輸液點滴自動呼叫系統(tǒng)的設(shè)計

1、編碼： 作品名稱： 輸液點滴自動呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 學校全稱： 菏澤學院 申報者姓名： 指導(dǎo)教師： 類別：實驗方法研究（A類）自制實驗教學儀器（B類）物理量智能化測量（C類）實驗?zāi)M與仿真（D類）實用創(chuàng)新（E類）山東省第三屆大學生物理科技創(chuàng)新大賽組委會制2011年4月申報作品情況（由申報者本人填寫）作品全稱 輸液點滴自動呼叫系統(tǒng)的設(shè)計展示形式及實物尺寸軟件 ； 實物及尺寸：作品設(shè)計的目的和基本思路（相關(guān)資料作為附件，例如研究報告、實驗數(shù)據(jù)、外觀圖、鑒定證書和應(yīng)用證書等）設(shè)計目的：目前國內(nèi)的大部分醫(yī)院均處在很低的管理模式上，在資源利用上采用人工呼叫，不能做到智能一體化的管理模式，另外由于醫(yī)院采用有線

2、管理，線路盤繞復(fù)雜，極易引起火災(zāi)，存在著很大安全隱患。另外人工呼叫麻煩且繁瑣。當病人身體出現(xiàn)不適或其他方面需要幫助時，通常都是呼叫醫(yī)生，繼而等待治療。在這過程中，不但浪費了病人的時間，更給醫(yī)院醫(yī)生帶來一定的麻煩?；舅悸罚涸撛O(shè)計是以單片機AT89S52為核心，以鍵盤、無線NRF24L01+模塊及光電開關(guān)為輸入系統(tǒng)，以LED、報警電路及無線NRF24L01+模塊為輸出系統(tǒng)的智能化控制及監(jiān)控系統(tǒng)。鍵盤系統(tǒng)為獨立式按鍵系統(tǒng)，光電開關(guān)的功能為測量液面的高度，當降低到一定的高度時，報警電路自動工作，通過無線模塊發(fā)送給主機，提醒醫(yī)生換藥。而且，當病人有需要時，可以通過按鍵呼叫醫(yī)生。從機主要由無線發(fā)射芯片N

3、RF24L01組成，利用編碼解碼技術(shù)將其通過無線發(fā)射模塊把數(shù)據(jù)傳送給接收器。從機采用豐富的硬件抗干擾技術(shù)，并結(jié)合軟件抗干擾，使控制系統(tǒng)的運行更加準確可靠。作品的創(chuàng)新點、技術(shù)難點和實際應(yīng)用情況創(chuàng)新點：（1）采用無線NRF24L01模塊，避免了復(fù)雜的盤繞線路，節(jié)約大量成本；（2）采用光電開關(guān)測量輸液瓶液面的高度，當輸液完成時可自動呼叫醫(yī)生;（3）實現(xiàn)了病房的多功能呼叫功能；（4）采用了集成技術(shù)，實現(xiàn)了呼叫儀的微型化。技術(shù)難點： 光電開關(guān)測液面高度時，瓶子稍有傾斜會產(chǎn)生誤差，經(jīng)過調(diào)試，我們把誤差控制在了較小的范圍內(nèi)。實際應(yīng)用情況：通過初步測試，能基本實現(xiàn)輸液傳輸功能，能較好的實現(xiàn)輸液傳輸功能。本儀器

4、與其他儀器相比，能實現(xiàn)提前報警的功能，避免造成病人回血，給醫(yī)生留了充足的準備時間，提高了醫(yī)院的工作效率。附錄：研究報告輸液點滴自動呼叫系統(tǒng)的設(shè)計研究報告 學校名稱：菏澤學院類 別：實用創(chuàng)新 摘要：該系統(tǒng)是單片機、自動控制、無線傳輸、光電開關(guān)等幾項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。從機主要由無線遙控發(fā)射芯片NRF24L01編碼解碼技術(shù)將其通過無線發(fā)射模塊把數(shù)據(jù)傳送給接收器。主機由89S52單片機控制，利用無線遙控接收芯片NRF24L01接收從機傳送過來的信號，通過數(shù)碼管判斷呼叫病床號碼。此系統(tǒng)基于ATMEL公司的89S52實現(xiàn)測控功能，從機采用豐富的硬件抗干擾技術(shù)，并結(jié)合軟件抗干擾，使控制系統(tǒng)的運行更加準確可

