1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告書課 題 名 稱 液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 李 軍 學(xué) 號(hào) 1041202014 系、年級(jí)專業(yè) 電氣工程系 指 導(dǎo) 教 師 黃 強(qiáng) 2013年12月20日一、課題的來(lái)源、目的、意義（包括應(yīng)用前景）、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 ）1、課題的來(lái)源 自選2、課題研究的目隨著電子計(jì)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(guó)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(guó)家的技術(shù)差距也越來(lái)越小。針對(duì)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(jì)了一套比較完善的液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng),實(shí)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(guò)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(wú)法留意到輸液的全過(guò)程，從而需要專人監(jiān)護(hù)，加重了護(hù)理人員的勞動(dòng)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(shí)，病人的血液就會(huì)因空管而倒流至輸液針管內(nèi)，時(shí)間稍長(zhǎng)會(huì)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(guò)早，即藥液還未完全輸盡就摘瓶取管則又會(huì)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(wú)奈。本課題就是針對(duì)上述情況，通過(guò)報(bào)警監(jiān)控的方法實(shí)現(xiàn)醫(yī)院輸液情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)單片機(jī)與數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)輸液數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)，以及在特殊情況下的報(bào)

3、警。本課題對(duì)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院現(xiàn)代化、信息化有巨大的推動(dòng)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(hào)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(hào)自動(dòng)檢測(cè)和傳輸也是信號(hào)提取的過(guò)程，醫(yī)療工作人員常常需要檢測(cè)和控制液體的儲(chǔ)量或液位，如人工腎機(jī)的透析儲(chǔ)液罐中液儲(chǔ)量、自動(dòng)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(cè)等等。如果對(duì)儀器中液體儲(chǔ)量疏于監(jiān)測(cè)，在液體儲(chǔ)量失控情況下或者在可能會(huì)給患者帶來(lái)傷害甚至危機(jī)其生命。通過(guò)對(duì)這些液體儲(chǔ)量的監(jiān)測(cè)，醫(yī)護(hù)人員便可以隨時(shí)了解液體余量，并能在液體缺少時(shí)及時(shí)自動(dòng)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。因此，如何更好地對(duì)醫(yī)療液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)

4、，一直是醫(yī)學(xué)工程人員考慮較多的問(wèn)題之一。 5、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 遠(yuǎn)程監(jiān)控是國(guó)內(nèi)外研究的前沿課題,國(guó)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(huì)議由斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合主辦,有來(lái)自30個(gè)公司和研究機(jī)構(gòu)的50多位代表到會(huì)。會(huì)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(duì)用戶的合法限制等,并對(duì)未來(lái)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(xiàng)工作同時(shí)也得到了制造業(yè)、計(jì)算機(jī)業(yè)和儀器儀表業(yè)的Sun、HP、Boeing、Intel、Ford等12家大公司的熱情支持和通力配合。之

5、后,由這些公司共同推出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的系統(tǒng)Testbed。Testbed 用嵌入式Web 組網(wǎng)、用實(shí)時(shí)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。（1）許多國(guó)際組織,如MIMOSA(MachineryInformat ion Manag ement Open System Alliance)等,也紛紛通過(guò)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(jì)算機(jī)在線設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Data Manager 2000可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(Net D

6、DE) 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(guò)WWW、FTP、E-mail方式在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳送。法國(guó)/ ALARM0研究組對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智能報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)期研究,并在多個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用。（2）國(guó)內(nèi)對(duì)輸液裝置的研制起步較晚，大都在90年代中期才開始，市場(chǎng)上也有一些國(guó)產(chǎn)輸液裝置。不過(guò)總體來(lái)說(shuō)，種類較少，性能也需要改進(jìn)。我國(guó)的點(diǎn)滴輸液自動(dòng)化程度得到普及還需要很長(zhǎng)的路要走。6、 發(fā)展趨勢(shì)智能化是當(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)

7、，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(cè)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(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控的簡(jiǎn)便性及實(shí)時(shí)性提出了更高的要求。因此必須要更好地、更及時(shí)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(lái)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（1）掌握單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程。（2）液體點(diǎn)滴速度測(cè)量方案的確定。（3）如何控制液體點(diǎn)滴速度。（4）點(diǎn)滴速度設(shè)定范圍為201

8、50滴/分，控制誤差范圍為設(shè)定值±10%±1。（5）調(diào)整時(shí)間3分鐘（從改變?cè)O(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）。（6）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路。（7）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。（8）給出軟件設(shè)計(jì)流程圖及仿真分析。（9）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（1）鍵盤方案的選擇 采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線,每個(gè)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(shí)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(jì)簡(jiǎn)單，且編程極其容易。（2）電機(jī)系統(tǒng)方案的選擇 用單片機(jī)控制步進(jìn)

