前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的单片机医用点滴液监控系统设计，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
【内容摘要】
针对传统输液过程中需人工监护和输液速度控制不精确等弊端，基于STM8K104单片机设计了医用点滴液速度监控系统，该系统以单片机STM8K104为核心，用键盘实时设定点滴速度，实现自动检测并显示速度值，打印传输数据、并进行语音播报。实验结果表明，该系统工作稳定、检测精度高、输液速度调整响应快，且结构简单、操作简便，适合在医院推广应用。
【关键词】
点滴速度;单片机;激光检测;语音播报
随着微电子与信息技术的发展和应用，医疗监护设备正在发生着一场信息化的革命。传统的人工监护手段己经越来越不能适应当今信息化、个性化、多元化的医疗监护需求［1］。目前，医院中使用的静脉输液器都是悬挂在病人的上方进行输液，利用势差将液体输入到病人的体内，通过软管夹对胶管口径的压紧和放松从而控制液体滴速，输液速度难以准确限制。这种方式对于患者和医护人员有诸多不便。一旦出现贻误，很可能造成医疗事故。因此研究并设计医用点滴液速度监控具有重要的现实意义和应用价值［2］。本文设计了一种基于STM8K104的医用点滴液速度监控系统。该系统以STM8K104为核心处理单元。实现了键盘输入、液晶显示、滴液检测、滴速控制、数据打印、语音播报等功能。该系统工作稳定、检测精度高、输液速度调整响应快，且结构简单、抗干扰能力强、成本低、操作简便，适合在医院推广应用［3］。
一、系统工作原理
本系统分为上位机和下位机两个部分，主要由STM8K104单片机、5110液晶显示屏模块、433M无线传输模块、激光检测模块、语音播报模块组成。上位机主要负责液滴滴数检测，透明度检测，以及将数据传输给下位机。下位机主要实现上位机传输数据的显示、打印、语音播报的功能。各个传感器的能耗低且互不干扰，不会对其他传感器的正常工作产生影响。
二、点滴检测系统硬件设计
本设计主要实现对点滴液速度、透明度、运动规律情况的检测及控制，采用了上位机、下位机无线传输数据的方式实现了远距离数据采集及控制。
(一)5110液晶显示屏模块。
采用Nokia5110液晶屏，该显示屏体积小，点阵密，能够显示较多的内容，响应速度快，控制也较为简单。
(二)433M无线传输模块。
采用HC－11433Mhz无线模块，该模块体积小，价格低，且具有多个频道选择以及传输信号波特率调整。具有良好的信号传输能力和精确性，且传输距离符合产品的需要。
(三)激光检测模块。
激光检测模块根据光的折射原理设计，当无点滴液下落时，激光直接照射在光敏电阻上，光敏电阻的阻值较低，分担的电压较低，当点滴液落下时，激光经由点滴液折射，光敏电阻所受光照降低，阻值升高，分担的电压较高。该电压差将被MAX232放大并转换成数字信号发送给单片机。由此可检测点滴液的滴速、下落速度、是否运动规则等状态。
(四)透明度检测模块。
透明度检测模块与激光检测模块采取相同的检测方式。不过透明度检测模块会将点滴液下落时的电压直接传输到单片机的AD转换IO口上，根据传回电压大小的不同，表明了液体透明度的不同。
(五)语音播报模块。
语音播报模块采用WT588D语音播报模块，该模块拥有最大32M的内存，支持加载WAV音频格式，使得通过电脑软件合成的声音能够直接录入模块并实现播报功能。该模块还支持多种控制方式。在本产品中采用并口控制模式，减少了IO口的使用，并且扩大了产品存储语音的种类。
(六)打印机模块。
本产品采用NT－58H热敏打印机，该打印机采用打印票据使用纸张，无需油墨即可进行打印，且打印纸易裁剪，非常适合本产品的使用环境。
(七)STM8K104单片机。
