關(guān) 鍵詞：: 2020-17 蠕動(dòng)泵 10張CAD圖+Solidworks三維圖+說(shuō)明書(shū)+程序 2020 17 醫(yī)用注射液流量控制檢測(cè) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 蠕動(dòng) 10 CAD Solidworks 三維說(shuō)明書(shū) 程序

資源描述：: 【2020-17】醫(yī)用注射液流量控制與檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【蠕動(dòng)泵】【10張CAD圖+Solidworks三維圖+說(shuō)明書(shū)+程序】,2020-17,蠕動(dòng)泵,10張CAD圖+Solidworks三維圖+說(shuō)明書(shū)+程序,2020,17,醫(yī)用,注射液,流量,控制,檢測(cè),系統(tǒng),設(shè)計(jì),蠕動(dòng),10,CAD,Solidworks,三維,說(shuō)明書(shū),程序

內(nèi)容簡(jiǎn)介：: 摘要在醫(yī)療行業(yè)中，注射液是臨床治療中必不可少的。在當(dāng)前的大環(huán)境下，醫(yī)療資源短缺，注射液的灌注主要還要依靠護(hù)士手工灌注，效率低下，病人的長(zhǎng)時(shí)間等待容易產(chǎn)生醫(yī)患矛盾。本系統(tǒng)旨在通過(guò)使用單片機(jī)控制蠕動(dòng)泵，對(duì)注射液進(jìn)行自動(dòng)化，流速可調(diào)可檢測(cè)可控制的灌注。本文基于51單片機(jī)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)鍵盤輸入泵號(hào)，灌注量和灌注速度，實(shí)現(xiàn)注射液的自動(dòng)化灌注。通過(guò)蠕動(dòng)泵的工作原理，對(duì)注射液的灌注流量進(jìn)行檢測(cè)和控制。當(dāng)灌注完畢后，通過(guò)蜂鳴報(bào)警和顯示屏顯示提示護(hù)士灌注完成。通過(guò)本設(shè)計(jì)可以極大的提升護(hù)士的工作效率，減輕護(hù)士站的工作負(fù)擔(dān)，改善醫(yī)患關(guān)系。關(guān)鍵詞：51單片機(jī) 蠕動(dòng)泵注射液流量檢測(cè) 流量控制AbractIn the medical industry, injection is essential for clinical treatment. In the current general environment, there is a shortage of medical resources, and the infusion of injections mainly depends on manual infusion by nurses, which is inefficient, and long-term waiting of patients is prone to conflict between doctors and patients. Therefore, a device needs to be designed to reduce the workload of nurses, improve the efficiency of nurses, and improve the relationship between doctors and patients.This system aims to automate the injection solution by using a single-chip microcomputer to control the peristaltic pump. The flow rate can be adjusted to detect and control the perfusion.This article is based on 51 single-chip microcomputer as a development platform, through the keyboard to enter the pump number, perfusion volume and perfusion speed, to achieve automatic injection of injection liquid. Through the working principle of the peristaltic pump, the perfusion flow of the injection is detected and controlled. When the perfusion is completed, the beeper alarm and the display on the display screen will remind the nurse that the perfusion is complete. Can greatly improve the work efficiency of nurses and reduce their workload.Keywords: 51 single chip microcomputer;peristaltic pump;injection liquid flow detection;flow control.目錄摘要IAbractII第1章緒論11.1 本課題研究的目的，意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀21.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述31.3 研究設(shè)想31.4 本文的研究的主要內(nèi)容4第2章開(kāi)發(fā)平臺(tái)52.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介52.2 單片機(jī)選型52.3本章小結(jié)7第三章流量控制與檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1 流量檢測(cè)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)83.1.1 流量檢測(cè)控制系統(tǒng)的選型83.1.2 蠕動(dòng)泵流量檢測(cè)控制的實(shí)現(xiàn)83.2 系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)83.3 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)93.3.1 顯示模塊93.3.2 鍵盤輸入模塊103.3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊103.3.4 模式切換模塊123.3.5 單片機(jī)電路133.4 本章小結(jié)13第四章流量控制與檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1 軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言選擇144.2 延時(shí)程序設(shè)計(jì)144.3 顯示模塊程序設(shè)計(jì)144.4 鍵盤輸入模塊程序設(shè)計(jì)164.5 時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸出模塊174.6 其他模塊程序設(shè)計(jì)184.7 本章小結(jié)18第五章工程定額概算195.1 醫(yī)用注射液流量檢測(cè)控制系統(tǒng)的成本預(yù)算195.2 醫(yī)用注射液流量控制系統(tǒng)的質(zhì)量管理195.3 醫(yī)用注射液對(duì)環(huán)境影響及其可持續(xù)性205.3.1 本系統(tǒng)材料對(duì)環(huán)境的影響205.3.2 本系統(tǒng)的可持續(xù)性20第六章結(jié)論216.1 結(jié)論216.2 尚待解決的問(wèn)題21致謝22參考文獻(xiàn)23附錄 124附錄 236IV第1章緒論1.1 本課題研究的目的，意義我國(guó)是人口大國(guó)，人口基數(shù)大造成我國(guó)門診病人的數(shù)量同樣也很大，因此在就診高峰階段容易出現(xiàn)人手不足的現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)地走訪調(diào)查，一般社區(qū)醫(yī)院的輸液中心一般只配有3-5名護(hù)士，在患者人數(shù)多的時(shí)候，護(hù)士經(jīng)常要同時(shí)承擔(dān)配制注射液，打針和拔針等工作，人手嚴(yán)重不足。大多數(shù)病人在取藥后并不能馬上得到注射緩解病痛，注射完畢的病人需要等待一段時(shí)間才能拔針，在等待過(guò)程中容易產(chǎn)生醫(yī)患矛盾。近年來(lái)，人工成本越來(lái)越高。隨著機(jī)械智能化和自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)器取代人工的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。機(jī)器可以24小時(shí)不停的運(yùn)作，并且相較于人工，在某些領(lǐng)域具有無(wú)可比擬的精度和效率：人工容易受到操作方式不正確，讀數(shù)方式不正確，勞動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)疲勞等產(chǎn)生誤差；機(jī)器而因?yàn)閲?yán)格按照寫入其中的程序運(yùn)作，且工作時(shí)間再長(zhǎng)也不會(huì)疲勞，不易產(chǎn)生誤差和錯(cuò)誤。人在長(zhǎng)時(shí)間工作后，工作效率會(huì)逐漸下降，機(jī)器能長(zhǎng)時(shí)間保持較高的工作效率。