液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)

1、液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)（開題報 告書）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告書課題名 稱 液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名李翌學(xué) 號1041202014系、年級專業(yè)電氣工程系指導(dǎo)教師黃更2013年12月20日一、課題的來源、目的、意義（包括應(yīng)用前景）、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平）1、課題的來源自選2、課題研究的目隨著電子計算機(jī)在各領(lǐng)域的應(yīng)用普及和技術(shù)水平的不斷提高，我國醫(yī)療行業(yè) 儀器設(shè)備的智能化水平也在不斷增強(qiáng)，與一些西方發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距也越來越 小。針對當(dāng)前醫(yī)療液體點(diǎn)滴控制存在的缺陷，研究了液體點(diǎn)滴智能控制方案,設(shè)計 了一套比較完善的液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)醫(yī)療點(diǎn)滴監(jiān)控系統(tǒng)管理全面智能 化及網(wǎng)絡(luò)化。3、課題研究的

2、背景輸液（俗稱打點(diǎn)滴）是臨床醫(yī)學(xué)上最常用的治療手段。在病人輸液的過程中， 往往由于病人體質(zhì)虛弱、昏迷、入睡或者醫(yī)護(hù)人員正在別處忙碌等而無法留意到 輸液的全過程，從而需要專人監(jiān)護(hù)，加重了護(hù)理人員的勞動負(fù)擔(dān)，也不利于病區(qū) 的綜合管理，當(dāng)輸液完畢，若處理不及時，病人的血液就會因空管而倒流至輸液 針管內(nèi)，時間稍長會使扎針處嚴(yán)重腫脹，重則出現(xiàn)扎針處疼痛難忍。若處理過早， 即藥液還未完全輸盡就摘瓶取管則又會造成藥液的浪費(fèi)。因此常引發(fā)病人的不滿 以至投訴，這也使醫(yī)護(hù)人員非常無奈。本課題就是針對上述情況，通過報警監(jiān)控 的方法實現(xiàn)醫(yī)院輸液情況的實時監(jiān)測，并通過單片機(jī)與數(shù)碼管來實現(xiàn)輸液數(shù)據(jù)的 實時顯示和存儲，以及

3、在特殊情況下的報警。本課題對實現(xiàn)醫(yī)院現(xiàn)代化、信息化 有巨大的推動作用。4、課題研究的意義在輸液遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，信號提取是醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)工作的首要前提。醫(yī)療輸 液信號自動檢測和傳輸也是信號提取的過程，醫(yī)療工作人員常常需要檢測和控制 液體的儲量或液位，如人工腎機(jī)的透析儲液罐中液儲量、自動洗胃機(jī)中沖洗液的 液量、中醫(yī)使用的藥浴機(jī)中煎藥鍋中的水位、靜脈輸液液體量檢測等等。如果對 儀器中液體儲量疏于監(jiān)測，在液體儲量失控情況下或者在可能會給患者帶來傷害 甚至危機(jī)其生命。通過對這些液體儲量的監(jiān)測，醫(yī)護(hù)人員便可以隨時了解液體余 量，并能在液體缺少時及時自動和人工補(bǔ)充或者采取其他措施，維護(hù)醫(yī)療設(shè)備的 安全運(yùn)行。因

4、此，如何更好地對醫(yī)療液位進(jìn)行監(jiān)測，一直是醫(yī)學(xué)工程人員考慮較 多的問題之一。5、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平遠(yuǎn)程監(jiān)控是國內(nèi)外研究的前沿課題,國內(nèi)外都展開了積極的研究。1997年1 月，首屆基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷工作會議由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院 聯(lián)合主辦，有來自30個公司和研究機(jī)構(gòu)的50多位代表到會。會議主要討論了有關(guān) 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開放式體系、診斷信息規(guī)程、傳輸協(xié)議及對用戶的合法限制等，并 對未來技術(shù)發(fā)展作了展望。由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院合作開發(fā)基于Internet 的下一代遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷示范系統(tǒng)，這項工作同時也得到了制造業(yè)、計算機(jī)業(yè)和儀 器儀表業(yè)的Sun、HP、Boeing、Intel、For

5、d等12家大公司的熱情支持和通力配合。 之后，由這些公司共同推出了一個實驗性的系統(tǒng)Testbedo Testbed用嵌入式可。6 組網(wǎng)、用實時JAVA和Bayesian Net初步形成在Internet范圍內(nèi)的信息監(jiān)控和診 斷推理。許多國際組織，如MIMOSA(MachineryInformat ion Manag ement Open System Alliance)等,也紛紛通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控與故障診斷咨詢和技術(shù)推廣 工作,并制定了一些信息交換格式和標(biāo)準(zhǔn)。許多大公司也在他們的產(chǎn)品中加入了 Internet的功能,如Bently公司的計算機(jī)在線設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)Data Manager 20

