基于單片機的醫(yī)療點滴輸液控制系統(tǒng)設(shè)計

0 引言
目前醫(yī)院普遍使用的是人工監(jiān)控點滴輸液裝置器，將液體容器掛在一定高度，利用勢差將液體輸入病人體內(nèi)，用軟管夾對軟管夾緊和放松控制滴速，醫(yī)護人員按藥劑特性對滴速進行控制。如何使這種手工操作走向自動化或半自動化，讓護理人員監(jiān)控病人打點滴的進程時間得到充分利用，使能自理的病人自己能掌握點滴的速度，這就要求醫(yī)療器械加速自動化與半自動化進程，提高醫(yī)護質(zhì)量。本文介紹了一種操作方便、顯示直觀、可集中控制、具有報警功能的智能型液體點滴速度監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可讓醫(yī)護人員在控制室（通過主機）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），了解病人的輸液進程，及時通知處理將快完成的輸液。
１ 硬件結(jié)構(gòu)與工作原理
1．1 系統(tǒng)框圖

整個系統(tǒng)由主站和從站兩部分組成。主站安裝在護理室，主要功能是觀察各從站的工作狀態(tài)和相應(yīng)的一些簡單的控制功能，當(dāng)從站的有特殊情況報警時，主站也同時報警，提醒護理工作人員進行相應(yīng)的處理。從站安裝在每個輸液器上，以完成輸液點數(shù)的設(shè)置、檢測、控制和報警等功能。主、從站之間采用串口方式相連。因為從站個數(shù)較多，用AT89C52 自帶的URAT 不易實現(xiàn)，為此在主、從站之間采用擴展的方式來完成通信功能，只要在從站中用一8 位寄存器就可完成256 個從站的控制。在AT89C52 上擴展擴展I2C 的方法可參見文獻[1]。
1．2 主站硬件設(shè)計
如圖2 所示，主站AT89C52 的P0 口接4×4 陣列式鍵盤，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，通過擴展I2C 總線串行通信，P3.0 作為報警控制端口，通過一4.7K 限流電阻接至三極管8050 的基極，由8050 驅(qū)動蜂鳴工作。八位共陰LED 用CD4511 七段譯碼驅(qū)動器驅(qū)動，74LS138 譯碼位選通；復(fù)位電路采用復(fù)位芯片MAX813L 以保證可靠復(fù)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)生一個正脈沖。單片機正是通過記錄正脈沖個數(shù)來檢測點滴的流速。液面檢測電路如圖5，由CD4609 構(gòu)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(dāng)液面下降到設(shè)定高度（由紅外發(fā)射管和J1 的安裝位置決定）時，J1 的輸出會有一個下降沿跳變，用于觸發(fā)單片機的外部0 中斷。

圖 6 是步進電機的驅(qū)動電路。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圈的通斷時間，從而完成步進電機的步進數(shù)和正反轉(zhuǎn)控制。

2．1 主站程序設(shè)計
主站要完成的功能主要是對從站進行定點檢測和巡回檢測，并和從站通過I2C 總線進行數(shù)據(jù)交換，并對鍵盤進行掃描，根據(jù)鍵盤輸入和I2C 總線進行數(shù)據(jù)交換結(jié)果進行相應(yīng)的操作（如報警、LED 顯示從站號和從站流速等）。主程序完成監(jiān)測I2C 總線請求、鍵盤的掃描，并根據(jù)鍵盤的輸入調(diào)用相應(yīng)的功能程序?qū)崿F(xiàn)其控制功能。LED 顯示的可由T0 定時中斷程序調(diào)用。鍵盤掃描和LED 顯示程序的編寫可參考文獻[2]。主機信息處理程序流程如圖7 所示，由鍵盤設(shè)定檢測方式后調(diào)用此子程序。如設(shè)置的是定點方式，則由鍵盤輸入從站號后啟動I2C 總線，由I2C 總線進行信息交換后可得知從站的狀態(tài)，并顯示出來；如為巡回檢測方式，每按一下鍵就檢測一個從站，檢完為止。