因此，機(jī)器取代人工是大勢(shì)所趨，未來(lái)越來(lái)越多的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)被機(jī)器所取代。本課題研究的意義和目的在于通過(guò)自動(dòng)化灌注注射液，免去護(hù)士手工灌注注射液這一機(jī)械和重復(fù)的行動(dòng)，減輕護(hù)士們的工作量，提高護(hù)士服務(wù)病人的效率，改善患者的注射體驗(yàn)，緩解緊張的醫(yī)患關(guān)系，同時(shí)對(duì)未來(lái)機(jī)器在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用做出嘗試。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)有多種注液泵，廣泛地應(yīng)用于石油開(kāi)采，食品工業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。根據(jù)谷歌學(xué)術(shù)和專利搜索引擎的顯示，一部分的輸液泵被用于油氣開(kāi)采，由于開(kāi)采環(huán)境惡劣，部分油井存在油稠，結(jié)蠟等狀況，需要向油井中加藥解決。人在此惡劣環(huán)境下無(wú)法完成任務(wù)，所以需要注液泵幫助完成。再者就是食品行業(yè)，是因?yàn)樽⒁罕眉恿系木雀?，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量好。醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)所用的注液泵用于藥品生產(chǎn)，藥品配置較多。因?yàn)樽⑸湟旱刃枰己玫呐浔?，所以注液泵成為不二之選。在醫(yī)院中，大多存在的是輸液泵，應(yīng)用于某些極端情況下，需要精確控制藥品輸出量和輸入速度。它仍需要護(hù)士配置藥液，再通過(guò)其進(jìn)行注射。在谷歌專利上找到有類似本文討論裝置的器械，它采用電機(jī)擠壓藥袋的方式進(jìn)行工作，存在精度低，衛(wèi)生狀況難以保證，效率低下的問(wèn)題。圖1-1國(guó)外注液泵1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的類似裝置也用在了油井等環(huán)境惡劣不適合人工操作的場(chǎng)景和食品工業(yè)等需要精確加料的場(chǎng)景下。通過(guò)知網(wǎng)，百度學(xué)術(shù)等的搜索，國(guó)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有用于注射液灌注的產(chǎn)品。在各大醫(yī)院，廣泛存在的是用于嬰幼兒注射使用的輸液泵，護(hù)士手工配置好藥液后，再通過(guò)此泵對(duì)患者進(jìn)行注射，注射液仍需要護(hù)士手工進(jìn)行灌注。從總體上看來(lái)，我國(guó)對(duì)本文所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的研發(fā)力度還不夠大，沒(méi)有減少灌注注射液這類機(jī)械又重復(fù)的工作，沒(méi)有充分的解放勞動(dòng)力用于更好地服務(wù)患者和減少患者的病痛。圖1-2 國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)類似功能的裝置圖1-3 國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)類似功能的液體加注裝置1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述結(jié)合百度學(xué)術(shù)、谷歌學(xué)術(shù)、谷歌專利等搜索引擎的查詢，國(guó)內(nèi)外相關(guān)裝置并沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用到臨床治療中。可能與以下原因有關(guān)：1.裝置采用純機(jī)械實(shí)現(xiàn)，加液裝置精度較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。2.不能對(duì)加液裝置的流速實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。3.裝置很難清潔，很難保證衛(wèi)生。4.一個(gè)機(jī)器只能對(duì)一個(gè)注射瓶加液，效率很低。1.3 研究設(shè)想通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究/發(fā)明成果的分析，該裝置需要具備以下特點(diǎn)1. 加液裝置的流速可檢測(cè)，可調(diào)可控：因?yàn)樽⑸淦?袋有多種容量，如適合嬰幼兒的容量，成人的容量，和住院部的大容量注射袋。而且它們的孔徑也不盡相同，對(duì)于不同的注射瓶/袋，需要使用不同的速度進(jìn)行灌注，以防產(chǎn)生灌注速度過(guò)快容量太小引起噴出或者孔徑太小，灌注速度太快瓶?jī)?nèi)空氣無(wú)法散佚出來(lái)的問(wèn)題。2. 加液裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)要和注射液嚴(yán)格分離，保證衛(wèi)生：注射液直接進(jìn)入患者的血液，需要嚴(yán)格保證無(wú)菌的狀態(tài)，以防病人發(fā)生感染和其他衛(wèi)生問(wèn)題。3. 裝置有35個(gè)泵，能對(duì)多個(gè)注射瓶同時(shí)加注注射液，效率高：本文的裝置旨在減輕護(hù)士的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高注射液灌注的效率，使其更好的能為患者服務(wù)。如果采用單泵便只能減輕護(hù)士的勞動(dòng)強(qiáng)度，灌注效率不會(huì)得到大幅度的提升，采用多泵的設(shè)計(jì)能成倍的增長(zhǎng)灌注的速度和效率，減少患者的等待。4裝置的精度較高：部分藥物需要有一定的濃度才能產(chǎn)生效果，因此裝置加注注射液的量誤差不能過(guò)大，影響藥物對(duì)人體的效果。1.4 本文的研究的主要內(nèi)容本文通過(guò)51單片機(jī)這個(gè)常用的平臺(tái)，對(duì)注射液流量檢測(cè)控制系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。51單片機(jī)作為這套系統(tǒng)的核心，控制著LCD顯示模塊，4*4矩陣鍵盤輸入模塊，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等模塊，從而實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的功能。在流量控制和檢測(cè)方面，主要使用蠕動(dòng)泵為主要元件，從而達(dá)成精確的流量檢測(cè)和流量控制。本文的行文結(jié)構(gòu)如下：第一章：緒論。主要介紹了注射液流量檢測(cè)與控制系統(tǒng)的背景以及發(fā)展前景，簡(jiǎn)要說(shuō)明了設(shè)計(jì)本套系統(tǒng)的意義，并對(duì)本套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。第二章：開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)要的介紹了本套系統(tǒng)需要用到的單片機(jī)平臺(tái)，并簡(jiǎn)要的介紹了單片機(jī)的組成和優(yōu)點(diǎn)。并且比較了市售的主流單片機(jī)平臺(tái)，選擇了51單片機(jī)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。第三章：流量控制與檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。介紹了硬件系統(tǒng)的工作流程，并且對(duì)硬件系統(tǒng)的各項(xiàng)模塊進(jìn)行了構(gòu)成和工作原理的描述。第四章：流量控制與檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。介紹了本系統(tǒng)選用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，并且對(duì)LCD顯示模塊和矩陣鍵盤掃描模塊的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。第五章：結(jié)論。對(duì)本次設(shè)計(jì)做了總結(jié)，分析了本套系統(tǒng)完成的目標(biāo)和尚待解決的問(wèn)題。第2章開(kāi)發(fā)平臺(tái)在本系統(tǒng)中，主要應(yīng)用到了單片機(jī)系統(tǒng)。2.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種采用了超大規(guī)模集成電路技術(shù)把一整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)硅片上的集成電路芯片。單片機(jī)還可以叫做單片微控器，單片機(jī)主要由中央處理器（英文名為Central Processing Unit，縮寫為CPU），隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（英文名為Random Access Memory，縮寫為RAM），只讀存儲(chǔ)器（英文名為Read-Only Memory，縮寫為ROM），輸入輸出設(shè)備（英文名Input/Output，簡(jiǎn)稱I/O）和寫入只讀存儲(chǔ)器中的程序組成。