一種基于AT89C52單片機病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)

葉戰(zhàn)波

（麗水職業(yè)技術學院 教務處，麗水 323000）

0 引言

科學有效地應用和管理病房的病床管理系統(tǒng)，是醫(yī)院必不可少的，設計一套病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)，合理、高效、安全的服務系統(tǒng)有利于減輕護理工作人員的勞動強度，同時又保障病人的安全，非常具有實際現實意義。

圖1 病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)框圖

1 系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)應用于醫(yī)院的住院部，對系統(tǒng)的要求比較嚴格，要求病床監(jiān)控器具有站號任意輸入設定和顯示功能；當按下監(jiān)控器上的呼叫按扭時，主機能顯示最先接收到的呼叫病床號，并發(fā)出聲光報警提示；主機能手動清除當前顯示的病床號及報警信號；主機能接收并存儲不少于10個呼叫的病床號，在手動清除當前顯示后，能依先后順序顯示下一個病床號并發(fā)出聲、光提示；在滴斗處檢測點滴速度，并在病床監(jiān)控器上實時顯示點滴速度（滴/分），測量誤差小于±2%滴；輸液結束(滴速為零)時，從站和主站應在3秒內發(fā)出聲光報警信號；主站和從站間應盡量減少連接線數量，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前點滴速度，巡回時間3-10秒可由主站任意設定。

按使用要求病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計如圖1所示。

2 系統(tǒng)的硬件設計

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

2.1 按鍵和顯示

病床監(jiān)控器具有站號任意輸入設定和顯示功能。從站需要按鍵和顯示功能。因為從站顯示簡單，采用4位數碼管顯示，因為其具有低能耗、低損耗、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。按鍵則采用獨立鍵盤，其優(yōu)點是電路設計簡單，且編程簡單。主站相比從站，在顯示和功能等都較復雜，采用液晶顯示和矩形鍵盤最佳。采用（128×64）點陣式液晶顯示，它具有功耗小、輕薄短小無輻射危險，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，抗干擾能力強等特點。相比獨立鍵盤，矩形鍵盤可以減少I/O接口。

2.2 主從機通信協(xié)議

主機能接收并存儲不少于10個呼叫的病床號，在手動清除當前顯示后，能依先后順序顯示下一個病床號并發(fā)出聲、光提示。得需用到多機通信，根據使用要求采用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200mv的電壓，可靠通信的傳輸記錄可達數千米。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。如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節(jié)點，最大的可以支持到400個節(jié)點。

2.3 點滴檢測

在滴斗處檢測點滴速度，并在病床監(jiān)控器上實時顯示點滴速度（滴/分），測量誤差小于±2%滴；輸液結束(滴速為零)時，從站和主站應在3秒內發(fā)出聲光報警信號；主站能巡回顯示各從站的編號及當前點滴速度，巡回時間3-10秒可由主站任意設定。可知需要一個點滴的檢測裝置，測量相鄰點滴下落的時間間隔即可確定點滴速度。檢測采用紅外對管發(fā)射接收。工作與斷續(xù)的方式，在點滴落下時阻擋了接收管接收紅外線，產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。可根據接收到的光強的強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。較容易實現。由于液滴滴下時，為正跳變。單片機外部中斷不能檢測，所以我們加一個非門反向，使信號成為單片機可利用的。實現的電路如圖2所示。

圖2 液滴檢測電路

3 系統(tǒng)的軟件設計

3.1 通信協(xié)議

設立FDH為主站發(fā)送的引導字節(jié)，DFH為從站的的接收的引導字節(jié)，由題目得從機號為0-127，從站E8H為告警，F0H不告警并設校正或結束為118H。無論從機是否有接到數據，10uM后，主機都重新開始，發(fā)數據。

3.2 主機軟件設計

主機軟件有程序、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、中斷接收數據模塊組成。液晶顯示程序，由廠家直接提供。主機程序流程圖如圖3所示。

圖3 主機程序流程圖

3.3 從機軟件設計

圖4 檢測液滴程序流程圖

從機軟件有程序、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)數據模塊，檢測液滴流程圖如圖4所示，從機程序流程圖如圖5所示。

圖5 從機程序流程圖

4 系統(tǒng)測試與結果分析

測試儀表：數字萬用表、示波器、秒表

4.1 功能測試

在主機隨意設定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定和顯示功能完成。當我們按下呼叫按鈕時，主機上的蜂鳴器有相應，并且LED發(fā)光，說明按下監(jiān)控器上的呼叫按扭時，主機能顯示最先接收到的呼叫病床號，并發(fā)出聲光報警提示功能完成。當按下清除鍵時，主機顯示清除，蜂鳴器停止呼叫，說明主機能手動清除當前顯示的病床號及報警信號功能完成。

4.2 性能測試

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

本系統(tǒng)經過測試，該系統(tǒng)的基本功能和液滴速度檢測范圍與精度指標達到基本要求，實現了一個由一個主站控制多個從站的有線病床呼叫和輸液監(jiān)控系統(tǒng)。

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[2] 王震,張震,馬立,饒進軍.基于CAN總線的醫(yī)用輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].機電一體化,2009,15(3).

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