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【內容摘要】

針對傳統輸液過程中需人工監護和輸液速度控制不精確等弊端，基于STM8K104單片機設計了醫用點滴液速度監控系統，該系統以單片機STM8K104為核心，用鍵盤實時設定點滴速度，實現自動檢測并顯示速度值，打印傳輸數據、并進行語音播報。實驗結果表明，該系統工作穩定、檢測精度高、輸液速度調整響應快，且結構簡單、操作簡便，適合在醫院推廣應用。

【關鍵詞】

點滴速度;單片機;激光檢測;語音播報

隨著微電子與信息技術的發展和應用，醫療監護設備正在發生著一場信息化的革命。傳統的人工監護手段己經越來越不能適應當今信息化、個性化、多元化的醫療監護需求［1］。目前，醫院中使用的靜脈輸液器都是懸掛在病人的上方進行輸液，利用勢差將液體輸入到病人的體內，通過軟管夾對膠管口徑的壓緊和放松從而控制液體滴速，輸液速度難以準確限制。這種方式對于患者和醫護人員有諸多不便。一旦出現貽誤，很可能造成醫療事故。因此研究并設計醫用點滴液速度監控具有重要的現實意義和應用價值［2］。本文設計了一種基于STM8K104的醫用點滴液速度監控系統。該系統以STM8K104為核心處理單元。實現了鍵盤輸入、液晶顯示、滴液檢測、滴速控制、數據打印、語音播報等功能。該系統工作穩定、檢測精度高、輸液速度調整響應快，且結構簡單、抗干擾能力強、成本低、操作簡便，適合在醫院推廣應用［3］。

一、系統工作原理

本系統分為上位機和下位機兩個部分，主要由STM8K104單片機、5110液晶顯示屏模塊、433M無線傳輸模塊、激光檢測模塊、語音播報模塊組成。上位機主要負責液滴滴數檢測，透明度檢測，以及將數據傳輸給下位機。下位機主要實現上位機傳輸數據的顯示、打印、語音播報的功能。各個傳感器的能耗低且互不干擾，不會對其他傳感器的正常工作產生影響。

二、點滴檢測系統硬件設計

本設計主要實現對點滴液速度、透明度、運動規律情況的檢測及控制，采用了上位機、下位機無線傳輸數據的方式實現了遠距離數據采集及控制。

(一)5110液晶顯示屏模塊。

采用Nokia5110液晶屏，該顯示屏體積小，點陣密，能夠顯示較多的內容，響應速度快，控制也較為簡單。

(二)433M無線傳輸模塊。

采用HC－11433Mhz無線模塊，該模塊體積小，價格低，且具有多個頻道選擇以及傳輸信號波特率調整。具有良好的信號傳輸能力和精確性，且傳輸距離符合產品的需要。

(三)激光檢測模塊。

激光檢測模塊根據光的折射原理設計，當無點滴液下落時，激光直接照射在光敏電阻上，光敏電阻的阻值較低，分擔的電壓較低，當點滴液落下時，激光經由點滴液折射，光敏電阻所受光照降低，阻值升高，分擔的電壓較高。該電壓差將被MAX232放大并轉換成數字信號發送給單片機。由此可檢測點滴液的滴速、下落速度、是否運動規則等狀態。

(四)透明度檢測模塊。

透明度檢測模塊與激光檢測模塊采取相同的檢測方式。不過透明度檢測模塊會將點滴液下落時的電壓直接傳輸到單片機的AD轉換IO口上，根據傳回電壓大小的不同，表明了液體透明度的不同。

(五)語音播報模塊。

語音播報模塊采用WT588D語音播報模塊，該模塊擁有最大32M的內存，支持加載WAV音頻格式，使得通過電腦軟件合成的聲音能夠直接錄入模塊并實現播報功能。該模塊還支持多種控制方式。在本產品中采用并口控制模式，減少了IO口的使用，并且擴大了產品存儲語音的種類。

