0 引言
隨著智能化控制研究的不斷發展，自動化臨床設備的研究日益成為醫療器械發展的一個重點，因而設計一種智能輸液" title="智能輸液">智能輸液管理系統實現對輸液過程的全程監控是醫學發展的必然趨勢。本文以遠程監控實現輸液實時監測為目標，通過下位機采集各床位患者的輸液信息，再以無線的方式將數據傳達至上位機，實現輸液數據的實時顯示和存儲，以及在特殊情況下的報警等功能。
1 系統總體設計
系統由主、從站(或上位機和下位機)構成，核心控制器件是單片機" title="單片機">單片機。主站由數據通信單片機組成，從站由數據處理單片機和數據通信單片機組成。主要包括四個設計模塊：a．從站數據采集電路，包括液滴信號的采集和輸畢信號的采集；b．從站數據處理電路，包括實時數據的顯示、處理及控制；c．從站數據發送部分電路，包括數據處理單片機與數據發送單片機之間的串口通信及數據發送單片機與無線發射模塊PTR8000之間的SPI通信；d．主站數據接收部分電路，主要為主站無線接收模塊PTR8000與單片機之間的SPI通信及單片機通過RS232接口與PC機之間的通信。系統設計如圖1所示。
2 硬件設計
2．1 主站設計
主站主要實現數據的無線接收，并將數據以串口形式傳送至PC機儲存。PC機接數據并實時顯示床位號、輸液速度、報警信息等。主站以單片機作為無線模塊PTR8000的控制器，且控制1602液晶屏顯示相關通信信息。電路如圖2所示。
2．2 從站設計
2．2．1 從站硬件電路組成
根據系統總體設計方案及實際功能需求，把從站作為設計重點，功能細化后硬件電路包括AT89S52單片機最小系統電路、液滴檢測電路、輸畢檢測電路、鍵盤電路、12864LCD接口電路、1602接口電路、共陰雙8數碼管顯示電路、指示燈電路、聲光報警電路、無線收發接口電路、步進電機控制電路、RS232接口電路等。其中，液滴和輸畢信號主要采用紅外收發二極管來采集，信號經過整形電路處理后送至單片機的外部中斷接口；采用步進電機作用微控裝置壓迫輸液軟管的松緊程度來實現自動控制液滴速度的目的。從站設計框圖，如圖3所示。
2．2．2 信號采集電路的設計
信號采集處理電路如圖4所示，若測試時檢測液滴的電壓差信號過小，可在比較器前加上一級差動放大電路增大檢測的可靠性。由信號采集電路原理圖可以看出，當瓶內藥液液面在光路之上時(或液滴滴落切斷光路)，紅外接收二極管Receivel不能接收到紅外發射二極管Sendl發出的光，從而Receivel截止，晶體管也截止，OP07輸出端為高電平：當瓶內藥液液面逐漸下降至光路附近時(或沒有液滴滴落時)，紅外接收二極管Receivel能接收到紅外發射二極管Sendl發出的光，從而Receivel導通，晶體管導通，OP07輸出低電平，此時對單片機產生外部中斷，驅動相應電路發出報警信號，通知醫護人員及時采取措施，從而達到采集數據及控制報警的目的。系統從站電路如圖5所示，原理圖上半部分為數據采集部分，下半部分為數據通信部分。
3 系統軟件設計
3．1 主站程序設計
主站程序設計主要分為兩部分：單片機通信控制及PC機監控軟件設計，即單片機無線接收子程序控制PTR8000接收數據及串口通信子程序控制將接收的數據傳送至PC，PC機端采用微軟的VC++6．0實現客戶端軟件的開發，其中在串口開發部分直接使用MSCoom控件。MSCoom控件是微軟公司開發的專門用于串行通信的控件。通過設置控件的幾個屬性，然后添加控件的事件響應代碼就可以使串口按照要求進行工作。
3．2 從站程序設計
從站程序設計主要由以下幾部分子程序組成：鍵盤控制子程序、中斷控制子程序、步進電機控制子程序、液晶屏顯示子程序及無線模塊收發控制子程序。其中數據處理單片機由鍵盤控制子程序設定滴速及輸液總量等信息，中斷子程序采集輸畢及液滴信號并計算輸液滴速及時間等數據，通過比較實測滴速和設定滴速產生控制信號調用步進電機控制子程序完成調速功能，所有信息均由12864液晶屏顯示；數據通信單片機經串口接收處理單片機的實時信息并控制無線模塊PTR8000發射出去。對于PTR8000的編程，必須在配置模式中對其進行配置，在RX模式中，地址匹配(AM)和數據準備就緒(DR)信號通知MCU一個有效的地址和數據包已經自動接收完成，MCU即可通過SPI接口讀取接收的數據，在TX模式中，PTR8000自動產生前導碼和CRC校驗碼，準備就緒(DR)通知數據傳輸已經完成。
4 總結
系統軟硬件設計完成后，測試系統所實現的功能有：a．按鍵確定床位號、設定輸液滴速及輸液總量；b．紅外收發二極管檢測液滴及輸畢報警信號并計算實際輸液滴速；c．根據實測滴速和設定滴速的差值有效控制步進電機達到自動調節滴速的目的；d．根據設定滴速估算輸液總時間；e．根據實測滴速計算剩余時間；f．從站輸液信息均由12864液晶屏顯示，通信相關信息由數碼管及1602液晶屏顯示，主站監控信息由PC機儲存顯示；g．由PTR8000模塊將床位號、實測速度等數據以無線的方式傳輸至PC機，達到實時監控的目的；h．利用基于VC++的MSC控件設計合理的人機互動界面。