單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)完成各種繁瑣的運(yùn)算，無(wú)論是控制運(yùn)算符號(hào)，還是下達(dá)運(yùn)算指令，單片機(jī)都能圓滿完成任務(wù)。因此，在智能設(shè)備領(lǐng)域，單片機(jī)憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和不俗的計(jì)算能力占有一席之地。中央處理器由運(yùn)算器，寄存器和控制器組成。它通過(guò)讀取隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器中的指令，將指令“翻譯”成機(jī)器語(yǔ)言并執(zhí)行，控制單片機(jī)的各個(gè)組件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器主要用于存取中央處理器計(jì)算的中間結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)和標(biāo)志位的暫存和緩沖。它在掉電后會(huì)丟失其中的所有數(shù)據(jù)。只讀存儲(chǔ)器主要用來(lái)存放用戶寫入的程序，它在掉電后仍然能保留其中的所有數(shù)據(jù)。輸入輸出設(shè)備是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的主要途徑，它能通過(guò)輸入設(shè)備對(duì)外界（例如溫度，濕度）和用戶的指令做出相應(yīng)的反應(yīng)。通過(guò)輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的功能。2.2 單片機(jī)選型現(xiàn)階段市售的單片機(jī)主要有以下幾種產(chǎn)品：18051單片機(jī)及其兼容產(chǎn)品，如ST89C51，ATMEL AT89C51等51系列單片機(jī)擁有豐富的指令集，具備一些單片機(jī)不具備的除法和乘法指令，在乘除法時(shí)不需要編寫子程序調(diào)用。它擁有位處理器（亦稱布爾處理器），能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算，并且能對(duì)片內(nèi)的某些特殊寄存器進(jìn)行按位運(yùn)算，位尋址便捷。圖 2-1 AT89S522意法半導(dǎo)體公司根據(jù)ARM架構(gòu)開(kāi)發(fā)的STM32系列單片機(jī)STM32系列單片機(jī)相較于其他的單片機(jī)有易于開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)公司推出的CUBEMX軟件能幫助開(kāi)發(fā)者完成初始化硬件，讓開(kāi)發(fā)者專注于功能的開(kāi)發(fā)；它還擁有豐富的庫(kù)函數(shù)，易于開(kāi)發(fā)者調(diào)用。并且ARM處理器具有低功耗高性能的特點(diǎn)，極適用于嵌入式開(kāi)發(fā)。圖 2-2 STM323ATMEL公司開(kāi)發(fā)的AVR單片機(jī)AVR在相同的時(shí)鐘頻率下?lián)碛休^快的處理速度，并且片內(nèi)的存儲(chǔ)空間和內(nèi)部資源豐富，I/O的驅(qū)動(dòng)能力較高。圖 2-3 AVR4德州儀器MP430單片機(jī)MP430采用精簡(jiǎn)指令集，所以相比復(fù)雜指令集的單片機(jī)（如51單片機(jī)），執(zhí)行指令的效率更高，在對(duì)運(yùn)算和控制要求不高的嵌入式設(shè)備中應(yīng)用較多。圖 2-3 MP4305PIC系列單片機(jī)PIC系列單片機(jī)采用了雙指令流水線結(jié)構(gòu)，其他單指令流水線結(jié)構(gòu)的單片機(jī)在執(zhí)行完一條指令后才能取下一條指令，但是PIC單片機(jī)能在執(zhí)行指令的過(guò)程中取下一條指令，提高了運(yùn)行效率。綜合性價(jià)比，處理速度，易用程度和擴(kuò)展性，本系統(tǒng)決定采用51單片機(jī)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。2.3本章小結(jié)在本章中，簡(jiǎn)單地介紹了單片機(jī)的概況，敘述了單片機(jī)控制注射液流量的可行性和它的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)對(duì)市場(chǎng)上所銷售的主流單片機(jī)進(jìn)行了對(duì)比，選擇了51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。第三章流量控制與檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 流量檢測(cè)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1.1 流量檢測(cè)控制系統(tǒng)的選型傳統(tǒng)的流量檢測(cè)控制系統(tǒng)主要采用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)流體的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)是注射液流量控制，所以只討論液體流速傳感器。根據(jù)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)售液體流速傳感器的調(diào)查，有霍尼韋爾（HoneyWell）公司生產(chǎn)的MBB30.2032，LLN865172-2，TE Connectivity公司生產(chǎn)的LS803-51，IDT公司生產(chǎn)的FS1012-1002-LQ等產(chǎn)品。根據(jù)對(duì)這些產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊(cè)進(jìn)行分析，這些產(chǎn)品使用方便且提供了多種數(shù)據(jù)輸出方式，例如FS1012系列產(chǎn)品有模擬輸出和I2C輸出兩種方式。但是這些普遍沒(méi)有進(jìn)行校準(zhǔn)，并且需要嚴(yán)苛的溫度條件，需要后期人工校準(zhǔn)進(jìn)行函數(shù)擬合，并且它們能檢測(cè)的流速范圍有限，對(duì)小流量有較大的誤差。并且他們價(jià)格較高，每片的價(jià)格不低于700人民幣。通過(guò)查閱文獻(xiàn)，筆者注意到一種名為蠕動(dòng)泵的新型泵。它廣泛應(yīng)用于制藥行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)。它具有價(jià)格較低，維護(hù)方便，無(wú)污染，精度高等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合精確度和價(jià)格方面的考慮，決定選擇蠕動(dòng)泵作為流量檢測(cè)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。3.1.2 蠕動(dòng)泵流量檢測(cè)控制的實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)泵由驅(qū)動(dòng)器（主要是步進(jìn)電機(jī)），泵頭和軟管組成。流體被隔離于軟管中，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)壓迫軟管，將軟管中的一部分液體泵出。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)根據(jù)脈沖嚴(yán)格轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，因此單次脈沖步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)壓迫軟管的長(zhǎng)度是一定的，所以具有很高的精確度。同時(shí)軟管將液體于蠕動(dòng)泵的機(jī)械結(jié)構(gòu)嚴(yán)格分離開(kāi)來(lái)，所以具有無(wú)污染的特點(diǎn)，很適合應(yīng)用于注射液的流量檢測(cè)控制。通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的每秒脈沖數(shù)進(jìn)行控制，就能控制步進(jìn)電機(jī)每秒轉(zhuǎn)過(guò)的角度；通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)每秒轉(zhuǎn)過(guò)的角度，就能控制步進(jìn)電機(jī)每秒壓迫軟管的長(zhǎng)度L。在軟管管徑R和內(nèi)徑r確定的情況下，每秒泵出的液體體積V=LR2-r2因此能實(shí)現(xiàn)流量的控制和檢測(cè)。3.2 系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)進(jìn)入主界面，LED顯示接入系統(tǒng)的四個(gè)泵的工作狀態(tài)。初始狀態(tài)下四個(gè)泵皆為等待WAIT狀態(tài)。因?yàn)閮和统扇俗⑸湟旱挠昧坑泻艽蟛顒e，所以本系統(tǒng)分別提供了兒童和成人的灌注速度設(shè)置。如果不進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)默認(rèn)采用內(nèi)置的兒童和成人速度進(jìn)行灌注。根據(jù)需要進(jìn)行兒童和成人灌注速度設(shè)置后。用戶按泵號(hào)鍵輸入泵號(hào)確定需要使用的蠕動(dòng)泵。用戶確定泵號(hào)后，可以分別設(shè)置泵的灌注模式（成人或者兒童）和灌注量。在灌注模式和灌注量?jī)烧叨荚O(shè)置完成的情況下，用戶按確認(rèn)開(kāi)始，對(duì)應(yīng)蠕動(dòng)泵即開(kāi)始工作。