基于STM32的输液监控系统设计与实现

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大学毕业设计---基于单片机的输液监控系统

大学毕业设计---基于单片机的输液监控系统

毕业论文(设计)题目:基于单片机的输液监控系统设计院系:专业:电子信息工程学生姓名:学号:20102305054指导教师:职称:二O一四年五月十日目录1 绪论........................................... 错误!未定义书签。

1.1 课题背景.................................. 错误!未定义书签。

1.2 课题研究的目的和意义...................... 错误!未定义书签。

1.3 课题的主要研究工作 (3)2 系统总体设计方案............................... 错误!未定义书签。

3 输液监控系统硬件电路设计....................... 错误!未定义书签。

3.1 单片机主控制电路设计...................... 错误!未定义书签。

3.2 前端数据采集器电路设计.................... 错误!未定义书签。

3.3 蜂鸣器电路设计 (12)3.4 数码管显示电路设计 (14)4 安装调试 (17)5 结论 (18)参考文献 (18)附录 (18)致谢 (20)基于单片机的输液监控系统设计南京信息工程大学电子信息工程专业,南京 210044摘要:在医院输液的时候,医护人员和病人经常被一个问题所困扰:在给病人进行输液治疗的时候,经常因为病人身体虚弱、昏睡,而此时医护人员又正在别的地方工作,导致没注意到。

当输液结束以后,如果没有处理及时的话,因为输液管空了,病人静脉血会发生倒流的情况,使病人有发生生命危险的可能。

但是若处理过早,又会造成药液浪费,减轻药效,影响治疗。

本文设计的输液监控系统,利用药液和空气对光的折射率的不同,使同一处光源的光在有、无药液时,发生不同角度的折射,按光接收元件收到的光的强弱输出高电平或低电平,从而确定单片机是否驱动蜂鸣器报警和数码管显示病人座位号码,避免因工作繁忙、病人过多引起错误。

病房输液监护系统的设计与实现

病房输液监护系统的设计与实现

• 33•目前,病人在病房输液的过程中,单纯依靠病人或家属的主动呼叫护士来换药,不能保证输液的安全性,也不能保证换药时机的准确性。

在医院信息化水平普遍提高的情况下,引入先进的控制技术,对病房的输液过程进行监控,也在不断的探索中。

本论文的智能输液监护系统,采用性能可靠、反应迅速的单片机作为下位机采集输液信息,以护士可以随身携带的手机作为上位机安装监护APP 进行远程监控,监护APP可以同时监控数个下位机。

既保证了输液的安全,又减小了护士的工作强度,也提高了医院的信息化水平。

1 技术概述1.1 病房输液监护系统完成的功能(1)采用蓝牙通信的分布式系统监控多点输液系统。

(2)以红外线传感器来监测输液的点滴速度,以键盘作为参数的输入。

(3)以屏幕显示、声光报警电路进行输出信号,以步进电机进行控制输液的点滴速度。

(4)采用步进电机控制药液的流量。

(5)上位机采用智能手机的监护APP对多点监控,可以远程设置控制参数,下位机采用单片机采集分布各点的信息。

1.2 在系统实现过程中需要注意的技术难点(1)蓝牙通信设备要稳定可靠,并适应一定的环境要求。

(2)红外线传感器的响应时间要足够短,能够检测出液滴在一定范围内的滴速。

(3)安装在储液瓶上红外线传感器的安装位置,发出缺液信号后,足够医护人员做出相应操作。

(4)安装在滴斗上的红外线传感器能够清晰检测药液的滴落。

(5)步进电机的运行稳定,少振动,无噪声,转速平稳,转动角度准确。

(6)流量调节器安装稳定并且机械性能良好,能够精确控制软管以达到精确控制流量的目的。

(7)APP界面要友好,易于操作。

(8)APP集成医学专家经验,为参数调节提供参考。

(9)APP在出现问题时能够及时发现问题,并能够提供解决问题的建议和措施。

图1 监护系统的原理结构图2 设计原理(如图1所示)病房监护系统采用上下位机的两层结构,上位机采用智能手机的监护APP可以对多点监控,也可以远程设置控制参数,下位机采用单片机作为控制器可以采集分布各点的信息,也可以输出步进电机的控制信息。

