医院输液智能监控系统技术说明书中原工学院2010 年 11 月名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - 目录第一章 概述一、前言- 2 二、系统性能特点- 2 三、系统主要功能- 2 四、技术指标第二章 系统构成2.1 系统工作过程22 水滴速度测试系统23 水速控制系统24 人机交换装置25 PC 机管理系统26 485 网络系统第三章 输液远程监控系统软件设计3.1 下位机的软件系统的总体设计3.2 下位机系统各软件模块的设计3.2.1 主模块3.2.2 液滴计数模块3.2.3 查询液滴有无及液滴过慢时的报警模块程序设计3.2.4 通信程序模块程序设计第四章 输液远程监控系统的上位机软件设计50-57 4.1 上位机软件主界面图50-51 4.2 输液报警器显示界面设计51-53 4.3 PC机通信接口模块设计53-56 4.3.1 MSComm 控件属性及处理 53-54 4.3.2 通信协议第五章 室内外试验第六章 输液远程监控系统操作说明第七章 结论附录名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 第一章概述一、 前 言医院输液智能监控系统是一个能够代替护士监控病人的智能化系统。该系统具有使用方便、操作简单、价格低廉等特点, 特别适用于那些正常人体不宜接近的特殊场合 , 比如高辐射区、高传染区等。医院输液智能监控系统采用世界领先的微电子网络技术具有体积小、重量轻、效率高、高可靠等优点。配有标准RS485接口，易于与自动化系统对接。适用于各种医疗、医护场所。二、系统性能特点1、手动控制2、遥控操作3、网络远程操作4、速度调整三、系统主要功能本设计为液体点滴速度监控装置， 实现了对液体点滴速度的检测与控制和储液瓶中液面高度的检测报警， 并且动态显示点滴速度， 可以通过按键设置液体点滴速度并使用步进电机进行速度控制；为了达到较好的调整稳定度， 通过软件实现控制电路的自适应调节； 利用软件屏蔽检测中的异常信号；另外实现了多机通信，即一个 PC主机站控制多个点滴速度监控装置。报警信号通过串行口实现从机到主机的传输， 利用发光二极管和蜂鸣器实现主机的声光报警，同时从机使用数码管显示异常信息。系统以单片机 89C51为核心，使用两块系统板 （主机和从机）组成有线监控系统，主机实现对从机的控制； 从机通过外围电路检测储液瓶中液面高度和液体点滴速度；通过从机实现对步进电机控制以此来控制液体点滴速度。软件使用均值法处理采样信号以减小误差。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - 第二章系统构成一、系统总的硬件电路框图本系统为液体点滴速度监控装置， 实现了对液体点滴速度的检测与控制和储液瓶中液面高度的检测报警， 并且动态显示点滴速度， 可以通过按键设置液体点滴速度并使用步进电机进行速度控制；为了达到较好的调整稳定度， 通过软件实现控制电路的自适应调节； 利用软件屏蔽检测中的异常信号；另外实现了多机通信，即一个 PC主机站控制多个点滴速度监控装置。系统由软、硬件两大部分构成。 硬件部分由水滴速度测试系统、水速控制系统、人机交换装置、 PC 机系统、 485 网络系统和报警等系统组成；软件部分由上位机和下位机两大部分。系统框图如图2-1 图 2-1 系统框图2.1 系统工作过程22水滴速度测试系统红外传感器是作为光电传感器的一种，我们先来介绍一下反射式红外传感器，它是一种可以利用其对物体表面黑度的敏感特性，应用于测量微小的位移。从光源红外发射管发射出的一定强度的光束到达测量面后，根据物体表面的不同黑度和表面光洁度，部分光散射和反射到红外敏感接收管转变成为和接收管接收到的光强成正比的电信号。图 11 利用透射检测点滴速度若在具有同样表面光洁度的一块测量面上涂上黑白涂料，有意造成反射光强名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - 的不同。当红外光束的光斑从黑色移动到白色区域时，接收管输出的电信号将产生一个阶跃， 阶跃的过程主要取决于光斑的大小、测量面的移动及电信号响应的速度等。虽然水滴的速度不快，红外线足以响应，但是水是透明的不好反射，它的反射信号几乎没有，所以利用反射式红外传感很难测到信号。现在我们来看一下对射式红外传感器，其原理和反射式红外传感器差不多，只不过我们经过实验发现对射式红外传感器对水滴的测量信号会更好一些。对射式光电传感器 (以下简称为传感器 ) 分为投光器和受光器两部分两者光轴重合在同一直线上。工作时，投光器发出调制光，被受光器接收，变为电信号。