如果用戶忘記設(shè)置其中任一一項(xiàng)，系統(tǒng)不會(huì)開(kāi)始，會(huì)繼續(xù)等待用戶設(shè)置相應(yīng)選項(xiàng)的值。在對(duì)應(yīng)蠕動(dòng)泵工作開(kāi)始之前，按返回/停止鍵可以退出該階段。在對(duì)應(yīng)蠕動(dòng)泵參數(shù)設(shè)置完畢后，對(duì)應(yīng)蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)電路的電磁繼電器吸合，模式選擇電路的單刀雙擲繼電器吸合對(duì)應(yīng)模式的脈沖輸出接口。單片機(jī)對(duì)應(yīng)I/O口拉高電平，使步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的使能端置高電平，蠕動(dòng)泵開(kāi)始工作。系統(tǒng)返回主界面顯示四個(gè)泵的工作狀態(tài)。對(duì)應(yīng)蠕動(dòng)泵工作狀態(tài)顯示為工作WORK。在泵的工作中，程序會(huì)實(shí)時(shí)查詢四個(gè)泵的剩余灌注量（或已灌注量），當(dāng)灌注量達(dá)到用戶設(shè)置的值時(shí)，系統(tǒng)使相應(yīng)蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)電路的電磁繼電器斷開(kāi)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片使能端置低電平，蠕動(dòng)泵停止工作。刷新主界面顯示狀態(tài)，對(duì)應(yīng)蠕動(dòng)泵工作狀態(tài)變?yōu)榈却齏AIT。流程圖詳見(jiàn)附錄23.3 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)3.3.1 顯示模塊本系統(tǒng)的顯示模塊為一塊12864 LED液晶顯示屏，也被稱為1602字符液晶，型號(hào)為L(zhǎng)M016L，該型號(hào)在PROTEUS軟件中有對(duì)應(yīng)模型，方便模擬。LM016L模塊采用的控制器為HD44780，它擁有功能強(qiáng)大且簡(jiǎn)單的指令集，可以通過(guò)控制引腳的高低電平實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的2行16列阿拉伯?dāng)?shù)字和英文字母的顯示。本系統(tǒng)選用的LM016L有14個(gè)引腳，采用八位數(shù)據(jù)總線傳輸。需要用到的引腳有VDD，RS，RW，E，DB0DB7，總共12個(gè)引腳。其中：VDD引腳接5V電源，為顯示器提供電源。RS引腳根據(jù)高低電平選擇寄存器，高電平對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器，低電平對(duì)應(yīng)指令寄存器。RW引腳切換讀寫狀態(tài)，高電平狀態(tài)下進(jìn)行讀操作，低電平狀態(tài)下進(jìn)行寫操作。E為使能端（ENABLE），高電平狀態(tài)下根據(jù)DB0-DB7八個(gè)引腳的電平狀態(tài)寫入數(shù)據(jù)。分別改變D0-D7引腳的高低電平寫入不同的數(shù)據(jù)。真值表如下圖。圖3-1 1602LCD真值表 3.3.2 鍵盤輸入模塊本系統(tǒng)的輸入模塊為一4*4的矩陣鍵盤。該模塊使用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線。在每條行線和列線相交的地方設(shè)置一個(gè)鍵盤按鈕。鍵盤按鈕為一個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕。使用時(shí)，首先置行線都為高電平，列線都為低電平。當(dāng)某一個(gè)按鍵被按下時(shí)，因?yàn)樾芯€和列線被連接導(dǎo)通，該列線I/O口電平被拉高，可以得出該按鍵位于哪一列。再置列線都為高電平，行線都為低電平，因?yàn)樾芯€列線因?yàn)榘存I被按下而被導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)行線I/O口電平被拉高，可以得出該按鍵位于哪一行。根據(jù)行號(hào)和列號(hào)即可得出對(duì)應(yīng)的按鍵鍵值。因?yàn)閱纹瑱C(jī)掃描的速度非?？?，所以在實(shí)際應(yīng)用中，按下按鍵的瞬間即可得出按鍵鍵值。3.3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊本系統(tǒng)的一組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由一塊L297芯片，一塊L298芯片，達(dá)林頓管陣列和一個(gè)兩相四線步進(jìn)電機(jī)組成。步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為28BYJ-48-12V。L297芯片是意大利SGS公司為了步進(jìn)電機(jī)控制專門開(kāi)發(fā)的一款步進(jìn)電機(jī)控制芯片，它能產(chǎn)生四相的控制信號(hào)，可以用來(lái)控制一個(gè)兩相或四相步進(jìn)電機(jī)。它有單四拍、雙四拍、四相八拍三種工作模式，內(nèi)置的PWM斬波器可以根據(jù)脈沖信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)工作。L298芯片是意大利SGS公司開(kāi)發(fā)的與L297配套使用的一款步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，能驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相步進(jìn)電機(jī)或一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)工作，最高可驅(qū)動(dòng)46V，2A的步進(jìn)電機(jī)工作。由于單片機(jī)輸出的脈沖信號(hào)電流較小，不足以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，達(dá)林頓管體積小，功率放大倍數(shù)高，故使用達(dá)林頓管陣列作為步進(jìn)電機(jī)的脈沖電流功率放大器。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連線圖如下圖所示。圖3-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連線圖L297的ENABLE引腳控制步進(jìn)電機(jī)是否工作，高電平時(shí)步進(jìn)電機(jī)工作。RESET為步進(jìn)電機(jī)的復(fù)位引腳，HALF/FULL引腳控制步進(jìn)電機(jī)以半步或者一步轉(zhuǎn)動(dòng)，在本系統(tǒng)中默認(rèn)以四相八拍工作，因此接地，引腳為低電平。CW/CCW引腳控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，本系統(tǒng)中該引腳接地，低電平，默認(rèn)正轉(zhuǎn)。CLOCK引腳為脈沖信號(hào)輸入引腳。ABCD引腳為分別輸出四相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。A相和B相的驅(qū)動(dòng)極由INH1引腳控制，而C相和D相由INH2引腳控制。L298的IN1,IN2,IN3,IN4四個(gè)引腳分別用來(lái)接收L297輸出的四相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。OUT1,OUT2,OUT3,OUT4四個(gè)引腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。在本系統(tǒng)中，L297和L298的組合只需要單片機(jī)提供脈沖信號(hào)和啟動(dòng)信號(hào)，極大的節(jié)省了單片機(jī)的I/O口和計(jì)算量。實(shí)際電路中，因?yàn)?1單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)，I/O默認(rèn)為高電平，開(kāi)機(jī)時(shí)步進(jìn)電機(jī)會(huì)因?yàn)殚_(kāi)機(jī)短暫的小電流使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，因此在使能（ENABLE）引腳前加了一個(gè)非門電路。以74LS04作為反相器，低電平下步進(jìn)電機(jī)才能被驅(qū)動(dòng)，解決了開(kāi)機(jī)時(shí)步進(jìn)電機(jī)不可控制地轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的問(wèn)題。3.3.4 模式切換模塊在本系統(tǒng)中，可以切換蠕動(dòng)泵的工作速度以成人或是兒童模式工作。該模塊的電路連線圖如下所示。圖3-3 模式切換電路連線圖CLKCTL引腳連接單片機(jī)的模式控制I/O口，當(dāng)高低電平變化時(shí)，控制單刀雙擲電磁繼電器切換脈沖信號(hào)輸入。單刀雙擲電磁繼電器的兩個(gè)輸入引腳分別連接單片機(jī)兒童模式脈沖信號(hào)輸出和成人模式脈沖信號(hào)輸出。輸出引腳接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中L297的CLOCK引腳。當(dāng)單片機(jī)控制CLKCTL引腳電平變化時(shí)即可控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以成人模式或兒童模式工作。