智护输液监测系统

智护输液监测系统

智护输液监测系统在这里记录一下我正在进行中的小项目,也可供大家参考(能力有限,大佬勿喷)继续之前的雏形,这次将它进行了完善,首先看一下设计的结构图一、硬件的选用:主控芯片:stm32F103zet6传感器部分:HX711与承重传感器显示部分:HMI 串口屏语音辅助:M6语音识别播报模块无线传输:nRF24L01转ttl无线模块相较于雏形篇,这次的改进的重心在:主控芯片的修改(STM32)、整体程序逻辑的改善、系统整体延时和错误率降低、从而使得整体设计使用起来更加顺畅,更贴近实用,下面是程序流程图介绍:二、核心逻辑为:1、等待皮重输入(因为在实际中药液的容器分为很多规格,尤其是PVC型和玻璃型容器皮重差距太大,所以在监测之前先进行皮重的输入,本次程序预设了两种皮重,并可以手动输入皮重,用来后期进行消除)2、开始药液监测(本次使用的称重传感器量程为1kg精度为1g,所以采用了每隔一秒采集一次,计算流速、进度、倒计时数据的方法进行监测,虽采样率不高,但是应用于本设计,还是适用的)3、数据的传输(本次采集到的流速、进度、倒计时等数据会实时体现在三个方面,第一是下位机串口屏幕上、第二是上位机的PC软件中、第三是语音识别后的播报中)三、重点问题与解决方案:如何通过测量药液重量来实现:流速、进度、倒计时等信息的获取?1、手动输入或选用预设的皮重为Z,这一步是为了消除容器的质量2、测量初始药液重量(已去皮)为A,进入while循环,测现一秒的重量为B,下一秒的重量为C,以此类推,从而实现每隔一秒测一次重量3、流速 = B – C 得到一个单位为 g/s 的流速数值4、进度百分比 = C*100/A 得到一个单位为 % 的进度数值5、C / 流速 = 倒计时得到一个单位为 s 的倒计时数值如何实现数据的无线传输与PC对多个下位机的数据接收?首先是在硬件的选择上,选用了nRF24L01无线传输模块,只需单片机通过串口向其发送数据,但是为了实现PC端对多个下位机的数据接收,我选择每个下位机都以一个八位字符串来进行发送数据:1、2位为设备号, 3、4位为流速信息,5、6位为进度信息, 7、8位为倒计时信息。

基于单片机的静脉输液监视器工程实现

基于单片机的静脉输液监视器工程实现

基于单片机的静脉输液监视器工程实现采用单片机技术、3点中值滤波去干扰算法和波形的柔化处理方法,在工程上研制了实现基于单片机技术医用静脉输液监视器。

在临床上具有操作简便,反应快,稳定性好、抗干扰性能好等特点。

标签:单片机;输液监视器;干扰算法静脉输液是临床常用的重要治疗手段,是利用液体静压原理与大气压的作用使液体下滴,将大量灭菌药液直接滴入静脉内,从而达到治疗目的[1]。

目前,人们进行静脉点滴输液时,对点滴速的测量主要是由注射护士人工记数约10~15s,然后换算成1min的滴数,因人工估算误差较大。

采用单片机控制的医用静脉输液监视器,对滴速具有持续监控观察且自动刷新显示,在临床操作上,具有实用方便、操作简单、重量轻、体积小、耗电少等显著特点[2]。

1 系统方案与硬件实现尽管红外、超声、电磁等其他传感器灵敏度高,但系统复杂度和造价也呈数倍甚至数十倍地增长,为了达到最佳性价比以及有效数据精度范围的要求,采用光电方式完成信号采集。

在不必考虑散热条件下,采用低功耗元件,热量很低,体积很小,便于携带。

几点合理假设:假设1:所有的点滴注射管形状相差不大,滴液管口口径一致。

假设2:不同滴管中,滴液的直径在垂直方向≥2.5mm,水平方向基本一致。

1.1理论计算两个点滴液的时间间隔>100ms,每个点滴液经过采集探头的时间>3.195ms,当采样时间间隔选为1ms时,则每个点滴液经过时至少会采集到3个数据。