当被测体进入检测区时， 光被遮挡，受光器无光可受 传感器输出状态改变。光电传感器因为检测无接触、 检测距离大、检测精度高而广泛应用于测距、 测速、计数、行程控制等。然而，传感器工作一段时间后，调整好的光轴会发生变化，透镜表面会吸附尘埃、油污，这些引起检测距离减小，甚至无法检测。因为我们测的是点滴管比较小， 而且是贴在上面的， 所以干扰会比较小一点， 但是我们还是不能忽略了这一点，尽量的减少误差。具体的电路如图5 所示。图 5因为单片机是对负脉冲有效， 而对射式光电传感器在没有东西遮挡时受光器端是低电平，有东西遮挡时是高电平， 即测量水滴速度时产生的是正脉冲，所以在受光器端和单片机之间加一个非门把正脉冲变成负脉冲。23水速控制系统对液体点滴速度的控制，可以使用下面两种方案：方案一：采用输液软管夹头控制点滴速度，方案二：采用调整高度从而实现接近线性的控制点滴的速度。综合比较上面两种方案，使用步进电机来实现控制效果较好。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - 24人机交换装置人机交换装置其特征在于：它主要由微处理器，键盘，液晶显示器，通讯扩展芯片，与通讯扩展芯片串行数据口相连的通讯接口芯片构成。25 PC 机管理系统这是利用 Visual Basic 自主开发的管理系统，其中包括欢迎界面，登录界面，滴 速 智 能 检 测 界 面 ， 多 机 监 控 界 面 和 用 户 密 码 修 改 界 面 。图 6 用户点击该系统后直接进入欢迎界面，点击该界面中的“登录”按钮，然后自动跳转到登录界面，输入帐号密码之后便可进入多机管理界面，点击相应的房间号就可以对该房间进行输液滴速的检测和控制。26 485 网络系统RS-485是在 RS-422的基础上发展起来的，能实现一点对多点的通信，也能实现多点双向通信， 但同一时刻只能有一个发送器，其余的为接收器， 即一主多从的通信方式。 RS-485 收发器采用平衡发送、差分接收的方式，即在发送端将 TTL 信号转换成差分信号输出，在接收端，接收器将差分信号转换成TTL信号。因此具有较高的共模抑制能力。同时接收器具有较高的灵敏度，能检测低达 200mV 的电压，数据传输可达1200m。在整个网络系统中， 所有节点不直接和用户设备相连，而是通过一个节点模块和设备链接。 这是一种二端带通讯口的智能化模块，内带一个单片机系统， 用于执行局域网络通信协议，负责BS-485 总线和设备间的通信，同时参与整个局域网络的通信协议工作。模块的一端为RS-485总线，用于连接网络，另一端是RS-232总线（或 TTL 电平）与用户设备，仪器仪表连接。图7 即为两者转换的实现电路。理论上该局域网络对节点的扩展没有限制，但考虑到RS-485 总线通信速度的限制，因此网络规模不宜过大。 由前面的结构分析可知， 网络的可靠性取决于子网。由于各子网间不会产生串扰， 因此网络的可靠性不会随网络的规模扩大而降低。这是一个通用的局域网络，适合任何需要RS-485 总线通信的场合，因此名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - 实用性非常强。图 7 第三章 输液远程监控系统软件设计3.1 下位机的软件系统的总体设计3.2 下位机系统各软件模块的设计软件的模块部分可以分为，分配数码管、分配键值、延时子程序、滴数转换子程序、高位灭灯子程序、电机顺（反）转子程序、外部中断子程序、定时器中断子程序、设置滴数模块等下面分别来详细说明3.2.1 主模块3.2.2 液滴计数模块3.2.3 查询液滴有无及液滴过慢时的报警模块程序设计3.2.4 通信程序模块程序设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - 第四章 输液远程监控系统的上位机软件设计50-57 4.1 上位机软件主界面图50-51 此界面是在 Microsoft Visual Basic 软件的基础上自主研制开发，此软件应用方便操作简单，技术成熟，运行稳定，功能扩展性强，并具有完善的安全防护措施，为设备和系统稳定运行提供可靠的技术保障。制作编写完成的。 主界面的界面形式如下图图 8 所示：图 8 打开程序后会显示图8 所示的主界面， 主界面中间进行了人性化设计， 有显示当天的，精确的日期以及时分秒并且在界面中动态显示。