵的呼吸、体温、血压、心率及心电图的监护装置， 通过无线电技术使战地指挥官能估计战场上的受伤者是否还活着，并可确定受伤者的所在位置。目 前，医院内以计算机为基础的病人床边监护与中央集中监护系统，已能通过各种方式与各类信息系 统相连接，组成一个集数据、波形、语音、图像为一体的有线与无线相结合的信息网络。在这个网 络中可通过各种有线和无线传输方式，将急救现场、急救车、诊疗船、直升机、家庭诊疗所、乡村 医院等与急救中心和大型医院相联通，为人类提供在任何地方、任何时候实行远程监护与医疗诊断。 这一现代技术目前正悄悄地进入医院、家庭以及任何载人的运输工具(汽车、火车、船舶、飞机、宇 宙飞船等)中，并直接为工作中、行走中和飞行中的个人保健服务。在欧美发达国家，医疗监护产品升级换代的速度相当迅速，其总体发展趋势是:(1) 应用各种高新技术丰富产品功能，拓展应用范围;(2) 采用多系统组合的积木式结构，即模块化，可根据临床对多种测量、分析控制和记录的需要， 组成适宜的监护操作系统;(3) 普遍采用 GUI 界面，操作直观，实时信号处理准确可靠，信息存储量大，具有联网扩展功 能:(4) 软件设计以模块化为基础，以便于硬件设备的升级换代和新功能的扩展;(5) 监护设备的市场已由医院走向家庭，因此要在采用最先进技术的同时，生产操作简易的仪器， 以供非医疗机构用户使用。(6) 多参数和整体式监护系统已逐渐取代单体式病人监护仪，如多参数(ECG, SP02，呼吸率、非 损伤血压和体温等)携带式个人监护系统，能使医生在医院获得来自任何地方的病人信息。(7) 方便随时随地进行回放的网络化装置也是一个重要的发展趋势;(8) 遥控示踪是另一个增长迅速的领域，因为这种技术能对非卧床病人进行连续监护。第 1.2 节 课题研究意义近年来，医疗事业的发展，使计算机网络管理成为现代化医院的一个重要标志。尤其是在医疗监护 领域，提出了多元化、信息化、个性化的医疗监护需求。现代科技的进步和发展，为医学监护技术 提供了创新条件和新的发展空间，然而医疗监护技术和设备的发展仍不能满足医院、病人、家庭和 人身健康各方面所提出的要求。因此网络化远程医疗监护设备已具有迫切的市场需求和广阔的市场 前景。在自动医疗监护系统中，信号提取是医疗监护系统工作的首要前提。医疗液位信号自动检测和 传输也是信号提取的过程，医疗工作人员常常需要检测和控制液体的储量或液位，如人工肾机的透 析液储液罐中透析液储量、自动洗胃机中冲洗液的液量、中医使用的药浴机中煎药锅中的水位、静 脉输液液位检测等等。如果对仪器中液体储量疏于监测，在液体储量失控情况下或者在可能会给患 者带来伤害甚至危机其生命。通过对这些液体储量的监测，医护人员便可以随时了解液体余量，并 能在液体缺少时及时自动和人工补充或者采取其他措施，维护医疗设备的安全运行。因此，如何更 好地对医疗液位进行监测，一直是医学工程人员考虑较多的课题之一。 而在临床医学中，常采用静脉穿刺的办法将药液直接经静脉注入体内，这种输液方式你为静脉输