因?yàn)閱纹瑱C(jī)I/O口輸出的信號(hào)電流較小，不足以驅(qū)動(dòng)單刀雙擲電磁繼電器吸合，因此需要一個(gè)三極管放大電流。MPS6562為一PNP三極管，基極接單片機(jī)模式控制I/O口，發(fā)射極接單刀雙擲電磁繼電器線圈，集電極接5V電源。當(dāng)單片機(jī)模式控制I/O口為低電平時(shí)，PNP三極管MPS6562導(dǎo)通，5V電源被加至單刀雙擲電磁繼電器的線圈上，電磁繼電器吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)吸合。當(dāng)單片機(jī)模式控制I/O口為高電平時(shí)，PNP三極管MPS5652截止，單刀雙擲電磁繼電器的線圈兩端沒(méi)有電勢(shì)差，線圈失電不工作，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電磁繼電器常閉觸點(diǎn)吸合。當(dāng)三極管截止的瞬間，單刀雙擲電磁繼電器線圈中的電流并沒(méi)有馬上消失，容易產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)損壞電路。UF4004為一二極管，并聯(lián)在單刀雙擲電磁繼電器線圈兩端，作用為吸收并且釋放單刀雙擲電磁繼電器線圈斷電瞬間產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，保護(hù)電路。3.3.5 單片機(jī)電路為了方便在軟件中模擬，本系統(tǒng)選用的是一塊AT89C52單片機(jī)（本來(lái)應(yīng)選用STC15系列的單片機(jī)，該系列單片機(jī)兼容51單片機(jī)程序，并且具備獨(dú)立的PWM脈沖信號(hào)輸出口，并且運(yùn)算速度比AT89C52快。但是PROTEUS中沒(méi)有該單片機(jī)的CAD模型，無(wú)法進(jìn)行仿真，故使用AT89C52仿真）。它的引腳排布如下：1.兩個(gè)時(shí)鐘引腳：XTAL1和XTAL2為晶振的兩個(gè)引腳。2.兩個(gè)電源引腳：VCC引腳接5V電源，VSS引腳接地。3.四個(gè)信號(hào)控制引腳：PSEN引腳用來(lái)選擇外部ROM通信信號(hào)輸出；EA/VPP用來(lái)選擇內(nèi)外存儲(chǔ)器，該引腳在高電平的情況下，單片機(jī)從內(nèi)部存儲(chǔ)器的起始端開(kāi)始讀取指令并執(zhí)行，在低電平的情況下，從外部存儲(chǔ)棋的起始端開(kāi)始讀取指令并執(zhí)行。RST/VPD引腳用來(lái)輸入復(fù)位信號(hào)或輸入備用電源；ALE/PROG引腳用來(lái)輸出地址鎖存允許信號(hào)或輸入編程脈沖。4.四組通用并行輸入輸出引腳：四組32個(gè)引腳都可作為通用輸入輸出引腳，其中P0.0P0.7也可以用作數(shù)據(jù)總線復(fù)位，P2.0P2.7也可以作為高位地址總線，P3.0P3.7也可以作為第二功能引腳。在本系統(tǒng)中：P1.0P1.7作為4*4矩陣鍵盤的信號(hào)輸入。P1.0P1.3作為4*4矩陣鍵盤的行線輸入引腳，P1.4P1.7作為4*4矩陣鍵盤的列線輸入引腳。P0.0P0.7作為顯示信號(hào)輸出，連接1602液晶顯示屏的D0D7引腳。P2.0P2.7作為控制信號(hào)輸出，用來(lái)控制四個(gè)蠕動(dòng)泵的工作模式和工作狀態(tài)。P3.2和P3.3分別為兒童模式和成人模式的PWM脈沖信號(hào)輸出口P3.4,P3.5,P3.6用來(lái)控制1602液晶顯示屏的顯示。P3.7接一蜂鳴器，用來(lái)完成灌注時(shí)的蜂鳴報(bào)警。3.4 本章小結(jié)在本章中，簡(jiǎn)要介紹了流量控制和檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)原理和本系統(tǒng)的運(yùn)作流程。對(duì)該系統(tǒng)的所有模塊的電路原理進(jìn)行了描述，介紹了各模塊的引腳分配和工作方式。第四章流量控制與檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言選擇單片機(jī)程序的編寫主要有匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言兩種。匯編語(yǔ)言也被成為符號(hào)語(yǔ)言，是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是適用于可編程器件的低級(jí)語(yǔ)言。在匯編語(yǔ)言中，機(jī)器指令的操作碼被助記符所代替，指令和操作數(shù)的地址被地址符號(hào)或標(biāo)號(hào)代替。因?yàn)閰R編語(yǔ)言只是簡(jiǎn)單地對(duì)機(jī)器語(yǔ)言做了翻譯，因此匯編語(yǔ)言程序很難被移植，但是它的效率比C語(yǔ)言高，適用于編寫驅(qū)動(dòng)程序和嵌入式操作系統(tǒng)。C語(yǔ)言相較于匯編語(yǔ)言來(lái)說(shuō)有易于調(diào)試和修改移植，編寫程序抽象化的特點(diǎn)。程序效率只比相同功能的匯編語(yǔ)言程序低10%20%。因此本系統(tǒng)使用C語(yǔ)言作為編寫語(yǔ)言4.2 延時(shí)程序設(shè)計(jì)接下來(lái)的模塊都需要用到延時(shí)程序，所以先編寫一個(gè)延時(shí)程序。void delay(unsigned int z)unsigned int x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);4.3 顯示模塊程序設(shè)計(jì)顯示模塊程序的任務(wù)主要是根據(jù)其他程序的指令，將需要顯示的字符顯示在要求的區(qū)域上。顯示模塊的程序主要有以下步驟：?jiǎn)纹瑱C(jī)將LM016L置寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)，單片機(jī)將需要寫入的字符數(shù)據(jù)寫入LM016L的數(shù)據(jù)寄存器，LM016L根據(jù)數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)在對(duì)應(yīng)位置顯示相應(yīng)的字符。LM016L有兩個(gè)寄存器，分別為指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。RS引腳選怎寄存器，R/W引腳控制讀寫。當(dāng)RS引腳為低電平，R/W引腳為低電平時(shí)，LM016L將指令數(shù)據(jù)寫入指令寄存器；當(dāng)RS引腳為低電平，R/W引腳為高電平時(shí)，LM016L將DB7標(biāo)志位置BUSY（忙）狀態(tài)，此時(shí)不可寫入數(shù)據(jù)，同時(shí)分別讀取DB0DB6位址計(jì)數(shù)器的值；當(dāng)RS引腳為高電平，R/W引腳為低電平時(shí)，LM016L將字符數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器；當(dāng)RS引腳為高電平，R/W引腳為高電平時(shí)，LM016L從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，只需用到寫入指令和寫入數(shù)據(jù)兩個(gè)功能。寫入指令函數(shù)如下：void LCD_write_cmd(unsigned char cmd) /cmd為需要寫的命令RS = 0; RW = 0; /此時(shí)LM016L將指令數(shù)據(jù)寫入指令寄存器P0 = cmd; /將命令內(nèi)容的十六進(jìn)制送到P0端口delay(5); /延時(shí)5ms給單片機(jī)反應(yīng)時(shí)間E = 1; /使能端置高電平，LM016L開(kāi)始寫入數(shù)據(jù)delay(5); /延時(shí)5ms給LM016L反應(yīng)時(shí)間E = 0; /使能端置低電平，寫入指令結(jié)束寫字符數(shù)據(jù)函數(shù)：void LCD_write_data(unsigned char dat) /dat為需要寫的數(shù)據(jù)RS = 1; RW = 0; /此時(shí)LM016L將字符數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器P0 = dat; /將數(shù)據(jù)內(nèi)容的十六進(jìn)制送到P0端口delay(5); /延時(shí)5ms給單片機(jī)反應(yīng)時(shí)間E = 1; /使能端置高電平，LM016L開(kāi)始寫入數(shù)據(jù)delay(5); /延時(shí)5ms給LM016L反應(yīng)時(shí)間E = 0; /使能端置低電平，寫入字符數(shù)據(jù)結(jié)束LED加載函數(shù)：void LCD_init()LCD_write_cmd(0x38); /將設(shè)置“兩行、八位數(shù)據(jù)、5*7的點(diǎn)陣”命令寫入LCD的控制器LCD_write_cmd(0x0c); /開(kāi)顯示關(guān)光標(biāo)LCD_write_cmd(0x06); /光標(biāo)右移指令LCD_write_cmd(0x01); /清除顯示LCD寫顯示地址函數(shù)：void LCD_write_address(unsigned char x,unsigned char y)x&=0x0f; /限制列地址在015之間y&=0x01; /限制行地址在01if(y=0)LCD_write_cmd(x|0x80) ; /數(shù)據(jù)指針=80+地址變量,寫入列地址elseLCD_write_cmd(x+0x40)|0x80); /如果是第二行，將列地址寫入LCD顯示函數(shù)：void display(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char buf)/x：列 y：行，buf：顯示的字符LCD_write_address(x,y); /先將地址寫入LCD_write_data(buf);/再寫入要顯示的數(shù)據(jù)LCD清屏函數(shù)：void reset()LCD_write_cmd(0x01);/向指令寄存器寫入清屏指令4.4 鍵盤輸入模塊程序設(shè)計(jì)鍵盤輸入模塊程序的任務(wù)主要是掃描用戶按下的按鍵并返回相應(yīng)的鍵值，并且在一個(gè)按鍵已經(jīng)按下的情況下，只向單片機(jī)返回一次鍵值數(shù)據(jù)，避免按下一次按鍵返回多次鍵值，影響用戶輸入結(jié)果。