(六)打印機模塊。

本產品采用NT－58H熱敏打印機，該打印機采用打印票據使用紙張，無需油墨即可進行打印，且打印紙易裁剪，非常適合本產品的使用環境。

(七)STM8K104單片機。

采用STM8K104［4］單片機，STM8K104單片機具有體積小，功能強大的特點，共有5路定時器，每個引腳都能使能外部中斷，同時運算速度快，并有獨立的無線傳輸接口、AD轉換接口。上位機和下位機皆采用體積小巧功能強大的STM8SK104芯片作為主控芯片。在上位機中，外接電源經過降壓后分別給單片機和紅外檢測模塊進行供電。紅外檢測模塊將傳回檢測數據給單片機，待單片機進行信號處理后經由無線模塊發送給下位機。上位機中的電位器還可以調節透明度檢測模塊的靈敏度，以實現更好的檢測結果。在下位機中，上位機的信號經由無線模塊傳輸給單片機，再由按鍵控制將各處理后的數據傳輸給相應的模塊。通過按鍵可以進行液晶屏顯示數據的調整，控制點滴液滴速的快慢，打印顯示屏上的內容等操作。另外，在下位機啟動后還未與上位機連接時，可以通過按鍵預設置輸液瓶的容量，單片機可以通過該數據計算出此次的輸液時間，并根據設置的點滴液滴速快慢進行實時修正。

三、系統軟件設計

(一)上位機。

上位機中主要進行的是點滴液滴數、滴速、透明度、下落速度的檢測，主要的傳感器為激光測量傳感器和透明度測量傳感器。當滴液滴落時，傳感器中的光敏電阻阻值發生變化，光敏電阻分擔的電壓隨之發生變化。該變化值通過MAX232芯片轉換為數字信號被單片機接收，從而可以測得滴液的滴數、滴速和下落速度。而不經過MAX232轉換，直接輸入單片機AD轉換的信號則可測得液滴的透明度。上位機測得的數據都將通過無線傳輸模塊傳送給下位機。同時上位機可以通過測得的液滴滴速和下位機發出的目標滴速進行比較，并通過由舵機控制的機械結構進行閉環的速度調整，以達到速度控制目的。

(二)下位機。

下位機開機后，首先將進行點滴瓶容量的輸入。該容量將和之后傳入的滴液滴速進行除法計算，得出預計剩余時間并在液晶屏上顯示。確認點滴瓶容量之后，下位機和上位機開始通訊，在上位機上計算出的點滴滴數、滴速、透明度、下落速度將發送給下位機，在下位機中將完成對各個數據的顯示、打印、語音播報功能。同時下位機能通過按鍵調整顯示、打印和語音播報的內容，以及調整目標滴速發送給上位機。

(三)檢測結果與分析。

1．測試條件及儀器。

(1)測試條件。

檢查多次，仿真電路和硬件電路必須與系統原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊。

(2)測試儀器。

高精度的數字毫伏表，模擬示波器，數字示波器，數字萬用表，指針式萬用表。

2．測試結果(數據)。

遠程無線控制結果如下:分別對顯示屏、語音播報、打印機及各種物件的控制開關進行100次試驗。其中成功100次，失敗0次。

3．測試分析與結論。

根據上述測試數據，生產實施的醫用點滴液速度別及控制系統可無線進行控制，由此可得出以下結論:一是理想點滴液流速可控制在誤差范圍之內。二是打印機、顯示屏、語音播報可正常工作。三是控制點滴液流速裝置可進行無線操控。綜上所述，本設計達到設計要求。

四、結語

本文設計了一款基于STM8SK104的醫用點滴液檢測控制系統，可以對點滴液的滴數、滴速、透明度、滴落速度等進行檢測和控制。并能夠通過5110液晶顯示屏、打印機、WT588D語音模塊進行實時顯示、打印、和語音播報的功能。方便了人們的使用。整個系統操作簡單、使用方便、節能、成本低廉，能夠很好地適應醫院的環境，減少了醫護人員的勞動強度，便于醫護人員對患者的觀察和保護。

作者：宮麗男 單位：長春職業技術學院

【參考文獻】

［1］楊秀娟．液體點滴速度監控裝置［J］．科技傳播，2011，9:174～176

［2］賀煥林，王雙紅．一種具有遙控功能的液體點滴速度監控裝置的設計［J］．計算機測量與控制，2014，22(5):1453～1455

［3］李和太，趙新，李新，等．智能輸液監控系統的研制［J］．沈陽工業大學學報，2006，28(3):318～324

［4］STM8SK104參考手冊