采用STM8K104［4］单片机，STM8K104单片机具有体积小，功能强大的特点，共有5路定时器，每个引脚都能使能外部中断，同时运算速度快，并有独立的无线传输接口、AD转换接口。上位机和下位机皆采用体积小巧功能强大的STM8SK104芯片作为主控芯片。在上位机中，外接电源经过降压后分别给单片机和红外检测模块进行供电。红外检测模块将传回检测数据给单片机，待单片机进行信号处理后经由无线模块发送给下位机。上位机中的电位器还可以调节透明度检测模块的灵敏度，以实现更好的检测结果。在下位机中，上位机的信号经由无线模块传输给单片机，再由按键控制将各处理后的数据传输给相应的模块。通过按键可以进行液晶屏显示数据的调整，控制点滴液滴速的快慢，打印显示屏上的内容等操作。另外，在下位机启动后还未与上位机连接时，可以通过按键预设置输液瓶的容量，单片机可以通过该数据计算出此次的输液时间，并根据设置的点滴液滴速快慢进行实时修正。
三、系统软件设计
(一)上位机。
上位机中主要进行的是点滴液滴数、滴速、透明度、下落速度的检测，主要的传感器为激光测量传感器和透明度测量传感器。当滴液滴落时，传感器中的光敏电阻阻值发生变化，光敏电阻分担的电压随之发生变化。该变化值通过MAX232芯片转换为数字信号被单片机接收，从而可以测得滴液的滴数、滴速和下落速度。而不经过MAX232转换，直接输入单片机AD转换的信号则可测得液滴的透明度。上位机测得的数据都将通过无线传输模块传送给下位机。同时上位机可以通过测得的液滴滴速和下位机发出的目标滴速进行比较，并通过由舵机控制的机械结构进行闭环的速度调整，以达到速度控制目的。
(二)下位机。
下位机开机后，首先将进行点滴瓶容量的输入。该容量将和之后传入的滴液滴速进行除法计算，得出预计剩余时间并在液晶屏上显示。确认点滴瓶容量之后，下位机和上位机开始通讯，在上位机上计算出的点滴滴数、滴速、透明度、下落速度将发送给下位机，在下位机中将完成对各个数据的显示、打印、语音播报功能。同时下位机能通过按键调整显示、打印和语音播报的内容，以及调整目标滴速发送给上位机。
(三)检测结果与分析。
1．测试条件及仪器。
(1)测试条件。
检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
(2)测试仪器。
高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。
2．测试结果(数据)。
远程无线控制结果如下:分别对显示屏、语音播报、打印机及各种物件的控制开关进行100次试验。其中成功100次，失败0次。
3．测试分析与结论。
根据上述测试数据，生产实施的医用点滴液速度别及控制系统可无线进行控制，由此可得出以下结论:一是理想点滴液流速可控制在误差范围之内。二是打印机、显示屏、语音播报可正常工作。三是控制点滴液流速装置可进行无线操控。综上所述，本设计达到设计要求。
四、结语
本文设计了一款基于STM8SK104的医用点滴液检测控制系统，可以对点滴液的滴数、滴速、透明度、滴落速度等进行检测和控制。并能够通过5110液晶显示屏、打印机、WT588D语音模块进行实时显示、打印、和语音播报的功能。方便了人们的使用。整个系统操作简单、使用方便、节能、成本低廉，能够很好地适应医院的环境，减少了医护人员的劳动强度，便于医护人员对患者的观察和保护。
作者：宫丽男 单位：长春职业技术学院
【参考文献】
［1］杨秀娟．液体点滴速度监控装置［J］．科技传播，2011，9:174～176
［2］贺焕林，王双红．一种具有遥控功能的液体点滴速度监控装置的设计［J］．计算机测量与控制，2014，22(5):1453～1455
［3］李和太，赵新，李新，等．智能输液监控系统的研制［J］．沈阳工业大学学报，2006，28(3):318～324
［4］STM8SK104参考手册