unsigned char getkey()unsigned char k=19;/如果沒(méi)有鍵按下，返回?zé)o效值，此值可為除了0到15外任意值unsigned char h,l,z;staticpressed=0;/定義按下標(biāo)志位P1=0x0f;/將行線都置高電平，列線都置低電平，開(kāi)始行掃描if(P1!=0x0f)/如果鍵盤有按鍵被按下，那么P1不為0x0f狀態(tài)if(pressed=0)/如果按下標(biāo)志位為0，說(shuō)明該按鍵剛被按下pressed=1;/置按下標(biāo)志位為1，表示有按鍵被按下h=P1&0x0f; /保存行掃描狀態(tài)P1=0xf0;/將行線都置低電平，列線都置高電平，開(kāi)始列掃描l=P1&0xf0; /保存列掃描狀態(tài)z=h|l;/比較行數(shù)和列數(shù)，得出鍵值switch(z)case 0xe7:k=1;break;case 0xd7:k=2;break;case 0xb7:k=3;break;case 0x77:k=10;break; /開(kāi)始=10case 0xeb:k=4;break;case 0xdb:k=5;break;case 0xbb:k=6;break;case 0x7b:k=11;break;/泵號(hào)/模式=11case 0xed:k=7;break;case 0xdd:k=8;break;case 0xbd:k=9;break;case 0x7d:k=12;break;/速度=12case 0xee:k=13;break;/返回/清除=13case 0xde:k=0;break;case 0xbe:k=14;break;/確認(rèn)=14case 0x7e:k=15;break;/容積=15elsepressed=0;/如果當(dāng)前沒(méi)有按鍵被按下，置按下標(biāo)志位為0return(k);/返回當(dāng)前按鍵鍵值4.5 時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸出模塊本系統(tǒng)所用的單片機(jī)為AT89S52，其本身沒(méi)有原生的PWM輸出I/O口，所以考慮采用定時(shí)器中斷的方式輸出PWM脈沖信號(hào)。當(dāng)計(jì)時(shí)器時(shí)間到時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行中斷程序，使脈沖信號(hào)輸出口反相，由此可輸出方波信號(hào)。通過(guò)改變自加參數(shù)的值，可以改變方波信號(hào)波峰和波谷之間的間隔時(shí)間，輸出不同頻率的脈沖信號(hào)。AT89C52在使用定時(shí)器中斷時(shí)需要在主程序中允許中斷，并且開(kāi)啟定時(shí)器。代碼如下：EA=1;ET0=1;TR0=1;ET1=1;TR1=1;兩個(gè)脈沖生成定時(shí)器的程序如下：void timer0() interrupt 1 /成年人速度TH0=(65536-20000)/256; TL0=(65536-20000)%256;adult+;if(adult=adultt) adult=0;adultclk=adultclk;void timer1() interrupt 3 /兒童速度 TH1=(65536-20000)/256; TL1=(65536-20000)%256;child+;if(child=childt) child=0;childclk=childclk;4.6 其他模塊程序設(shè)計(jì)其他模塊的程序請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)附錄14.7 本章小結(jié)本章分析了匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并確認(rèn)了選擇C語(yǔ)言為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。并且詳細(xì)介紹了LCD顯示模塊和4*4矩陣鍵盤按鍵掃描模塊的程序。第五章工程定額概算5.1 醫(yī)用注射液流量檢測(cè)控制系統(tǒng)的成本預(yù)算本系統(tǒng)電路各模塊的元件如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)：AT89S52；模式切換電路：三極管MPS6562，UF4004二極管，單刀雙擲開(kāi)關(guān)；顯示模塊：12864液晶顯示屏，下拉電阻；驅(qū)動(dòng)模塊：L297芯片，L298芯片，達(dá)林頓管陣列（UF4004*8）；輸入模塊：16個(gè)普通按鍵；其他：焊錫，焊錫膏，助焊劑，線材。表5-1 元件價(jià)格明細(xì)表名稱單價(jià)（元）數(shù)量總價(jià)（元）AT89S521.511.5三極管MPS65620.542二極管UF40040.24122.88單刀雙擲開(kāi)關(guān)14412864液晶212L2973412L2983.5414按鍵0.2163.2下拉排阻0.4510.45四相步進(jìn)電機(jī)8030043201200補(bǔ)充說(shuō)明：四相步進(jìn)電機(jī)的價(jià)格根據(jù)實(shí)際需求（如精度，步數(shù)）為80300元不等根據(jù)明細(xì)表可以得出，一套可同時(shí)供四個(gè)點(diǎn)滴瓶灌注的本系統(tǒng)總價(jià)最低為1.5+2+2.88+4+2+12+14+3.2+0.45+320=362.03元性價(jià)比方面，因?yàn)闆](méi)有采用傳感器作為流量檢測(cè)元件，節(jié)省了四片傳感器的價(jià)格，約為2800元，且精度足以滿足注射液的灌注，因此本系統(tǒng)具有很高的性價(jià)比。5.2 醫(yī)用注射液流量控制系統(tǒng)的質(zhì)量管理因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是用于醫(yī)用注射液，因此與注射液直接接觸的元件需要嚴(yán)格達(dá)到醫(yī)療衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，元件中的組成部分不能析出進(jìn)入注射液，不會(huì)進(jìn)入人體內(nèi)對(duì)身體器官造成損害。與注射液直接接觸的元件如下：點(diǎn)滴瓶接頭（接頭桿和接頭螺栓），蠕動(dòng)泵軟管。蠕動(dòng)泵軟管應(yīng)采用符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)的聚氯乙烯（PVC）或熱塑性彈性體（TPE）。這兩種材料不溶于水，無(wú)毒，具有良好的彈性，符合本系統(tǒng)的要求。點(diǎn)滴瓶接頭的材料應(yīng)嚴(yán)格遵照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如牌號(hào)為SUS304 的不銹鋼。不合格的產(chǎn)品應(yīng)直接廢棄并無(wú)害化處理。5.3 醫(yī)用注射液對(duì)環(huán)境影響及其可持續(xù)性5.3.1 本系統(tǒng)材料對(duì)環(huán)境的影響本系統(tǒng)中的控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為成品元件采用環(huán)保焊錫焊接組裝，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。蠕動(dòng)泵軟管采用無(wú)毒的PVC和TPE材料，金屬件中不含重金屬，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。5.3.2 本系統(tǒng)的可持續(xù)性首先電路部分的元件都采用嚴(yán)格符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，重金屬和污染物均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，廢舊元器件經(jīng)回收能在此進(jìn)行加工生產(chǎn)新的元件。蠕動(dòng)泵軟管采用PVC和TPE材質(zhì)，在系統(tǒng)達(dá)到使用年限報(bào)廢后，TPE和PVC經(jīng)過(guò)回收能進(jìn)行再次利用，符合可持續(xù)的理念。第六章結(jié)論6.1 結(jié)論本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的注射液流量檢測(cè)與控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，提出了一種以51單片機(jī)為平臺(tái)，蠕動(dòng)泵為核心部件的注射液流量檢測(cè)與控制系統(tǒng)。研究設(shè)計(jì)了注射液流量檢測(cè)控制的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，進(jìn)行了大量的軟件仿真。不僅提高了注射液灌注的效率，減輕了護(hù)士的工作量，并且在應(yīng)用中有較好的適應(yīng)性。本文的設(shè)計(jì)研究得出以下結(jié)論：1.設(shè)計(jì)了新型的注射液灌注裝置，采用蠕動(dòng)泵的加注原理，提高了注射液灌注的精確性和灌注速度。