9、電機(jī)，控制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，不在需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換；具有快速啟/停能力，可在一剎那間實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或停止，延時(shí)短，定位準(zhǔn)確，精度高，可操作性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)較為容易。（3）計(jì)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(shí)間內(nèi)點(diǎn)滴的滴數(shù)（即點(diǎn)滴的速度）是單片機(jī)通過(guò)紅外傳感器測(cè)得的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)獲得的。 根據(jù)一定滴數(shù)N滴下所經(jīng)過(guò)的時(shí)間t計(jì)算點(diǎn)滴的速度，計(jì)算公式為（滴/分）。此方案的誤差與系統(tǒng)計(jì)算的時(shí)間精度有關(guān)，通過(guò)調(diào)整計(jì)算的時(shí)間精度可以改進(jìn)計(jì)算誤差，達(dá)到題目所要求的誤差范圍。通過(guò)電機(jī)和滑輪系統(tǒng)控制儲(chǔ)液瓶的高度，來(lái)達(dá)到控制液滴流速的目的，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)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

10、的選擇 采用三位LED七段數(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(zhǎng)、耐老化，對(duì)外界環(huán)境要求較低。同時(shí)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)圖數(shù)碼管顯示步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)裝液瓶箱路電報(bào)警器80C52單片機(jī) 速度檢測(cè)與頁(yè)面高度檢測(cè)電路 鍵盤 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(jì) 本系統(tǒng)中央處理器由80C52單片機(jī)構(gòu)成，完成對(duì)某一具體的輸液控制過(guò)程的控控。同時(shí)還包括輸液信號(hào)獲取單元，脈沖整形電路和A/D轉(zhuǎn)換單元，聲光報(bào)警電路，液面檢測(cè)電路。其中信號(hào)獲取單元完成輸液信號(hào)的采集;脈沖整形和A/D轉(zhuǎn)換電路把采集的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。聲光報(bào)

11、警電路用來(lái)進(jìn)行異常報(bào)警。以及完成對(duì)液體點(diǎn)滴控制和顯示，鍵盤輸入控制液滴的速度。（2）系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)程序由若干子程序模塊和一個(gè)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(jì)的流程進(jìn)行工作。 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將包括：主控模塊設(shè)計(jì)、點(diǎn)滴速度測(cè)量模塊設(shè)計(jì)、電機(jī)控制算法、報(bào)警模塊設(shè)計(jì)、輸入鍵盤模塊的設(shè)計(jì)、數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計(jì)。 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(shí)驗(yàn)仿真和做出實(shí)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(shí)和動(dòng)手操作能力得到了極大的提高。在學(xué)好專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，我時(shí)常閱讀不少有關(guān)液位點(diǎn)滴速度控制的資料，同時(shí)我也常通

12、過(guò)網(wǎng)絡(luò)查找有課題相關(guān)的知識(shí)，加之有指導(dǎo)老師朱群峰老師的幫助，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(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地：邵陽(yáng)學(xué)院電氣自動(dòng)化研究所、邵陽(yáng)學(xué)院電氣工程系創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，開放性單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，電氣工程系計(jì)算機(jī)機(jī)房。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：個(gè)人筆記本電腦，實(shí)驗(yàn)元器件，單片機(jī)，全套模擬設(shè)備等。 3、參考文獻(xiàn) 1 果莉.關(guān)于點(diǎn)滴監(jiān)控系統(tǒng)的研究D.中國(guó)科技信息.2005 2 安中權(quán).儲(chǔ)罐液位檢測(cè)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(bào).2005 3 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 4 羚陽(yáng).用凌陽(yáng)SPCE0

13、61A實(shí)現(xiàn)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置D.電子世界.2003 5 于匯泉.普通輸液報(bào)警及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制D.醫(yī)療設(shè)備信息.2004 6 肖瑋.液體點(diǎn)滴的無(wú)線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.電子測(cè)量技術(shù).2008 7 尹明.一種新型無(wú)線輸液監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)D.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程.2007 8 程劍鋒.接觸式液面檢測(cè)系統(tǒng)D.機(jī)械工程與自動(dòng)化.2009 9 李麗宏，謝克明.液位自動(dòng)檢測(cè)的現(xiàn)狀與發(fā)展D.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào).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(jì)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(jì)（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

14、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(jì)與系統(tǒng)仿真調(diào)試（6）液體點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)實(shí)物的完成2、 進(jìn)度安排第一階段，2013年11月30日-2013年12月20日：收集和設(shè)計(jì)有關(guān)的資料并書寫開題報(bào)告第二階段，2013年12月21日-2014年1月13日：總體方案設(shè)計(jì)第三階段，2014年2月17日-2014年3月18日：硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四階段，2014年3月19日-2014年4月5日：軟件設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)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日-2014年5月30日：答辯3、預(yù)期結(jié)果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，做出實(shí)物，并且能達(dá)到自己要求的結(jié)果。本課題設(shè)計(jì)的液體點(diǎn)滴速度控裝系統(tǒng)將通過(guò)