6、00可以通過網(wǎng)絡(luò)動態(tài)數(shù)據(jù)交換(Net DDE)的方式向遠(yuǎn)程終端發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài) 信息；著名的Nat ional Instruments公司也在它的產(chǎn)品LabWindows/CVI以及 LabVIEW中加入了網(wǎng)絡(luò)通訊處理模塊,因而可以通過WWW、FTP E-mail方式在網(wǎng)絡(luò) 范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳送。法國/ALARM 0研究組對生產(chǎn)過程的智能報警和監(jiān)控 系統(tǒng)進(jìn)行了長期研究,并在多個項目中進(jìn)行了應(yīng)用。國內(nèi)對輸液裝置的研制起步較晚，大都在90年代中期才開始，市場上 也有一些國產(chǎn)輸液裝置。不過總體來說，種類較少，性能也需要改進(jìn)。我國的點(diǎn) 滴輸液自動化程度得到普及還需要很長的路要走。6、發(fā)展趨勢智能化

7、是當(dāng)前和今后醫(yī)療衛(wèi)生技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，是21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的 制高點(diǎn)。在工業(yè)控制的領(lǐng)域，用單片機(jī)的系統(tǒng)很多，如大規(guī)模測控系統(tǒng)，大型車 輛控制系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)，機(jī)器人控制系統(tǒng)等。監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展始終與最新技 術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，使用者不斷對遠(yuǎn)程監(jiān)控的簡便性及實時性提出了更高的要 求。因此必須要更好地、更及時地應(yīng)用最新技術(shù)，這樣才能使得遠(yuǎn)程監(jiān)控不斷地 發(fā)展，不斷地滿足人們的需求。將來的液體輸液泵將向小型化、便攜化、精確化、 安全性方向發(fā)展。二、課題研究的主要內(nèi)容、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施1、課題研究的主要內(nèi)容掌握單片機(jī)開發(fā)設(shè)計的過程。液體點(diǎn)滴速度測量方案的確定。如何控制液體點(diǎn)滴速度。

8、點(diǎn)滴速度設(shè)定范圍為2015 0滴/分，控制誤差范圍為設(shè)定值10%1。調(diào)整時間W3分鐘(從改變設(shè)定值起到點(diǎn)滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出 數(shù)據(jù)為止)。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實驗方案；驗證所設(shè)計的電路。進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。給出軟件設(shè)計流程圖及仿真分析。論文書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、結(jié)論明確。2、研究方法或工程技術(shù)方案鍵盤方案的選擇采用獨(dú)立式按鍵電路，每個按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線，每個I/O 口的工 作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。缺點(diǎn)為當(dāng)按鍵較多時占用單 片機(jī)的I/O 口數(shù)目較多，優(yōu)點(diǎn)為電路設(shè)計簡單，且編程極其容易。電機(jī)系統(tǒng)方案的選擇用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制信號為數(shù)字信號，不在需

9、要數(shù)/模轉(zhuǎn)換；具有 快速啟/停能力，可在一剎那間實現(xiàn)啟動或停止，延時短，定位準(zhǔn)確，精度高， 可操作性強(qiáng)，實現(xiàn)較為容易。計算點(diǎn)滴速度方案的選擇及滴液速度的調(diào)節(jié)在一定時間內(nèi)點(diǎn)滴的滴數(shù)(即點(diǎn)滴的速度)是單片機(jī)通過紅外傳感器測得 的脈沖信號計數(shù)獲得的。根據(jù)一定滴數(shù)N滴下所經(jīng)過的時間t計算點(diǎn)滴的速度，計算公式為v 蛭t(滴/分)。此方案的誤差與系統(tǒng)計算的時間精度有關(guān)，通過調(diào)整計算的時間精度 可以改進(jìn)計算誤差，達(dá)到題目所要求的誤差范圍。通過電機(jī)和滑輪系統(tǒng)控制儲液瓶的高度，來達(dá)到控制液滴流速的目的，通過 步進(jìn)電機(jī)可方便地實現(xiàn)對儲液瓶高度的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制液滴流速的目的（4）顯示方案的選擇采用三位LED 七