、2.采用單片機(jī)循環(huán)掃描的方式實(shí)時(shí)檢測(cè)灌注藥液的剩余量，可以在護(hù)士離開(kāi)時(shí)繼續(xù)自動(dòng)化灌注，并且在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示各個(gè)蠕動(dòng)泵的工作狀態(tài)，便于操作人員觀察，加注完成后蜂鳴報(bào)警，提醒護(hù)士加注完畢。3.注射液流量檢測(cè)與控制系統(tǒng)集CPU、顯示電路、按鍵輸入電路為一體，采用高性能低功耗的51單片機(jī)作為控制器核心，提供LCD的顯示和4*4矩陣鍵盤輸入，蜂鳴報(bào)警等功能，具有集成度高，功能豐富和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。4.通過(guò)對(duì)流量檢測(cè)裝置的比較，指出使用蠕動(dòng)泵的特性作為流量檢測(cè)的依據(jù)，相比傳統(tǒng)的傳感器檢測(cè)方式，節(jié)省了大量的液體流量傳感器的花費(fèi)。具有成本低廉，檢測(cè)控制精度高的優(yōu)點(diǎn)5采用LCD顯示屏作為用戶操作界面，能直觀的顯示各個(gè)蠕動(dòng)泵的工作狀態(tài)，用戶輸入泵號(hào)，灌注量，灌注速度時(shí)能直觀的看到輸入的數(shù)據(jù)，并且能進(jìn)行修改，提高了用戶操作和監(jiān)控的靈活性和方便性。6.2 尚待解決的問(wèn)題1.因?yàn)闀r(shí)間和地點(diǎn)的關(guān)系，所有功能的測(cè)試均只在PROTEUS仿真軟件中仿真通過(guò)，該軟件由于自身的程序設(shè)計(jì)原因，LCD顯示和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)仿真有一定問(wèn)題。例如，在LCD顯示程序中，應(yīng)該添加LCD模塊忙狀態(tài)檢測(cè)，但是添加檢測(cè)會(huì)導(dǎo)致PROTEUS仿真過(guò)程中LCD不顯示任何數(shù)據(jù)。2.因?yàn)闀r(shí)鐘脈沖由AT89C52單片機(jī)根據(jù)定時(shí)器中斷計(jì)算生成，因此進(jìn)入中斷和出中斷會(huì)耗費(fèi)幾微秒的時(shí)間，短時(shí)間灌注的情況下誤差很小，但是長(zhǎng)時(shí)間灌注容易產(chǎn)生較大的誤差。解決方法為換為原生支持PWM的單片機(jī)，但由于PROTEUS軟件不支持，所以無(wú)法進(jìn)行仿真，只能用AT89C52進(jìn)行代替。3.由于I/O口和定時(shí)器數(shù)量的限制，AT89S52僅可輸出兩路PWM脈沖信號(hào)，因此該系統(tǒng)只能同時(shí)使蠕動(dòng)泵以兩種速度運(yùn)行。致謝不知不覺(jué)中，四年的大學(xué)生涯即將接近尾聲，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，有很多人給我提供了很多的幫助，我會(huì)把每一份幫助都銘記于心。首先感謝我的導(dǎo)師，在疫情過(guò)程中是您的嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過(guò)程中能不走彎路，并且能高效地完成。同時(shí)我要感謝機(jī)電工程學(xué)院的所有老師，感謝你們?cè)谶@四年的平時(shí)學(xué)習(xí)中給予我的教導(dǎo)和幫助。在此謹(jǐn)向機(jī)電工程學(xué)院的所有老師致以誠(chéng)摯的謝意以及崇高的敬意。感謝我的同學(xué)們，在我在學(xué)習(xí)上有困難的過(guò)程中能出手相助，這四年來(lái)我們共同沉浸于學(xué)術(shù)的海洋中，在這段難忘而且寶貴的時(shí)光中我們建立了深厚的友誼。同時(shí)我也要感謝我所引用參考文獻(xiàn)的那些作者和學(xué)者，如果沒(méi)有這些作者和學(xué)者的文獻(xiàn)的啟迪，我很難獨(dú)自完成這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。感謝所有關(guān)心、幫助過(guò)我又不能一一列舉的同志，在這里道一聲：感謝！參考文獻(xiàn)1 楊朝虹;李煥新型液位檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)工礦自動(dòng)化，2009，第6期：61-642 賈麗；袁小平；陳燁；鄧?yán)?張繼森常用液位檢測(cè)方法的研究能源技術(shù)與管理，2009，第1期：120-1223 蔣宗文;儲(chǔ)青光電液位檢測(cè)技術(shù)研究化工自動(dòng)化及儀表，1996年，第2期：41-444 李春玲基于單片機(jī)的高精度超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006年，第3期：371-3745 張飚瑞;楊威;羅招平臨床輸液泵和注射泵的流速檢測(cè)方法探討中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2011年，第5期：87-886 李靜輸液泵性能檢測(cè)的流速檢測(cè)醫(yī)療裝備，2017年，第1期：37-387 賀瑩；武淑娟基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2011年，第4期：203-2048 唐國(guó)棟；高云國(guó)基于L297/L298芯片步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制微計(jì)算機(jī)信息，2006年，第34期：141-1439 桑順；牛曉聰；趙媛媛. AVR單片機(jī)與51單片機(jī)的比較.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2010年，第15期：102-103.10 劉肖楠. MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)介.電子制作, 2015年，第6期：65.11 周兵；郭睿南；吳文斗.非接觸式給液的單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).現(xiàn)代電子技術(shù)，2007年，第8期：40-42.12 Annu. Rev. Fluid MechPERISTALTIC PUMPINGIEEE，197113 Aruna Kommu, Raghavendra Rao Kanchi and Naveen Kumar UttarkarDesign and Development of Microcontroller based Peristaltic Pump for Automatic Potentiometric TitrationInternational Conference on Communication and Signal Processing，2017年.14tong, p;vawter, d. ANALYSIS OF PERISTALTIC PUMPING.JOURNAL OF APPLIED MECHANICS-TRANSACTIONS OF THE ASME,1972年,第4期: 857-862.附錄 1#include#includefloat t;unsigned int key;unsigned int select=0;unsigned int child=0;unsigned int adult=0;unsigned int childspeed=10; /設(shè)定兒童模式默認(rèn)速度10ml/sunsigned int adultspeed=20; /設(shè)定成人模式默認(rèn)速度20ml/sunsigned int adultt=6;unsigned int childt=12;unsigned int vol1,vol2,vol3,vol4=0; /初始化四個(gè)泵的灌注量為0unsigned char code num=0123456789;sbit ctl1=P20; /設(shè)定P2.0為泵1的控制口sbit clk1=P21; /設(shè)定P2.1為泵1的時(shí)鐘控制口sbit ctl2=P22; /設(shè)定P2.2為泵2的控制口sbit clk2=P23; /設(shè)定P2.3為泵2的時(shí)鐘控制口sbit ctl3=P24; /設(shè)定P2.4為泵3的控制口sbit clk3=P25; /設(shè)定P2.5為泵3的時(shí)鐘控制口sbit ctl4=P26; /設(shè)定P2.6為泵4的控制口sbit clk4=P27; /設(shè)定P2.7為泵4的時(shí)鐘控制口sbit childclk=P32; /設(shè)定P3.2為兒童模式的脈沖輸出口sbit adultclk=P33; /設(shè)定P3,3為成人模式的脈沖輸出口sbit RS = P34; /設(shè)定P3.4為L(zhǎng)CD 寄存器控制口sbit RW = P35; /設(shè)定P3.5為L(zhǎng)CD 讀寫控制口sbit E = P36; /設(shè)定P3.6為L(zhǎng)CD使能控制口sbit bee=P37; /設(shè)定P3.7為蜂鳴器驅(qū)動(dòng)口int a=0,b=0,c=0,d=0;/定義個(gè)十百千位為0unsigned int yiquan=500; /步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈能排除的藥液mlvoid weishu(int x,int weizhi);/延時(shí)子程序void delay(unsigned int z)unsigned int x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/寫命令函數(shù)void LCD_write_cmd(unsigned char cmd)/cmd為需要寫的命令RS = 0; /命令模式RW = 0; /寫模式P0 = cmd;/將命令內(nèi)容的十六進(jìn)制送到P0端口delay(5);E = 1;delay(5);E = 0;/使能端，高電平有效，使命令送到LCD1602的DB0DB7/寫數(shù)據(jù)函數(shù)void LCD_write_data(unsigned char dat)/dat為需要寫的數(shù)據(jù)/while(busytest();/只有當(dāng)busytest()為0(閑)時(shí)才跳出循環(huán) PROTEUS模擬不能加RS = 1; /數(shù)據(jù)模式RW = 0; /寫模式P0 = dat; /將數(shù)據(jù)內(nèi)容的十六進(jìn)制送到P0端口delay(5);E = 1;delay(5);E = 0;/使能端，高電平有效，使命令送到LCD1602的DB0DB7/LCD初始化函數(shù)void LCD_init()LCD_write_cmd(0x38); /將設(shè)置“兩行、八位數(shù)據(jù)、5*7的點(diǎn)陣”命令寫入LCD的控制器LCD_write_cmd(0x0c); /開(kāi)顯示關(guān)光標(biāo)LCD_write_cmd(0x06); /光標(biāo)右移指令LCD_write_cmd(0x01); /清除顯示/LCD寫顯示地址函數(shù)void LCD_write_address(unsigned char x,unsigned char y)x&=0x0f; /列地址限制在015之間y&=0x01; /行地址限制在01if(y=0)LCD_write_cmd(x|0x80);/數(shù)據(jù)指針=80+地址變量,寫入列地址elseLCD_write_cmd(x+0x40)|0x80); /如果是第二行，將列地址寫入/LCD顯示函數(shù)void display(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char buf)/x：列 y：行，buf：顯示的字符LCD_write_address(x,y);/先將地址寫入LCD_write_data(buf);/再寫入要顯示的數(shù)據(jù)/LCD清屏函數(shù)void reset()LCD_write_cmd(0x01);/鍵盤輸入子程序unsigned char getkey()unsigned char k=19;/如果沒(méi)有鍵按下，返回?zé)o效值，此值可為除了0到15外任意值unsigned char h,l,z;staticpressed=0;/定義按下標(biāo)志位P1=0x0f;/將行線都置高電平，列線都置低電平，開(kāi)始行掃描if(P1!=0x0f)/如果鍵盤有按鍵被按下，那么P1不為0x0f狀態(tài)if(pressed=0)/如果按下標(biāo)志位為0，說(shuō)明該按鍵剛被按下pressed=1;/置按下標(biāo)志位為1，表示有按鍵被按下h=P1&0x0f; /保存行掃描狀態(tài)P1=0xf0;/將行線都置低電平，列線都置高電平，開(kāi)始列掃描l=P1&0xf0; /保存列掃描狀態(tài)z=h|l;/比較行數(shù)和列數(shù)，得出鍵值switch(z)case 0xe7:k=1;break;case 0xd7:k=2;break;case 0xb7:k=3;break;case 0x77:k=10;break; /開(kāi)始=10case 0xeb:k=4;break;case 0xdb:k=5;break;case 0xbb:k=6;break;case 0x7b:k=11;break;/泵號(hào)/模式=11case 0xed:k=7;break;case 0xdd:k=8;break;case 0xbd:k=9;break;case 0x7d:k=12;break;/速度=12case 0xee:k=13;break;/返回/清除=13case 0xde:k=0;break;case 0xbe:k=14;break;/確認(rèn)=14case 0x7e:k=15;break;/容積=15elsepressed=0;/如果當(dāng)前沒(méi)有按鍵被按下，置按下標(biāo)志位為0return(k);/返回當(dāng)前按鍵鍵值/輸入數(shù)字子程序int number()unsigned char in=0;int n=0;unsigned char index=0;/定義標(biāo)志位為0a=b=c=d=0; /初始化個(gè)十百千位為0display(15,1,0x20);display(14,1,0x20);display(13,1,0x20);display(12,1,0x20); /清除之前的數(shù)字顯示while(1) /開(kāi)始輸入數(shù)字if(b!=0|c!=0|d!=0)|a!=0)display(15,1,numa);else display(15,1,0x20);if(c!=0|d!=0)|b!=0)display(14,1,numb);else display(14,1,0x20);if(c!=0|d!=0)display(13,1,numc); elsedisplay(13,1,0x20);if(d!=0)display(12,1,numd);else display(12,1,0x20);in=getkey();if(in=14)n=(a+(10*b)+(100*c)+(1000*d);break; /按OK得出數(shù)字跳出循環(huán)if(in=9)switch(index)case 0:a=in;index=index+1;break; case 1:b=a;a=in;index=index+1;break; case 2:c=b;b=a;a=in;index=index+1;break;case 3:d=c;c=b;b=a;a=in;index=index+1;break; if(in=13)switch(index)case 0:break; case 1:a=0;index=index-1;break; case 2:a=b;b=0;index=index-1;break; case 3:a=b;b=c;c=0;index=index-1;break; case 4:a=b;b=c;c=d;d=0;index=index-1;break;return(int)(n);/顯示adultspeedvoid as(int x) display(0,x,a); display(1,x,d); display(2,x,u); display(3,x,l); display(4,x,t); display(5,x,s); display(6,x,p); display(7,x,e); display(8,x,e); display(9,x,d);/顯示childspeedvoid cs(int x) display(0,x,c); display(1,x,h); display(2,x,i); display(3,x,l); display(4,x,d); display(5,x,s); display(6,x,p); display(7,x,e); display(8,x,e); display(9,x,d);/顯示modevoid md() display(0,0,m); display(1,0,o); display(2,0,d); display(3,0,e);void wk(int x,int y) display(x,y,w); display(x+1,y,o); display(x+2,y,r); display(x+3,y,k);void wt(int x,int y) display(x,y,w); display(x+1,y,a); display(x+2,y,i); display(x+3,y,t);/泵選擇程序void beng()unsigned char input=0;unsigned char bengnum=0;unsigned int vol=0;unsigned char mode=0; reset();while(1) display(0,0,p); display(1,0,u); display(2,0,m); display(3,0,p);weishu(bengnum,1);input=getkey();if(input=13&bengnum!=0&vol!=0&mode!=0)mode=0;if(input=13&bengnum!=0&vol!=0&mode=0)vol=0;if(input=13&bengnum!=0&vol=0&mode=0) switch(bengnum)case 1:ctl1=1;break;case 2:ctl2=1;break;case 3:ctl3=1;break;case 4:ctl4=1;break;bengnum=0;if(input=13&bengnum=0&vol=0&mode=0)break; if(bengnum=0)display(0,0,p); display(1,0,u); display(2,0,m); display(3,0,p);bengnum=number(); if(input=15&vol=0&bengnum!=0) reset(); display(0,0,v); display(1,0,o); display(2,0,l);vol=number();switch(bengnum)case 1:vol1=vol;break;case 2:vol2=vol;break;case 3:vol3=vol;break;case 4:vol4=vol;break;reset();if(bengnum!=0&input=11&mode=0) reset(); md(); mode=number();if(mode=1)switch(bengnum)case 1:clk1=0;break;case 2:clk2=0;break;case 3:clk3=0;break;case 4:clk4=0;break; display(15,0,d); displa

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