当点滴液经过探头时,经22kΩ电阻的电流电压转变,产生的电压变化至少是电源电压的2%(实测结果)。

采用8bit量化,每个量化阶为电源电压的0.39%,即量化后的变化为5,经过中值算法计算,保证当光电器件的精度较差(误差在10%左右)时,也可识别出点滴液。

1.2 器件选择①考虑到弱光线可能会穿透管壁,因此选择对光源影响不敏感的红光发光二极管器件。

从上面计算已知,液滴经过探头时间为毫秒量级,选择敏感器件时必须保证其光强度的变化频率至少在千赫兹以上,比较可知,不能选用响应频率较低的光敏电阻,而光电晶体管的响应频率较高,因此,系统采用光电晶体管作为敏感元件。

基于stm32的液位测量系统研究与设计的任务书

基于stm32的液位测量系统研究与设计的任务书

任务书一、研究背景1.1 液位测量系统的重要性液位测量系统是工业生产中常用的一种控制系统,在化工、石油、食品等行业都有广泛的应用。

准确的液位测量可以保证生产过程的安全稳定,对于提高生产效率具有重要意义。

1.2 STM32在嵌入式系统中的应用STM32作为一款性能强大、功能丰富的嵌入式微控制器,广泛应用于各种控制系统中。

其多种通信接口和丰富的外设功能,使其成为液位测量系统设计的理想选择。

二、研究目的2.1 掌握液位测量系统的工作原理通过对液位测量的原理和方法进行深入研究,掌握液位测量系统的工作原理,为系统设计提供理论支持。

2.2 设计一款基于STM32的液位测量系统结合STM32的硬件特性和软件开发能力,设计一款性能稳定、精度高的液位测量系统,满足工业生产的实际需要。

三、研究内容3.1 液位测量原理的研究深入分析不同液位测量原理的优缺点,包括浮子式、超声波式、压力式等,为系统设计提供参考依据。

3.2 硬件系统设计基于STM32微控制器,设计液位测量系统的硬件部分,包括传感器接口、数据采集与处理模块等。

3.3 软件系统设计利用STM32的软件开发工具,设计系统的控制程序,实现液位数据的采集、处理和显示功能。

四、研究方法4.1 理论分析法通过文献综述和理论分析,深入研究不同液位测量原理和方法的优缺点,为系统设计提供理论支持。

4.2 实验验证法设计实验方案,利用实际数据对液位测量系统进行验证,验证系统的稳定性和准确性。

五、研究进度安排5.1 第一阶段:液位测量原理的研究时间:3个月内容:深入研究不同液位测量原理和方法,撰写研究报告。

5.2 第二阶段:硬件系统设计时间:4个月内容:基于STM32微控制器,设计液位测量系统的硬件部分。

5.3 第三阶段:软件系统设计时间:5个月内容:利用STM32的软件开发工具,设计系统的控制程序。

5.4 第四阶段:实验验证与总结时间:2个月内容:设计实验方案,对液位测量系统进行验证,并总结实验结果。

基于单片机的输液监测系统设计与实现

基于单片机的输液监测系统设计与实现

物联网技术 2021年 / 第10期240 引 言随着人们对健康要求的不断提高,医疗行业和医疗设备越来越受到人们的重视。

考虑到传统输液方式会对部分患者造成不同的伤害,影响他们的身心健康,因此,输液监测系统就成为了当今以及未来医疗发展的必需品。

西方国家对输液监测装置的研究比较早,例如日本、美国等国家使用输液泵实现控制、警报等功能,但是国内对输液监测装置的研究相对较晚,而且由于价格昂贵、技术不成熟,只有少部分医院使用。