5、靠。 關(guān)鍵詞：單片機；無線模塊；光電開關(guān)1、 闡述：目前醫(yī)院里的病房呼叫系統(tǒng)幾乎還處于很低的水平，幾乎還不能滿足智能化的管理要求，這樣不僅會帶給病人時間上的損失，對于醫(yī)院也會有經(jīng)濟效益損失，并伴有一定安全隱患。同時采用有線管理，盤繞線路，存在布線復(fù)雜、布線費用較高、易出故障、維修不便、明線不雅觀等缺陷，這樣會造成安全隱患。鑒于以上弊端，本儀器采用無線管理系統(tǒng)，既可以避開技術(shù)問題，有效節(jié)省材料損耗，并且可以免去很多不安全隱患的存在，更重要的是，病房無線呼叫儀器是智能化的一種產(chǎn)品，可以及時準確的找到病人所在位置和哪位病人有需要，及時解決病人的各種問題，而且該儀器可以自動檢測病人的輸液狀況，當輸液即

6、將完成可以自動發(fā)送信號呼叫值班室的醫(yī)生，解決了醫(yī)生需要返復(fù)察看瓶內(nèi)藥液是否將要滴盡的難題。從某種角度上看，這個系統(tǒng)不僅可以顯示病床號碼，更可以為病人解決其他問題。由此可見，病房無線呼叫系統(tǒng)是一個很有開發(fā)前景的硬件設(shè)備，可以從很大程度上減少醫(yī)生的麻煩，節(jié)省病人的時間，提高醫(yī)院的工作效率，自然醫(yī)院從中得到最大程度上的經(jīng)濟效益。2、系統(tǒng)設(shè)計2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1、主機原理框圖圖1中說明AT89C51由鍵盤控制，當有鍵下或輸液完成時傳送給AT89S52，同時AT89S52接收到無線信號接收系統(tǒng)傳來的信號，此時AT89S52將信號傳遞給LCD進行不同的顯示，醫(yī)生可以通過按鍵報警返回。圖3-9中AT89S5

7、2由鍵盤2控制，當病人按下按鈕或者輸液即將結(jié)束時，將送給AT89S52，此時AT89S52將進行三部分工作，一部分送給LED進行顯示，一部分進行無線信號發(fā)射，另一部分則可以進行蜂鳴器報警。2.2硬件電路設(shè)計2.2.1主控模塊電路主控模塊采用AT89S52單片機作為主控芯片，其硬件電路圖如圖1所示。 圖2 主控模塊電路原理圖其主要作用是控制并協(xié)調(diào)其他模塊的工作。例如，接收來自按鍵的信號或者輸液完成的信號，完成發(fā)送或接收的工作。2.2.2 無線收發(fā)模塊 NRF24L01 nRF2401是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.42.5GHz ISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能

8、模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率發(fā)射時，工作電流只有10.5mA，接收時工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計更方便。其DuoCeiverTM技術(shù)使nRF2401可以使用同一天線，同時接收兩個不同頻道的數(shù)據(jù)，主要用于主機與從機的接收與發(fā)送。2.2.3 報警電路采用有源蜂鳴器來實現(xiàn)對人機操作的指示作用。2.2.4輸液報警電路 該電路采用光電三極管，當輸液即將結(jié)束時光線直射到光敏三極管，三極管導(dǎo)通，此時報警電路工作，并通過無線傳送至值班室。 2.2.5 LED 顯示電路該電路位于從機部分，當病人按下相應(yīng)的按鍵時，對應(yīng)的LED發(fā)光二極管發(fā)光，