10、段數(shù)碼管顯示點(diǎn)滴數(shù)目。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低 壓、壽命長、耐老化，對外界環(huán)境要求較低。同時數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字, 程序編譯容易，資源占用較少（5）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖速度檢測與頁步瓶裝警電片一 I速度檢測與酊液圖1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3、準(zhǔn)備采取的措施（1）系統(tǒng)的硬件設(shè)計本系統(tǒng)中央處理器由80C52單片機(jī)構(gòu)成，完成對某一具體的輸液控制過程 的控控。同時還包括輸液信號獲取單元，脈沖整形電路和A/D轉(zhuǎn)換單元，聲光報 警電路，液面檢測電路。其中信號獲取單元完成輸液信號的采集;脈沖整形和A/D 轉(zhuǎn)換電路把采集的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號。聲光報警電路用來進(jìn)行異常報警。以 及完成對液體點(diǎn)滴控制和顯示，鍵盤輸入控制

11、液滴的速度。（2）系統(tǒng)的軟件設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)程序由若干子程序模塊和一個主控程序模塊組成，其中主控程序 模塊是軟件系統(tǒng)的核心，其作用是管理協(xié)調(diào)各子模塊，使之按照設(shè)計的流程進(jìn)行 工作。軟件系統(tǒng)的設(shè)計將包括：主控模塊設(shè)計、點(diǎn)滴速度測量模塊設(shè)計、電機(jī)控 制算法、報警模塊設(shè)計、輸入鍵盤模塊的設(shè)計、數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計。三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件1、理論基礎(chǔ)本課題已經(jīng)基本具備了完成實驗仿真和做出實物的條件，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，讓 我的專業(yè)基礎(chǔ)知識和動手操作能力得到了極大的提高。在學(xué)好專業(yè)知識的同時，我 時常閱讀不少有關(guān)液位點(diǎn)滴速度控制的資料，同時我也常通過網(wǎng)絡(luò)查找有課題相關(guān) 的知識，加之有指導(dǎo)老師朱群峰老師的幫助，

12、為課題的順利開展提供了良好的的保 障，為此我基本掌握了課題開展的思路和流程，為課題的勝利完成奠定了理論基礎(chǔ)。2、實驗條件實驗場地：邵陽學(xué)院電氣自動化研究所、邵陽學(xué)院電氣工程系創(chuàng)新實驗室，開 放性單片機(jī)實驗室，電氣工程系計算機(jī)機(jī)房。實驗設(shè)備：個人筆記本電腦，實驗元器件，單片機(jī)，全套模擬設(shè)備等。3、參考文獻(xiàn)果莉.關(guān)于點(diǎn)滴監(jiān)控系統(tǒng)的研究D.中國科技信息.2005安中權(quán).儲罐液位檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與展望D.蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2005吳劍.機(jī)器人化多功能護(hù)理的研究與發(fā)展D.華南理工大學(xué).2003羚陽.用凌陽SPCE061A實現(xiàn)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置 D.電子世界2003于匯泉.普通輸液報警及控制系統(tǒng)的設(shè)計

13、和研制D.醫(yī)療設(shè)備信息.2004肖瑋.液體點(diǎn)滴的無線智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)D.電子測量技術(shù).2008尹明.一種新型無線輸液監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計D.計算機(jī)與數(shù)字工程.2007程劍鋒.接觸式液面檢測系統(tǒng)D.機(jī)械工程與自動化.2009李麗宏，謝克明.液位自動檢測的現(xiàn)狀與發(fā)展D.太原理工大學(xué)學(xué)報.2001四、總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果1、總的工作任務(wù)（1）液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)及原理分析（2）液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)的設(shè)計（3）液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)的元器件選型（4）液體點(diǎn)滴速度控制控制系統(tǒng)的程序編寫（5）液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)面板設(shè)計與系統(tǒng)仿真調(diào)試（6）液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)實物的完成2、進(jìn)度安排第一

14、階段，2013年11月30 H-2013年12月20日：收集和設(shè)計有關(guān)的資料 并書寫開題報告第二階段，2013年12月21 H-2014年1月13日：總體方案設(shè)計第三階段，2014年2月17 H-2014年3月18日：硬件系統(tǒng)設(shè)計第四階段，2014年3月19 0-2014年4月5日：軟件設(shè)計第五階段，2014年3月19日-2014年4月5日：系統(tǒng)調(diào)試改進(jìn)第六階段，2014年4月6日-2014年5月10日：整理書寫設(shè)計說明書第七階段，2014年5月11日-2014年5月20日：論文送審并修改第八階段，2014年5月20 H-2014年5月30日：答辯3、預(yù)期結(jié)果在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計課題，做出實物，并且能達(dá)到自己要求的結(jié)果。 本課