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基于单片机的智能输液系统的设计

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周磊+王林龙+刘福礼

摘要：基于单片机的智能输液系统是一种实用智能化的输液系统，它是利用红外线光电传感器来检测输液的流速，再利用WIFI串口模块的无线网络通信把上下位机结合在一起，实现远程控制。

关键词：输液；光电检测；无线网络通信；AVRmega16

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）01-0185-02

1前言

随着社会的发展科技的进步，人们的生活水平也发生了翻天覆地的变化，人们越来越追求智能化；如今城市人口在急剧增加，大量流动人口涌进城市，加上过快的发展经济造成了环境危害，从而对人的身体健康产生危害这样就加剧了医院的负担。

而智能输液系统设计就是对输液器中的药液液面进行监控，当液面低于监控基准线时，会输出检测信号，同时该系统会发生闪光和报警声音，使得值班护士能够积极迅速到达病房给病人换药或者拔针。而且该系统会迅速减慢药液下滴速度直至停止下滴，这样就可以避免因为耽误处理造成不良后果；该系统监控全面，安全可靠，高智能化；使得病人能够安心治疗，在很大程度上减轻了护士的工作量，护士在护士站中也可以控制药液流速。

2总体布局

3在下位机方面

（1）红外线光电传感器：医院通过PC端对病人病房的输液情况的远程控制是利用红外线光电传感器和单片机的外部中断对输液进行记速从而达到对输液系统的监控作用。

使用红外线光电传感器进行监控的原因是它受环境影响较小，测量精度比较高，响应比较快等优点，在滴管外侧分别放置一个红外线发光二极管和红外线光敏二极管，这样就构成一个红外线光电传感器。当有液滴滴落时，红外线发光二极管发出的光线通过液滴会发生散射，这样红外线光敏二极管就接收不到，传感器开关断开产生低电平；反之，没有液滴滴落时，发出的光束被接收到，传感器开关闭合产生高电平，通过高低电平的变化产生一个上升沿从而触发外部中断使得单片机进行计数，经过往复的计数就可以测出流速。

（2）AVRmega16单片机：第一，上位机界面通过按钮调节参数，利用TCP通信端口发送给ESP8266，然后ESP8266通过UNIT串口发送给单片机，单片机解析数据；通过I/O控制蠕动泵，继而蠕动泵在两个转辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体，滚轮又对输送软管交替挤压，管内就形成负压，从而达到控制液体流速的功能。

（3）蠕动泵：它由泵头、驱动器和软管组成；液体在软管中流动时就像手指在挤压管子，只不过手指换成了驱动器中的滚轮；通过改变软管体积压强从而改变液体流速。

（4）WIFI模块：

该项目我们是通过WIFI模块来实现上位机与下位机之间的通信，就是把硬件设备嵌入到WIFI模块，就可以利用WIFI联入互联网；WIFI模块又可以叫做串口WIFI模块，它的功能就是将TTL电平（高电平等价于逻辑“1”，低电平等价于逻辑“0”）或串口转化为符合WIFI无线网络通信的嵌入式模块，它里面有无线网络协议栈和TCP＼IP协议栈。而我们该项目就是使用ESP8266串口WIFIi模块；该模块的初始状态就是：1、进入命令模式。2、AT+CWMODE设置AP模式。3、AT+CWSAP設置

4上位机方面

（1）软件开发环境

Eclipse不仅是有一个开放源码的，能够直接使用的、基于Java的、可扩展的开发平台。这是现在最流行的集成开发环境，使用这个软件可以高效完成Java程序的开发。

而且Eclipse还是一个免费的软件，并不仅限于Java开发，还支持其他的多种编程语言。它本身是一个框架，是可以通过安装其他的插件来达到不同的编程语言。

为了使用户能够更方便可以通过浏览器来访问Web项目，并且还需要使用到它的服务器来运行和发布项目。Tomcat是一个基于Java开放源码Web的应用容器，由于它有很多优点，比如：易于扩展、占用系统资源少等优点，这就使得Tomcat得到了广大程序员的喜爱。

（2）监控界面设计

这是整体，每次接受从端口传来的病人的液体剩余情况，如果不足则是红色，如充足则是绿色；变成红色的时候就会发出报警，这样护士就能快速的赶到病人的身边，这样即解决了病人家人的担心又解决了医护人员的紧张；绿色就代表正常；在这个界面上还可以看到床位、病人的基本信息、滴速等。

在滴速方面把它设置成高、中、低三个档次从而达到可以控制滴速；在滴速旁边还设计了一个控制键，当液体低于最低基准值时，通过控制键能够停止输液；在病人信息方面，它可以进行存档、删除、更新功能。

（3）显示液体剩余量的程序代码：

剩余液体正常

剩余液体不足

5总结

该课题探究的智能输液系统具有很高的实用价值，随着社会的发展和科技化的进步，输液可以说已经成为了最基本的手段之一，因此关于输液器材的种类变得也越来越繁多，也更加趋于智能化；在此次试验中使用了红外线光电传感器来对液滴进行计数，使得精确度得到提高。

而且我们用WIFI模块进行无线网络通信使得上下位机结合，使人们可以在远程控制端进行控制，这样不仅解决了病人过多医生忙不过来的情况而且也给病人提供了一个良好的环境，能够放心看病。

参考文献：

[1] 杜磊.JAVA WEB整合开发实战[M].北京：清华大学出版社，2013.

[2] 高显生.AVR单片机入门与速成攻略[M].北京：机械工业出版社，2014.

[3] 程国钢.AVR单片机应用系统常用模块查询手册[M].北京：电子工业出版社，2014.

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