近年来,物联网行业不断发展,输液监测系统的研究也逐渐成为了重点[1-3]。

基于此,文中设计了一种基于单片机的输液监测系统。

经实验验证,本文系统运行稳定,具有一定的推广价值。

1 系统结构设计系统结构由检测模块、报警模块、显示模块、加热模块、控制模块组成。

本系统使用STM32微处理器作为主控芯片,其工作流程是由检测模块检测点滴的速度,并在显示屏上呈现;通过按键设置点滴速度,当点滴速度过快或者过慢时,通过控制模块来控制滴瓶的高度,从而调整点滴的速度;通过检测模块检测滴瓶内有无液体,无液体时,蜂鸣器发出警报通知医护人员;可以手动打开加热模块,对液体进行加热[4-5]。

系统结构如图1所示。

图1 系统结构2 系统硬件2.1 加热电路加热电路主要由继电器、加热丝以及PNP 型三极管搭建,当单片机I/O 口为低电平时,三极管导通,打开继电器控制加热丝电路加热;当单片机I/O 口为高电平时保持原状。

加热电路如图2所示。

图2 加热电路2.2 报警电路电路采用PN5138三极管。

PN5138三极管为PNP 型三极管,当基极为低电平时,PNP 三极管导通,蜂鸣器启动;当基极为高电平时基极和发射极均未导通。

蜂鸣器电路如图3 所示。

2.3 步进电机电路单片机产生的脉冲经过驱动电路变换、放大后输入步进电机。

该电路使用ULN2003芯片进行控制,通过单片机I/O李意如,姚茂明,韩雅琪,潘 涛,孔菲蝶,崔忠伟(贵州师范学院 数学与大数据学院,贵州 贵阳 550018)摘 要:为了实现对输液状态的实时监测,文中设计了一款基于单片机的输液监测系统。

基于STM32的液位控制系统设计

基于STM32的液位控制系统设计
关键词:;b()#液位控制#Z#!控制
!绪论 随着科学技术的不断发展#恒液位控制系统的研究也在不 断进步" 所谓的恒液位控制就是系统能够自动实现任意液位 的精度控制#使其保持恒定的液位" 在与嵌入式软件%硬件%自 动控制等多项技术的紧密结合下#更能凸显出其优势" 本课题 的研究着重于对液位的检测与控制#以 :;b() 作为主控制器# 结合 Z#!算法#达到对液位的精确控制" #硬件设计 )&$ 总体方案 液位控制系统以 :;b() 为控制核心#通过串口触摸屏发出 启动信号到 :;b() 控制器中#对传感器信号进行采集#将所得 到的模拟信号通过 E*!转换电路转成数字信号给 :;b() 进行 运算#根据运算结果控制调节阀进而控制液位的高度#并将结 果实时在显示屏上" 系统方框图如图 $ 所示"
. All Rights Reserved.
图 $ 液位控制系统框图 )&) 电路主要模块 液位控制系统除了负责传感器信号的采集和调节阀的控 制外#还要运行 Z#!算法#因此#需要对于微控制器的内部资源 有一定的要求#本设计选用 :;b()`$%(I9#该微控制器具有丰 富的外设资源#运算速度快#完全满足设计要求" 对于电源模 块#考虑到设备多应用于工业场景中#因此#设备采用 !9)3h 供电#使用 !92!9降 压 转 换 器 ;Z:73(%!!EI将 )3h转 换 为 (l(h和 7h#分别给 :;b() 系统和串口屏供电" 液位控制系统 中#液位的采集是最重要的环节#液位数据的精度决定了控制 效果#本设计选用 ;b11%7 设计 E*!转换电路#;b11%7 是 $0 位高精度模数转换器#通过串行接口与 :;b() 通信" 串口触摸 屏选用迪文串口屏 !b;$%0%%9%1%m%1V#该串口屏采用组态软 件实现界面的开发#通过串口与 :;b() 进行数据的交互#操作 简单#能够极大程度上缩短开发周期" '软件设计 (&$ 控制系统程序设计