9、同時將信號傳送至主機提醒醫(yī)生到病人那里處理情況。2.2.6鍵盤模塊電路 按鍵對應(yīng)相應(yīng)的床號，當有病人按下按鍵時，對應(yīng)的led會顯示其床號，并能通過從機發(fā)送給主機。2.2.7 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路主要顯示房號及房號。 2.3軟件設(shè)計3 整體電路原理圖C發(fā)送程序#include #include #include api.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define TX_ADR_WIDTH 5 / 5 bytes TX(RX) address width#define TX_PLOAD_WIDTH 5 / 20

10、bytes TX payloaduchar const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH = 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; / Define a static TX addressuchar rx_bufTX_PLOAD_WIDTH;uchar tx_bufTX_PLOAD_WIDTH;/uchar tx_send=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04;/uchar rx_accept5; /*/sbit MISO=P33;/從機發(fā)送，主機接收sbit MOSI=P31;/主機發(fā)送，從機接收sbit SCK=P34;/時鐘sbit CE=P35;/

11、發(fā)送，接收選擇sbit CSN=P30;/片選，低電平使能sbit IRQ=P32;/中斷輸出/*/uchar bdata sta;sbitRX_DR=sta6;sbitTX_DS=sta5;sbitMAX_RT=sta4;/*/ void init_io(void)CE=0;/ chip enableCSN=1;/ Spi disableSCK=0;/ Spi clock line init highvoid delay_ms(unsigned int x) unsigned int i,j; i=0; for(i=0;ix;i+) j=108; while(j-); /*/*Functio

12、n: SPI_RW();Description: Writes one byte to nRF24L01, and return the byte read from nRF24L01 during write, according to SPI protocol/*/uchar SPI_RW(uchar byte)uchar bit_ctr; for(bit_ctr=0;bit_ctr8;bit_ctr+) / output 8-bit MOSI = (byte & 0x80); / output byte, MSB to MOSI byte = (byte 1); / shift next

13、 bit into MSB. SCK = 1; / Set SCK high. byte |= MISO; / capture current MISO bit SCK = 0; / .then set SCK low again return(byte); / return read byte/*/*Function: SPI_RW_Reg();Description: Writes value value to register reg/*/uchar SPI_RW_Reg(BYTE reg, BYTE value)uchar status; CSN = 0; / CSN low, ini

14、t SPI transaction status = SPI_RW(reg); / select register SPI_RW(value); / .and write value to it. CSN = 1; / CSN high again return(status); / return nRF24L01 status byte/*/*Function: SPI_Read();Description: Read one byte from nRF24L01 register, reg/*/BYTE SPI_Read(BYTE reg)BYTE reg_val; CSN = 0; /

15、CSN low, initialize SPI communication. SPI_RW(reg); / Select register to read from. reg_val = SPI_RW(0); / .then read registervalue CSN = 1; / CSN high, terminate SPI communication return(reg_val); / return register value/*/*Function: SPI_Read_Buf();Description: Reads bytes #of bytes from register r

16、eg Typically used to read RX payload, Rx/Tx address/*/uchar SPI_Read_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE bytes)uchar status,byte_ctr; CSN = 0; / Set CSN low, init SPI tranaction status = SPI_RW(reg); / Select register to write to and read status byte for(byte_ctr=0;byte_ctrbytes;byte_ctr+) pBufbyte_ctr =

17、 SPI_RW(0); / Perform SPI_RW to read byte from nRF24L01 CSN = 1; / Set CSN high again return(status); / return nRF24L01 status byte/*/*Function: SPI_Write_Buf();Description: Writes contents of buffer *pBuf to nRF24L01 Typically used to write TX payload, Rx/Tx address/*/uchar SPI_Write_Buf(BYTE reg,

18、BYTE *pBuf, BYTE bytes)uchar status,byte_ctr; CSN = 0; / Set CSN low, init SPI tranaction status = SPI_RW(reg); / Select register to write to and read status byte for(byte_ctr=0; byte_ctr10us) on CE will now send this packet and expext an acknowledgment from the RX device./*/void TX_Mode(void)CE=0;

19、SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); / Writes TX_Address to nRF24L01 SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); / RX_Addr0 same as TX_Adr for Auto.Ack SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, tx_buf, TX_PLOAD_WIDTH); / Writes data to TX payload SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x00); / Enabl