基于單片機控制的家用智能制氧機系統研究

羅干 黃成嵩 陳昊

摘? ?要：目前家用制氧機存在供氧過甚和不夠智能化等問題，導致使用者得不到較好的氧療以及用戶體驗。為解決這一問題，本文擬構建血壓計、單片機和家用智能制氧機相結合的智能化系統，通過單片機中間系統動態監測血壓手環，由實時血壓數據的變化來控制制氧機的啟停，以此改善氧療以及用戶體驗。

關鍵詞：智能化系統? 動態監測? 制氧機

中圖分類號：TP273;TH39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0069-02

Abstract： At present， household oxygen generators have problems such as excessive oxygen supply and insufficient intelligence， resulting in users not getting better oxygen therapy and user experience. In order to solve this problem， this paper intends to construct an intelligent system combining sphygmomanometer， single-chip microcomputer and household intelligent oxygen generator. The blood pressure bracelet is dynamically monitored by the intermediate system of the single-chip microcomputer， and the start and stop of the oxygen generator is controlled by the change of real-time blood pressure data. To improve oxygen therapy and user experience.

Key Words： Intelligent system; Dynamic monitoring; Oxygen generator

我們的生命離不開氧氣，在某些特殊情況下會因人體缺氧或補氧不及時而威脅到健康。家用制氧機可以制取出高濃度的氧氣[1]，然而目前的家用制氧機存在著供氧過甚和不夠智能化等問題，使用者很難獲得很好的氧療及用戶體驗。為了讓人們更加便捷地使用，家用智能制氧機系統通過特定接口連接血壓計，單片機中間控制系統和制氧機，建立三者智能化系統，以改善上述問題。

1? 設計理念

在符合現代醫療設備要求的前提下，以現有家用制氧機為設計原型，通過特定連接方式將血壓手環、單片機中間控制系統和制氧機連接成一個系統。以單片機中間控制系統為樞紐來實時監測、控制該系統的工作狀態，通過該中間控制系統接收血壓手環反饋的實時血壓等數據，然后將收集的數據進行系統分析并反饋到制氧機系統中，利用該數據的變化來控制整個系統的自動啟停，讓使用者獲得最佳的氧療及用戶體驗。

2? 整體設計

本家用智能制氧機由結構設計和智能嵌入設計兩部分組成。

2.1 結構設計

本部分主要由制氧機、單片機中間控制系統和血壓手環三個部分組成。

2.1.1 制氧機設計

制氧機的前側設有控制面板和出氣口，出氣口連接有供氧連接軟管，其中供氧連接軟管的外表對稱一體注塑成型有兩個橡膠套管，且橡膠套管的內側嵌入設有彈性支撐鋼絲，左側設置有繼電器，繼電器的輸出端與制氧機的輸入端電性連接（見圖1）。

2.1.2 單片機控制系統設計

單片機控制系統設有控制按鍵、顯示屏和智能語音播放器，內側設有上位機（ARM或者x86）、單片機（型號為 STM32）、WIFI 模塊、無線接收器、存儲器和定時控制器;WIFI 模塊、無線接收器和存儲器均內置在該系統的內側，并且WIFI 模塊、無線接收器和存儲器均通過連接線與上位機連接;上位機的輸入端與定時控制器的輸出端電性以及無線接收器的輸出端電性連接;上位機的輸出端與繼顯示屏的輸入端、智能語音播放器的輸入端電性、 WIFI 模塊的輸入端電性以及存儲器的輸入端電性連接;單片機與電器的輸入端電性連接，單片機只負責控制制氧機電路（見圖2）。

2.1.3 血壓手環設計

血壓手環使用現有心電監測血壓手環，對其結構進行改變，使其通過 WIFI 模塊與單片機控制系統進行無線連接。

2.2 智能嵌入設計

上位機是具有完整功能的片上系統（SoC），兼具硬件與操作系統，可以隨時追加功能。應用程序有多種權限，靈活度很高，硬件上也具有可擴展性，可以通過相關接口追加功能。上位機本身有自主的計算功能，可以實現一些簡單的自動方案，較復雜的方案則通過網絡詢問服務端應該怎么做。以這種線下線上相結合的方式實現相對比較自動化的方案。

3? 結語

本家用智能制氧機結構上設計嚴謹、合理巧妙，功能上實用多元，操作便捷，既有效地保證了使用者的氧需求，也讓使用者能夠更智能更便捷地使用，極大地提升了使用者氧療以及用戶體驗。

參考文獻

[1] 畢光迎.醫用分子篩制氧機的應用研究[J].醫療裝備，2009（9）：21-23.

[2] 鄭開明.基于單片機設計的心率檢測儀[J].電腦知識與技術，2012，8（6）：1431-1433.

[3] 周傳運，李漢挺.基于單片機的家用制氧機電控系統優化設計[J].機電工程，2013，30（8）：974-977.

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