其具体代码如下：Private Sub Form_Load() Label3.Caption = Now() End Sub Private Sub Timer1_Timer() Label3.Caption = Now() End Sub Private Sub Timer2_Timer() Label3.Left = Label3.Left + 10 End Sub Private Sub Timer3_Timer() Label3.Left = 0 End Sub 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - 在界面下方有 ” 登录” 和” 退出” 按钮，点击登录按钮就会出现登录界面，如图6 所示，帐号输入框显示数据库中预先设置好的帐号资料，然后在密码框输入相应密码即可登录。此界面（图9）中还有密码修改按钮，用户可根据自己需要进行修改密码，框图如下：图 9 4.2 输液报警器显示界面设计51-53 输液报警界面用于指示仪器工作状态，方便使用者进行多个病房的检测和对患者的管理， 正常工作状态下指示灯为绿色， 在出现异常情况及输液即将完成时报警，指示灯为红绿闪烁状态，在患者管理下方有” 打开” 按钮，点击方可进入患者信息表格， 以便录入患者信息。 点击房间号显示患者点滴滴速，可及时掌握患者输液情况。具体界面如图10 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 13 页 - - - - - - - - - 图 10 4.3 PC机通信接口模块设计53-56 此界面包含床位编号及状态指示灯，设定滴速，测量滴速显示框以及患者姓名。姓名栏自动对应床号下的患者姓名，并将姓名录入数据记录表格实时记录数据。点击数据记录表格打开数据记录标，可得到患者实用的历史滴速数据，界面中还包含状态知识灯，和图10 的报警灯同步工作，点击” 返回上层 ” 即可进入患者管理界面。实现其功能的部分程序如下：串口初始化Private Sub Form_Load() MSComm1.CommPort = 3 MSComm1.settings = 9600,m,8,1 设置串口参数MSComm1.InputMode = 1 接收文本型数据MSComm1.RThreshold = 1 Timer1.Enabled = True Timer2.Enabled = True Dim exlApp As Excel.Application 定义 EXCEL 类Dim exlBook As Excel.Workbook 定义工件簿类Dim exlsheet As Excel.Worksheet 定义工作表类Set exlApp = New Excel.Application 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - 4.3.1 MSComm 控件属性及处理 53-54 一、MSComm 控件两种处理通讯的方式， MSComm 控件提供下列两种处理通讯的方式：事件驱动方式和查询方式。1.1 事件驱动方式事件驱动通讯是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下，在事件发生时需要得到通知，例如，在串口接收缓冲区中有字符，或者Carrier Detect (CD) 或 Request To Send (RTS) 线上一个字符到达或一个变化发生时。在这些情况下，可以利用MSComm 控件的OnComm 事件捕获并处理这些通讯事件。OnComm 事件还可以检查和处理通讯错误。所有通讯事件和通讯错误的列表，参阅CommEvent 属性。在编程过程中，就可以在OnComm 事件处理函数中加入自己的处理代码。这种方法的优点是程序响应及时，可靠性高。每个MSComm 控件对应着一个串行端口。如果应用程序需要访问多个串行端口，必须使用多个MSComm 控件。1.2 查询方式查询方式实质上还是事件驱动，但在有些情况下， 这种方式显得更为便捷。 在程序的每个关键功能之后，可以通过检查CommEvent 属性的值来查询事件和错误。 如果应用程序较小， 并且是自保持的， 这种方法可能是更可取的。例如，如果写一个简单的电话拨号程序，则没有必要对每接收一个字符都产生事件， 因为唯一等待接收的字符是调制解调器的“确定”响应。二、MSComm 控件的常用属性MSComm 控件有很多重要的属性，但首先必须熟悉几个属性。CommPort 设置并返回通讯端口号。Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - PortOpen 设置并返回通讯端口的状态。也可以打开和关闭端口。Input 从接收缓冲区返回和删除字符。Output 向传输缓冲区写一个字符串。