基于STM32的智能超声输液瓶液位监测系统

基于STM32的智能超声输液瓶液位监测系统
1 系统概述 该系统以STM32F4 0 7 为核心,对超声和各传感器采集 的数据进行处理分析,通 过 NRF24L0 1 无线射频发射数据到 另一^控制终端,总体设计如图1 所示。
体之间穿透传播时,会在二者界面处产生反射现象,这 时 候 , 咱们可以按照超声波穿越固液、气液两个界面的时间差及其 在被测药体中的传布速度,计算出精确的液面位置。
2018年 11期
科技创新与应用 Technology Innovation and Application
创新前沿
基 于 STM3 2 的智能超声输液瓶液位监测系统
曾 研 ,艾 信 友 ,刘 露 ,胡 凯 旋 ,范 兵 兵 ,申 屠 蚊 龙 (南昌航空大学,江 西 南 昌 330063)
摘 要 :文 章 设 计 了 基 于 ST M 32的 超 声 输 液 瓶 液 位 监 测 系 统 ,ST M 32接 收 各 传 感 器 采 集 的 数 据 并 处 理 分 析 ,通 过 N R F24L 01无线
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基于STM32的输液监控系统设计与实现刘刚;凌强;徐骏;李博伦;李峰;王嵩【摘要】为实现静脉输液的智能化与网络化,研制了一套以STM32为核心的输液监控系统.该系统具有液滴检测、液滴速度显示与控制、余液显示、无线通信和声光报警等功能.系统采用红外对管检测莫菲氏滴管内的液滴滴落情况,用步进电机及配套传动装置控制液滴流速,用OLED显示屏显示液滴速度及剩余液量,用WIFI232模块实现无线通信.若发生异常情况,利用蜂鸣器和LED灯进行声光报警,相关人员可根据提醒及时处理.该系统具有很好的应用前景.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】4页(P91-94)【关键词】输液监控;STM32;无线通信;步进电机【作者】刘刚;凌强;徐骏;李博伦;李峰;王嵩【作者单位】中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230027;中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230027;中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230027;中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230027;中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230027;中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230027【正文语种】中文【中图分类】TP23静脉输液是临床医学中最常用的辅助医疗方法之一。

据统计,80%以上的住院患者接受静脉输液治疗[1]。

在患者进行输液治疗的过程中,医护人员会根据药液和患者病情选择适宜的输液速度。

目前,大部分医院仍然依据医护人员的经验通过人工调整输液管的流速调节器来控制输液速度,这具有很大的不确定性。

同时,患者、陪侍或医护人员需要监视药液余量情况,这增加了护理人员的工作强度和意外情况发生的可能。

本文研制了一套基于STM32的输液监控系统来替代人工监护。

系统采用红外对管检测莫菲氏滴管内的液滴滴落情况,用步进电机及配套传动装置控制液滴速度,用OLED显示液滴速度及剩余液量,用WIFI232模块实现与PC机的无线通信。

通过观察上位机的监控管理软件,医护人员可实时掌握多个病人的输液进程。

若发生异常情况,蜂鸣器和LED灯会进行声光报警,相关人员可根据提醒及时处理。

该系统不但提高了患者输液时的舒适程度,提高了静脉输液的治疗效果,还降低了护理人员的劳动强度,减轻了医护人员的工作压力。

1.1 系统组成基于STM32的输液监控系统的结构组成如图1所示。

主要包括红外液滴检测模块、按键模块、步进电机及其驱动电路、输液关断传动装置、无线通信模块、显示模块、报警模块等。

该系统采用性能优越、功耗低的32 位微处理器STM32F103ZET6作为控制核心。

1.2 工作原理系统的工作原理:初始状态时,步进电机控制传动装置挤压关断输液管,此时液滴无法滴落。

医护人员根据药液属性和患者情况设定输液速度,微处理器控制步进电机顺时针转动,步进电机通过齿轮组带动传动装置的丝杆-螺母机构转动。

传动装置逐渐减缓对输液管的挤压,因此,输液管内越来越多的药液通过挤压处。

液滴检测模块的红外对管实时监测液滴滴落情况,检测电路将红外对管监测到的液滴滴落情况转换为高低电位传送给微处理器处理。

微处理器将高低电位情况转换为实时速度并设定速度比较,当实时速度等于设定速度时,微处理器控制步进电机停止转动,与步进电机相连的传动装置也停止运动,流经输液管挤压处的药液流量恒定,输液速度不再变化。

