基于单片机的输液监控系统设计毕业论文设计.doc
《基于单片机的输液监控系统设计毕业论文设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的输液监控系统设计毕业论文设计.doc(23页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、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: 二一四年五月十日目 录1 绪论31.1 课题背景31.2 课题研究的目的和意义31.3 课题的主要研究工作32 系统总体设计方案43 输液监控系统硬件电路设计43.1 单片机主控制电路设计43.2 前端数据采集器电路设计73.3 蜂鸣器电路设计123.4 数码管显示电路设计144 安装调试175 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
2、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。关键字:单片机;输液;监控;报警Design of
3、Monitoring and Control System Based on Single Chip MicrocomputerYangbaojunBinjiang College, NUIST, Nanjing 210044, ChinaAbstractInfusion in the hospital, medical staff and patients are often beset with a question: when the transfusion treatment to patients, often because the patients body weakness,
4、lethargy, and the medical staff are working somewhere else and then lead to not to notice. When after the infusion, if not timely handling, because the iv empty, patients with venous blood backflow of happens, the patient has a possibility of a life.But if handled too early, it will cause the liquid
5、 waste, reduce the effect, influence the treatment.Infusion monitoring system designed in this paper, the use of different light refractive index of liquid and air, make the light of the light source with liquid in the same place, different Angle of refraction, according to the light receiving eleme
6、nt receives the strength of the light output high level or low level, so as to determine whether MCU drive buzzer alarm and digital tube display the patient seat number, and avoid the errors caused by job is busy, too many patients.Key words: single chip microcomputer; infusion; monitoring; alarm1 绪
7、论1.1 课题背景 在对病人进行临床治疗时,经常用静脉输液的方法,它对于治好病人有很大的关系。很多病人一天可能需要输入好几组药液。由于输液的时间比较长,因而容易发生病人疲倦、昏睡的情况。当输液完成以后,医护人员和病人都没有及时发现,从而医护人员不能够及时换药或者拔掉针头,导致出现空气进入血管形成气栓情况的发生。轻则会耽误病人治愈疾病,使病人痛苦,重则会使病人发生生命危险。目前,静脉输液治疗时,通常由病人、陪同人员和医护人员查看输液瓶剩余量,耗费大量精力,而且效率比较低。针对这种情况,我们不禁产生疑问:我们能否设计一种可以自动监测药液剩余量,并且当需要换药或者停止输液时,能够及时通知医护人员的报
8、警装置呢?通过这种问题的启发和我们的积极思考,发现解决此问题的关键在于:(1) 如何才能正确地监测药液剩余量;(2) 应该使用哪种方式去提示医护人员换药;(3) 怎么同时对多个病人的药液剩余量进行监视;(4) 使用哪种方式传送信号才能更加稳定和可靠。因此,设计一种使用方便、可靠稳定并且报警准确的输液监控系统装置,将会具有很大的实用价值。1.2 课题研究的目的和意义(1) 通过动手实践加深对教材的掌握,并提高自身理论与实际相结合的能力;(2) 充分理解医疗工作中的电子设备,为以后的工作作铺垫;(3) 提高设计单片机电路的水平;(4) 提高动手能力;(5) 减少病人、陪同人员或者医护人员在观察监视
9、药液剩余情况上的精力,提高效率,达到事半功倍的效果;(6) 避免出现空气进入血管形成气栓情况的发生,减轻病人痛苦。1.3 课题的主要研究工作(1) 设计输液监控系统方案;(2) 设计单片机主控制电路;(3) 设计前端数据采集器电路;(4) 设计输液监控系统蜂鸣器报警电路;(5) 设计输液监控系统数码管显示电路;(6) 设计输液监控系统软件电路;(7) 对输液监控系统进行安装调试。2 系统总体设计方案系统的总的设计方案如图1所示。工作步骤如下:(1) 前端数据采集器获得报警信号后,将信号发送给单片机;(2) 单片机对发送过来的信号进行处理,驱动蜂鸣器报警和数码管显示病人座位号码。图1 系统总体设
10、计方案图3 输液监控系统硬件电路设计3.1 单片机主控制电路设计(1)单片机介绍 这个系统运用的是51单片机,AT89C51是一种低电压、高性能的CMOS8位微处理器,它带有4K字节FLASH存储器,简称单片机。AT89C51是一种只读存储器的单片机,带有2K字节闪存且可编程能擦除。一般来说,可擦除的单片机只读存储器可以重复擦除一千次。AT89C51是用ATMEL高密度非易失存储器的制造技术制造而成的,和工业标准的指令集MCS-51以及输出管脚相兼容。因为它将闪存存储器和多功能8位CPU组合在一个芯片中,所以ATMEL中AT89C51也是一种高效的微控制器,它的另一种精简版本叫AT89C205
11、1。好多灵活而便宜的嵌入式控制系统方案都有AT89C51单片机的身影。AT89C51其管脚图如图2所示。图2 AT89C51管脚图VCC:电源供电。GND:接地。P0口:P0口是个八位漏级开路的双向I/O口,每个管脚能够容纳8TTL的门电流。P0管脚首次写1,就说明它是高电阻输入。外部程序存储器也可以使用P0,它能够被解释为数据的低八位。当进行FLASH编程的时候,P0是原有代码的输入端口,在FLASH检查时,P0就输出原有代码,但是这个时候P0的外面一定要接上拉电阻。P1口:P1口是内部供给上拉电阻,它也是个八位的双向I/O口,P1口的缓冲器可以容纳输出4TTL的门电流。当P1口的管脚输入1
