摘要：圍繞解決病人輸液需要家屬全程監(jiān)護的問題，設計了基于單片機的智能輸液控制系統(tǒng)。監(jiān)護系統(tǒng)由主從站組成，其中從站由數(shù)據(jù)處理單片機和數(shù)據(jù)通信單片機組成，完成數(shù)據(jù)的采集、處理、控制等功能；主站由數(shù)據(jù)通信單片機控制，主要完成通信功能。主從站之間采用無線模塊PTR8000完成數(shù)據(jù)通信。
關鍵詞：單片機；主站；從站；無線模塊

0 引言
    隨著智能化控制研究的不斷發(fā)展，自動化臨床設備的研究日益成為醫(yī)療器械發(fā)展的一個重點，因而設計一種智能輸液管理系統(tǒng)實現(xiàn)對輸液過程的全程監(jiān)控是醫(yī)學發(fā)展的必然趨勢。本文以遠程監(jiān)控實現(xiàn)輸液實時監(jiān)測為目標，通過下位機采集各床位患者的輸液信息，再以無線的方式將數(shù)據(jù)傳達至上位機，實現(xiàn)輸液數(shù)據(jù)的實時顯示和存儲，以及在特殊情況下的報警等功能。

1 系統(tǒng)總體設計
    系統(tǒng)由主、從站(或上位機和下位機)構成，核心控制器件是單片機。主站由數(shù)據(jù)通信單片機組成，從站由數(shù)據(jù)處理單片機和數(shù)據(jù)通信單片機組成。主要包括四個設計模塊：a．從站數(shù)據(jù)采集電路，包括液滴信號的采集和輸畢信號的采集；b．從站數(shù)據(jù)處理電路，包括實時數(shù)據(jù)的顯示、處理及控制；c．從站數(shù)據(jù)發(fā)送部分電路，包括數(shù)據(jù)處理單片機與數(shù)據(jù)發(fā)送單片機之間的串口通信及數(shù)據(jù)發(fā)送單片機與無線發(fā)射模塊PTR8000之間的SPI通信；d．主站數(shù)據(jù)接收部分電路，主要為主站無線接收模塊PTR8000與單片機之間的SPI通信及單片機通過RS232接口與PC機之間的通信。系統(tǒng)設計如圖1所示。

2 硬件設計
2．1 主站設計
    主站主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線接收，并將數(shù)據(jù)以串口形式傳送至PC機儲存。PC機接數(shù)據(jù)并實時顯示床位號、輸液速度、報警信息等。主站以單片機作為無線模塊PTR8000的控制器，且控制1602液晶屏顯示相關通信信息。電路如圖2所示。

2．2 從站設計
2．2．1 從站硬件電路組成
    根據(jù)系統(tǒng)總體設計方案及實際功能需求，把從站作為設計重點，功能細化后硬件電路包括AT89S52單片機最小系統(tǒng)電路、液滴檢測電路、輸畢檢測電路、鍵盤電路、12864LCD接口電路、1602接口電路、共陰雙8數(shù)碼管顯示電路、指示燈電路、聲光報警電路、無線收發(fā)接口電路、步進電機控制電路、RS232接口電路等。其中，液滴和輸畢信號主要采用紅外收發(fā)二極管來采集，信號經(jīng)過整形電路處理后送至單片機的外部中斷接口；采用步進電機作用微控裝置壓迫輸液軟管的松緊程度來實現(xiàn)自動控制液滴速度的目的。從站設計框圖，如圖3所示。

2．2．2 信號采集電路的設計
    信號采集處理電路如圖4所示，若測試時檢測液滴的電壓差信號過小，可在比較器前加上一級差動放大電路增大檢測的可靠性。由信號采集電路原理圖可以看出，當瓶內(nèi)藥液液面在光路之上時(或液滴滴落切斷光路)，紅外接收二極管Receivel不能接收到紅外發(fā)射二極管Sendl發(fā)出的光，從而Receivel截止，晶體管也截止，OP07輸出端為高電平：當瓶內(nèi)藥液液面逐漸下降至光路附近時(或沒有液滴滴落時)，紅外接收二極管Receivel能接收到紅外發(fā)射二極管Sendl發(fā)出的光，從而Receivel導通，晶體管導通，OP07輸出低電平，此時對單片機產(chǎn)生外部中斷，驅動相應電路發(fā)出報警信號，通知醫(yī)護人員及時采取措施，從而達到采集數(shù)據(jù)及控制報警的目的。系統(tǒng)從站電路如圖5所示，原理圖上半部分為數(shù)據(jù)采集部分，下半部分為數(shù)據(jù)通信部分。

3 系統(tǒng)軟件設計
3．1 主站程序設計
    主站程序設計主要分為兩部分：單片機通信控制及PC機監(jiān)控軟件設計，即單片機無線接收子程序控制PTR8000接收數(shù)據(jù)及串口通信子程序控制將接收的數(shù)據(jù)傳送至PC，PC機端采用微軟的VC++6．0實現(xiàn)客戶端軟件的開發(fā)，其中在串口開發(fā)部分直接使用MSCoom控件。MSCoom控件是微軟公司開發(fā)的專門用于串行通信的控件。通過設置控件的幾個屬性，然后添加控件的事件響應代碼就可以使串口按照要求進行工作。
3．2 從站程序設計
    從站程序設計主要由以下幾部分子程序組成：鍵盤控制子程序、中斷控制子程序、步進電機控制子程序、液晶屏顯示子程序及無線模塊收發(fā)控制子程序。其中數(shù)據(jù)處理單片機由鍵盤控制子程序設定滴速及輸液總量等信息，中斷子程序采集輸畢及液滴信號并計算輸液滴速及時間等數(shù)據(jù)，通過比較實測滴速和設定滴速產(chǎn)生控制信號調(diào)用步進電機控制子程序完成調(diào)速功能，所有信息均由12864液晶屏顯示；數(shù)據(jù)通信單片機經(jīng)串口接收處理單片機的實時信息并控制無線模塊PTR8000發(fā)射出去。對于PTR8000的編程，必須在配置模式中對其進行配置，在RX模式中，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準備就緒(DR)信號通知MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)自動接收完成，MCU即可通過SPI接口讀取接收的數(shù)據(jù)，在TX模式中，PTR8000自動產(chǎn)生前導碼和CRC校驗碼，準備就緒(DR)通知數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。

4 總結
    系統(tǒng)軟硬件設計完成后，測試系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能有：a．按鍵確定床位號、設定輸液滴速及輸液總量；b．紅外收發(fā)二極管檢測液滴及輸畢報警信號并計算實際輸液滴速；c．根據(jù)實測滴速和設定滴速的差值有效控制步進電機達到自動調(diào)節(jié)滴速的目的；d．根據(jù)設定滴速估算輸液總時間；e．根據(jù)實測滴速計算剩余時間；f．從站輸液信息均由12864液晶屏顯示，通信相關信息由數(shù)碼管及1602液晶屏顯示，主站監(jiān)控信息由PC機儲存顯示；g．由PTR8000模塊將床位號、實測速度等數(shù)據(jù)以無線的方式傳輸至PC機，達到實時監(jiān)控的目的；h．利用基于VC++的MSC控件設計合理的人機互動界面。