微处理器将输液速度、药液剩余量以及预测输液结束时间等数据通过无线通信模块传送给PC机,医护人员观察监控软件管理界面的显示情况进行处理。

患者通过OLED显示模块观察输液速度和预测输液结束时间等情况。

如若需要,患者可根据自身情况通过按键向上或向下调整输液速度。

微处理器通过控制步进电机顺时针或逆时针转动来增加或降低输液速度。

当输液剩余量低于设定值时,微处理器通过控制步进电机逆时针转动来关断输液,通过LED灯闪烁和蜂鸣模块报警来提醒患者,监控管理软件通过高亮显示剩余输液量来提示医护人员进行处理。

由系统组成可知,系统包含了较多的硬件单元,本文重点介绍红外液滴检测、输液关断、无线通信三个核心单元。

2.1 红外液滴检测液滴信号的精确采集是计算滴速的前提,信号采集既要确保不会漏检,又要符合卫生需要,不能接触药液。

为此,采用红外光电传感技术,将红外对管的发射管和接收管分别安装在莫菲氏滴管的两侧[2]。

红外对管供电正常工作时,发射管发射红外光,红外光穿过莫菲氏滴管照射到接收管,接收管将接到的光强转换为电流。

若莫菲氏滴管内无液滴滴落时,红外光光强损失小,接收管转换的电流较强;莫菲氏滴管内有液滴滴落时,红外光光强损失大,接收管转换的电流较弱。

利用此原理,设计如图2所示的电路,将电流变化转化为电压变化,从而将药液滴落情况转换为电压的变化情况。

如图2所示,在5 V电源系统供电的情况下,红外发光二极管的发光频率由音频译码器LM567决定。

当莫菲氏滴管内无液滴滴落时,接收管能接收到红外发光二极管发出的光,从而产生较强电流。

电流足以使接收管内的三极管导通,三极管所在支路产生与二极管所在支路频率相同的电流。

经过双运算放大器LM358的放大和反相,音频译码器LM567的3脚输入信号与中心振荡信号(图中输出信号)一致,根据音频译码器LM567的工作原理,8脚输出为0 V低电平。

当莫菲氏滴管内有液滴滴落时,接收管接收到红外发光二极管发出的部分光,从而产生较弱的电流。

电流不足以使接收管内的三极管导通。

双运算放大器LM358的U1输入端输入信号与发光二极管的电流频率不一致,故而音频译码器LM567的3脚输入信号与中心振荡信号不一致,根据音频译码器LM567的工作原理,8脚输出为5 V高电平。

当药液不断滴落时,音频译码器LM567的8脚输出端口形成一个标准的矩形波正向脉冲。

低电平表示无液滴滴落,高电平表示有液滴滴落。

将LM567的8脚输出端连接到STM32的I/O端口上,利用定时器的输入捕获功能可测量出两个上升沿的时间间隔,也就是两个液滴之间的时间间隔,从而计算出液滴滴落速度。

2.2 输液关断系统采用Φ15mm步进电机和丝杆-螺母机构作为输液关断装置。

STM32微处理器通过L293D驱动步进电机转动,与步进电机相连的齿轮组也随之转动。

丝杆-螺母机构固定在齿轮组最后一级的齿轮上。

固定螺母的横向转动,螺母就会在丝杆转动的情况下轴向移动。

输液关断装置正是利用螺母的轴向移动来挤压输液管,达到控制输液速度的目的。

由于STM32的负载能力有限,不能直接驱动步进电机转动,所以有必要在STM32和步进电机之间加上步进电机驱动电路,增加单片机带负载能力。

系统采用L293D作为驱动芯片,该芯片完全能满足驱动需求。

步进电机是纯粹的数字控制电动机,由电脉冲信号即可转变成角位移。

由于选用的Φ15mm步进电机为两相四线步进电机,故STM32须输出四路脉冲信号控制电动机转动相位角。

四路脉冲信号要按照步进电机的工作原理输入,本系统采用四相四拍脉冲输入,输入波形如图3所示。

2.3 无线通信系统上位机和下位机间的信息交换方式采用串行通信,通信的转换方式采用RS232全双工配置。

下位机STM32的异步串行接口与RS232标准串行通信电路之间通过通信接口芯片MAX3232转换信号电平,再经过USR-WIFI232芯片实现串口到WiFi数据包的双向透明转发,上位机安装WiFi数据收发模块,从而实现无线通信[3]。