下面分别描述：1. CommPort属性 设置并返回通讯端口号。语法 object.CommPortvalue (value 一整型值，说明端口号。 ) 说明 在设计时， value 可以设置成从1 到 16 的任何数（缺省值为1） 。但是如果用PortOpen 属性打开一个并不存在的端口时，MSComm 控件会产生错误68（设备无效）。2. RThreshold 属 性 ： 在MSComm 控 件 设 置CommEvent 属 性 为comEvReceive 并产生 OnComm 之前，设置并返回的要接收的字符数。语法 object.Rthreshold = value （value 整型表达式，说明在产生OnComm 事件之前要接收的字符数。）说明当接收字符后，若Rthreshold 属性设置为0（缺省值）则不产生OnComm 事件。例如，设置Rthreshold 为 1，接收缓冲区收到每一个字符都会使MSComm 控件产生OnComm 事件。3. CTSHolding 属性： 确定是否可通过查询Clear To Send (CTS) 线的状态发送数据。 Clear To Send 是调制解调器发送到相联计算机的信号，指示传输可以进行。该属性在设计时无效，在运行时为只读。语法： object.CTSHolding（Boolean）说明：如果Clear To Send 线为低电平(CTSHolding = False) 并且超时时，MSComm 控 件 设 置CommEvent 属 性 为comEventCTSTO(Clear To Send Timeout) 并产生 OnComm 事件。4. SThreshold 属性： MSComm 控件设置 CommEvent 属性为 comEvSend 并产生 OnComm 事件之前，设置并返回传输缓冲区中允许的最小字符数。语法 object.SThreshold = value value 整形表达式，代表在OnComm 事件产生之前在传输缓冲区中的最小字符数。说明：若设置Sthreshold 属性为0（缺省值），数据传输事件不会产生OnComm 事件。若设置Sthreshold 属性为 1，当传输缓冲区完全空时，MSComm 控件产生OnComm 事件。如果在传输缓冲区中的字符数小于 value，CommEvent 属性设置为comEvSend ，并产生OnComm 事件。comEvSend 事件仅当字符数与Sthreshold 交叉时被激活一次。三、OnComm 常数常数 值 描述comEvSend 1 发送事件。comEvReceive 2 接收事件。comEvCTS 3 clear-to-send 线变化。comEvDSR 4 data-set ready 线变化。comEvCD 5 carrier detect 线变化。comEvRing 6 振铃检测。comEvEOF 7 文件结束。四、本装置对 MSComm 控件属性的处理MSComm1.CommPort = 3 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 13 页 - - - - - - - - - MSComm1.settings = 9600,m,8,1 设置串口参数MSComm1.InputMode = 1 接收文本型数据MSComm1.RThreshold = 1 4.3.2 通信协议地址FFH 是对所有从机都起作用的一条控制命令：命令各从机恢复SM2=1 的状态。 主 机 发 送 的 控 制 命 令 代 码 为 ： 00H ： 要 求 从 机 接 受 数 据 块 ；01H：要求从机发送数据块；其他：非法指令。数据块长度： 16 个字节。从机状态字格式为：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ERR 0 0 0 0 0 trdy rrdy 其中：若 err=1，表示从机接受到非法命令；若trdy =1，表示从机发送准备就绪；若 rrdy=1。多机通信实现过程如下；(1) 准备阶段首先定义从机地址；置SM2=1；REN=1 允许串行口中断。(2) 通信阶段主机发送的地址信息的特征是串行数据的第9 位为 1，而发送的数据信息的特征是串行数据的第9 位为 0。对于从机就要利用SM2 来确认主机是否在呼叫自己。从机处于接收时，置SM2=1，然后根据接收到的串行数据的第 9 位的值来确定是否接收主机信号。第五章 室内外试验第六章 输液远程监控系统操作说明第七章 结论名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - -