一種基于AT89C52單片機(jī)病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)

葉戰(zhàn)波

（麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院 教務(wù)處，麗水 323000）

0 引言

科學(xué)有效地應(yīng)用和管理病房的病床管理系統(tǒng)，是醫(yī)院必不可少的，設(shè)計(jì)一套病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)，合理、高效、安全的服務(wù)系統(tǒng)有利于減輕護(hù)理工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)又保障病人的安全，非常具有實(shí)際現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)框圖

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)院的住院部，對系統(tǒng)的要求比較嚴(yán)格，要求病床監(jiān)控器具有站號任意輸入設(shè)定和顯示功能；當(dāng)按下監(jiān)控器上的呼叫按扭時(shí)，主機(jī)能顯示最先接收到的呼叫病床號，并發(fā)出聲光報(bào)警提示；主機(jī)能手動(dòng)清除當(dāng)前顯示的病床號及報(bào)警信號；主機(jī)能接收并存儲不少于10個(gè)呼叫的病床號，在手動(dòng)清除當(dāng)前顯示后，能依先后順序顯示下一個(gè)病床號并發(fā)出聲、光提示；在滴斗處檢測點(diǎn)滴速度，并在病床監(jiān)控器上實(shí)時(shí)顯示點(diǎn)滴速度（滴/分），測量誤差小于±2%滴；輸液結(jié)束(滴速為零)時(shí)，從站和主站應(yīng)在3秒內(nèi)發(fā)出聲光報(bào)警信號；主站和從站間應(yīng)盡量減少連接線數(shù)量，有線通信傳輸距離不小于30米；主站能巡回顯示各從站的編號及當(dāng)前點(diǎn)滴速度，巡回時(shí)間3-10秒可由主站任意設(shè)定。

按使用要求病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

該輸液監(jiān)控系統(tǒng)，由護(hù)士站主機(jī)和病房輸液監(jiān)控器兩大部分組成，涉及三個(gè)技術(shù)：單片機(jī)技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、通信技術(shù)。

2.1 按鍵和顯示

病床監(jiān)控器具有站號任意輸入設(shè)定和顯示功能。從站需要按鍵和顯示功能。因?yàn)閺恼撅@示簡單，采用4位數(shù)碼管顯示，因?yàn)槠渚哂械湍芎摹⒌蛽p耗、低壓、壽命長、成本低、耐老化，對外界環(huán)境要求較低等優(yōu)點(diǎn)。按鍵則采用獨(dú)立鍵盤，其優(yōu)點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)簡單，且編程簡單。主站相比從站，在顯示和功能等都較復(fù)雜，采用液晶顯示和矩形鍵盤最佳。采用（128×64）點(diǎn)陣式液晶顯示，它具有功耗小、輕薄短小無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。相比獨(dú)立鍵盤，矩形鍵盤可以減少I/O接口。

2.2 主從機(jī)通信協(xié)議

主機(jī)能接收并存儲不少于10個(gè)呼叫的病床號，在手動(dòng)清除當(dāng)前顯示后，能依先后順序顯示下一個(gè)病床號并發(fā)出聲、光提示。得需用到多機(jī)通信，根據(jù)使用要求采用RS485 串行通信方式。RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力，加上收發(fā)器有高的靈敏度，能檢測到低達(dá)200mv的電壓，可靠通信的傳輸記錄可達(dá)數(shù)千米。RS485 串行通信電路簡單，它是一種常用的總線接口，連接方便。用普通MAX485芯片最大支持32節(jié)點(diǎn)。如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個(gè)或者256個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大的可以支持到400個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2.3 點(diǎn)滴檢測

在滴斗處檢測點(diǎn)滴速度，并在病床監(jiān)控器上實(shí)時(shí)顯示點(diǎn)滴速度（滴/分），測量誤差小于±2%滴；輸液結(jié)束(滴速為零)時(shí)，從站和主站應(yīng)在3秒內(nèi)發(fā)出聲光報(bào)警信號；主站能巡回顯示各從站的編號及當(dāng)前點(diǎn)滴速度，巡回時(shí)間3-10秒可由主站任意設(shè)定。可知需要一個(gè)點(diǎn)滴的檢測裝置，測量相鄰點(diǎn)滴下落的時(shí)間間隔即可確定點(diǎn)滴速度。檢測采用紅外對管發(fā)射接收。工作與斷續(xù)的方式，在點(diǎn)滴落下時(shí)阻擋了接收管接收紅外線，產(chǎn)生高電平的脈沖信號，為了提高抗干擾能力，選用RG1120紅外發(fā)射管，它是單光束紅外光電傳感器，由進(jìn)口高發(fā)射功率的砷化鎵（砷鋁鎵）紅外發(fā)射管和高靈敏度的光敏晶體管組成。可根據(jù)接收到的光強(qiáng)的強(qiáng)弱判斷是否有液滴滴下。該裝置成本低，穩(wěn)定性好，尺寸小，質(zhì)量輕，安裝在滴斗上較簡單；對輔助電路要求少，在近距可以用直流發(fā)射，電路簡單，性能穩(wěn)定。較容易實(shí)現(xiàn)。由于液滴滴下時(shí)，為正跳變。單片機(jī)外部中斷不能檢測，所以我們加一個(gè)非門反向，使信號成為單片機(jī)可利用的。實(shí)現(xiàn)的電路如圖2所示。

圖2 液滴檢測電路

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 通信協(xié)議

設(shè)立FDH為主站發(fā)送的引導(dǎo)字節(jié)，DFH為從站的的接收的引導(dǎo)字節(jié)，由題目得從機(jī)號為0-127，從站E8H為告警，F(xiàn)0H不告警并設(shè)校正或結(jié)束為118H。無論從機(jī)是否有接到數(shù)據(jù)，10uM后，主機(jī)都重新開始，發(fā)數(shù)據(jù)。

3.2 主機(jī)軟件設(shè)計(jì)

主機(jī)軟件有程序、端口、中斷初始化模塊、RS-485通信模塊、顯示及告警、掃描按鍵模塊、中斷接收數(shù)據(jù)模塊組成。液晶顯示程序，由廠家直接提供。主機(jī)程序流程圖如圖3所示。

圖3 主機(jī)程序流程圖

3.3 從機(jī)軟件設(shè)計(jì)

圖4 檢測液滴程序流程圖

從機(jī)軟件有程序、端口、中斷初始模塊、顯示及告警模塊、滴液速度檢測模塊、接收指令回發(fā)數(shù)據(jù)模塊，檢測液滴流程圖如圖4所示，從機(jī)程序流程圖如圖5所示。

圖5 從機(jī)程序流程圖

4 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析

測試儀表：數(shù)字萬用表、示波器、秒表

4.1 功能測試

在主機(jī)隨意設(shè)定16號，液晶顯示顯示16號，說明病床監(jiān)控器站號任意輸入設(shè)定和顯示功能完成。當(dāng)我們按下呼叫按鈕時(shí)，主機(jī)上的蜂鳴器有相應(yīng)，并且LED發(fā)光，說明按下監(jiān)控器上的呼叫按扭時(shí)，主機(jī)能顯示最先接收到的呼叫病床號，并發(fā)出聲光報(bào)警提示功能完成。當(dāng)按下清除鍵時(shí)，主機(jī)顯示清除，蜂鳴器停止呼叫，說明主機(jī)能手動(dòng)清除當(dāng)前顯示的病床號及報(bào)警信號功能完成。

4.2 性能測試

當(dāng)從機(jī)任意按下按鍵1，112，3，24，55，6，7，8，19，主機(jī)都能接收數(shù)據(jù)，并且在主機(jī)中都可以按順序查詢到這些數(shù)，并且可看到LED發(fā)亮和蜂鳴器呼叫，說明主機(jī)能接收并存儲不少于10個(gè)呼叫的病床號，在手動(dòng)清除當(dāng)前顯示后，能依先后順序顯示下一個(gè)病床號并發(fā)出聲、光提示。當(dāng)輸液結(jié)束（滴速為零）時(shí)，用秒表測得從站和主站能在2秒內(nèi)發(fā)出聲光報(bào)警信號。主站和從站間只有兩組導(dǎo)線，并且才采用一箱雙絞線進(jìn)行通信傳輸，通信正常，說明此裝置距離不小于300米。用秒表測得巡回時(shí)間為9秒，在要求之內(nèi)，完成任務(wù)。

本系統(tǒng)經(jīng)過測試，該系統(tǒng)的基本功能和液滴速度檢測范圍與精度指標(biāo)達(dá)到基本要求，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)由一個(gè)主站控制多個(gè)從站的有線病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)。

[1] 李樹雄,李拓.基于PLC的智能病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008,07.

[2] 王震,張震,馬立,饒進(jìn)軍.基于CAN總線的醫(yī)用輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電一體化,2009,15(3).

[3] 韓秀莉,姜學(xué)思.智能化的液體點(diǎn)滴控制裝置[J].大眾科技,2010(2):139-140.