上位机可收发多个下位机的数据,实现监控的网络化。

无线通信单元的外部电路连接如图4所示。

上位机主动查询下位机的应答信号,若一次收不到应答,则再发送一次查询信号;若连续三次收不到应答,则说明系统出现故障,自动报警。

如果系统给出应答,则双方按照规定的通信协议进入数据通信状态。

该无线通信单元安全可靠、抗干扰能力强,室内通信传输距离可达50~60 m。

该系统的软件部分可分为上位机监控管理软件和嵌入式程序两部分。

其中,嵌入式程序包括主程序、滴速测量、速度控制、按键设置、OLED显示、无线通信、报警等程序单元。

本文只介绍上位机监控管理软件、滴速测量子程序和无线通信子程序三个重点模块。

3.1 上位机监控管理软件上位机监控管理软件用于帮助医护人员远程实时监控患者的输液情况,通过设定和修改相关参数改变输液进程。

上位机监控管理软件是在VS2013平台下用C#语言编写而成,其结构组成如图5所示。

B/S模式的前台网页服务程序由三部分组成:系统登录界面程序、系统监测界面程序和系统用户操作界面程序。

对登录的用户采取权限处理,权限不同登录的界面不同,进而操作也不同。

C/S模式下的Windows后台服务程序,通过Socket通信与WiFi进行数据传输,并且通过SQL语句把从服务器上得到的数据存入数据库,对数据进行进一步加工,生成可视化内容供医护人员参考,进而做出相应决策。

3.2 滴速测量子程序由前述可知,液滴检测电路将液滴滴落的情况转换为高低电平信号,低电平代表无液滴滴落,高电平代表捕获到液滴滴落,液滴不停地滴落形成PWM波形。

利用STM32的定时器可实现PWM的周期测量。

简单地说就是,定时器检测到上升沿时开始计数,当检测到下一次上升沿时,将当前计数值存放到对应通道的捕获/比较寄存器中,完成PWM的周期测量。

定时器测定的周期为两个液滴滴落的时间间隔,记为T,选取计时精度为1 ms。

为了便于观察,通常记录滴速的单位为:滴/min,因此计算滴速的公式为:V=60*1000/T。

由于液滴滴落情况易受环境影响,波动较大,为提高滴速测量精度,采用连续测量3个液滴取平均速度的方法。

实践表明,此种测量方案完全能够达到测量精度要求。

滴速测量子程序流程图如图6所示。

3.3 无线通信子程序硬件搭建完成后,首先进行初始化。

初始化的主要内容是设置波特率和服务器IP地址,系统的波特率设置为57 600 b/s,服务器IP地址为:10.10.100.254。

初始化完成后,点击建立TCP连接,USR-WIFI232芯片进入监测状态,准备数据接收。

当USR-WIFI232芯片接收到程序设置的相应频段的载波信号且接收到信号的地址信号与程序设置吻合时,芯片配对成功。

设置芯片的工作模式为接收,上位机通过WiFi网络,以设定的波特率把数据传输到STM32内。

随后,STM32通过 RS232串口将反馈信号传输至芯片,更改芯片工作模式为发送,反馈信号再通过WiFi网络发送至监控管理软件,系统完成一次循环[4]。

重新设置芯片的工作模式为接收,重复以上过程,系统开始新的循环,接收新数据。

无线通信子程序流程图如图7所示。

本文深入地分析了基于STM32的输液监控系统的工作原理和实现细节。

该系统能够精确地测量和调整滴速。

系统具有无线通信功能,实现了一机多能、一机多用,便于医护人员集中管理,大大减轻了医护人员的工作强度。

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