12、时,它被内部上拉,成为高电平,一般用来输入;当P1口被外部下拉,它就成为低电平,那么就会输出电流。在进行FLASH编程和检查的时候,它作为低八位的地址来接收信息。P2口:P2口是内部上拉电阻,它和P1口一样,也是个八位的双向I/O口,P2端口缓冲器能够容纳的门电流和P1一样,当P2端口为1时,它的管脚被拉高,成为输入。在作为输入的时候,它的管脚又被外部拉低,作为输出。当外部的存储器用P2口进行存取的时候,它则输出高八位地址。当地址是1的时候,P2口运用内部上拉这一优点,在对外部存储器读写的时候,它则输出其特殊寄存器中的信息。在FLASH编程和检查的时候,P2口不仅接收高八位的地址信息,而且还接
13、收控制信息。P3口:P3口是八个带内部上拉电阻的双向I/O口,能够容纳的门电流和P2一样。P3口读入1时,它们就被拉至高电平,用作输入。P3口还能够当作51单片机的某些特殊功能口,如表1所示:表1 P3口特殊功能表口管脚备选功能P3.0 RXD串行输入口P3.1 TXD串行输出口P3.2 /INT0外部中断0P3.3 /INT1外部中断1P3.4 T0计时器0外部输入P3.5 T1计时器1外部输入P3.6 /WR外部数据存储器写选通P3.7 /RD外部数据存储器读选通P3口同时还可以检查接收控制信号。RST:复位输入。当作为振荡器或者复位器件的时候,必须平衡RST管脚在两个机器周期的高电平时间
14、。ALE/PROG:在访问外部存储器的时候,锁存地址的低位字节采用地址锁存准许的输出电平。FLASH编程的时候,输入编程脉冲就采用它的引脚。一般而言,ALE端频率固定不变,有规律地输出正脉冲信号,它的频率是振荡器的六分之一。所以ALE能够运用于对外部的输出脉冲,有时也用于定时目的。但是值得关注的是:每一次ALE作为外部的数据存储器的时候,必须跳过一个脉冲。假如想停止ALE的输出,我们可以在SFR8EH地址上置0。每当这个时候, ALE才能够发挥它的作用。除此之外,它的引脚被稍微拉高了,万一微处理器在外部执行状态时ALE不允许,则置位就没有效果。PSEN:外部程序存储器的选通信号。当外部程序的存
15、储器在取值的时候,一个机器周期有且只有两次/PSEN发挥作用。然而当访问外部数据存储器的时候,之前两次发挥作用的/PSEN信号就不会出现。/EA/VPP:在/EA维持低电平的时候,在这时间段的外部程序存储器,不论有没有内部程序的存储器。在加密的时候,采用方式1,/EA就把内部固定,就是RESET;在/EA维持高电平的时候,在这时间段内,内部程序存储器。当FLASH编程时,/EA引脚同意也适用于施加12V编程电源。XTAL1:反相振荡放大器和内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。振荡器特性:XTAL1为反相放大器的输入端,XTAL2则为反相放大器的输出端。这个反相放大器能够作
16、为片内振荡器。不管是石晶振荡或者陶瓷振荡,它都能够运用。假如XTAL2使用的是外部时钟源驱动器件的话,那它就应不接。万一有剩余的输入到内部时钟信号,那么就必须经通过一个二分频触发器,所以它对外部时钟信号的脉宽没有一点限制,那么就一定得保证的脉冲的高低电平所用到的宽度。(2)硬件电路设计我们把51单片机作为全部输液监控系统的主控制芯片,把它和前端的数据采集器电路、蜂鸣器报警电路和数码管显示电路相连接。3.2 前端数据采集器电路设计(1) 主要元器件介绍发光二极管发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(As)、磷(P)、氮(N)、铟(In)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,
17、因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光,铟镓氮二极管发蓝光。原理它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管
18、的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算:R=(EUF)/IF式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的一般工作电流。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载
19、流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。极性发光二极管的两根引线中较长的一根为正极,应接电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长,但管壳上有一凸起的小舌,靠近小舌的引线是正极。LED单向导通性LED只能往一个方向导通(通电),叫作正向偏置(正向偏压),当电流流过时,电子与空穴在其内复合而发出单色光,这叫电致发光效应,而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿命长、不易破损
20、、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。特性与小白炽灯泡和氖灯相比,发光二极管的特点是:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状,用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管,每个数码管可显示09,10个阿拉伯数字以及A,b,C,d,E,F等部分字母(必须区分大小写)。光敏三极管光敏三极管和普通三极管相似,也有电流放大作用,只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制,同
21、时也受光辐射的控制。通常基极不引出,但一些光敏三极管的基极有引出,用于温度补偿和附加控制等作用。 光敏三极管又称光电三极管,它是一种光电转换器件,其基本原理是光照到P-N结上时,吸收光能并转变为电能。当光敏三极管加上反向电压时,管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变,光照强度越大,反向电流越大,大多数都工作在这种状态。工作原理光敏三极管和普通三极管的结构相类似。不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN结作为感光面,一般用集电结作为受光结,因此,光敏三极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通三极管。光敏三极管与普通半导体三极管一样,是采用半导体制作工艺制成的具有NPN或
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 输液 监控 系统 设计 毕业论文
限制150内