自動(dòng)輸液換瓶裝置控制及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)輸液換瓶裝置——控制及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)輸液換瓶裝置——控制及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要在醫(yī)院治療工作中，輸液治療使用普遍，經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)病人需要輸多瓶藥液的情況。在目前中國的絕大部分醫(yī)院中，依然在采用護(hù)士人工更換藥瓶的方式。如果同時(shí)有多個(gè)病人需要換藥，護(hù)士的負(fù)擔(dān)將大大加重，隨之出錯(cuò)的概率也會(huì)增加。為解決上述問題，該設(shè)計(jì)提供了一種自動(dòng)輸液換瓶裝置，涉及醫(yī)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，為解決人工換瓶造成的醫(yī)護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題而設(shè)計(jì)，將實(shí)現(xiàn)輸液瓶更換的自動(dòng)化。自動(dòng)輸液換瓶裝置是一款能實(shí)現(xiàn)輸液瓶的針頭在重量傳感器的檢測(cè)下自動(dòng)插拔與換位的裝置。自動(dòng)輸液換瓶裝置機(jī)由MCU作為核心，當(dāng)傳感器檢測(cè)到某瓶藥液打到液體余量閾值時(shí)，單片機(jī)將控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)，更換下一瓶藥液。自動(dòng)輸液換瓶裝置體積小、造價(jià)低、使用便捷，能夠解決人工換瓶方法中存在的醫(yī)護(hù)人員工作量大、醫(yī)院工作效率低、醫(yī)患人員不便等問題。關(guān)鍵詞：醫(yī)用；輸液換瓶；自動(dòng)化；控制系統(tǒng)Automaticinfusionbottlechangingmachine--DesignofcontrolanddetectionsystemAbstractInthehospitaltreatmentwork,infusiontreatmentiswidelyused,oftenapatientneedstotransfusemultiplebottlesofliquidmedicine.Atpresent,mosthospitalsinChinaarestillusingnursestochangethebottlesmanually.Ifmorethanonepatientneedstochangemedicineatthesametime,theburdenofnurseswillbegreatlyincreased,followedbyanincreaseintheprobabilityoferror.Inordertosolvetheaboveproblems,thedesignprovidesanautomaticinfusionbottlechangingdevice,whichrelatestothetechnicalfieldofmedicalequipment.Itisdesignedtosolvetheproblemoflaborintensityofmedicalstaffcausedbymanualbottlechanging,andwillrealizetheautomationofinfusionbottlechanging.Theautomaticinfusionbottlechangingdeviceisadevicewhichcanautomaticallyinsertandreplacetheneedleofinfusionbottleunderthedetectionofweightsensor.Theautomaticbottlechanginginfusionmachineiscontrolledby51single-chipmicrocomputer.Whenthesensordetectsthatabottleofliquidmedicinehasbeendelivered,thesingle-chipmicrocomputerwillcontrolthemotordrivemechanismtoreplacethenextbottleofliquidmedicine.Theautomaticinfusiondecantingdeviceissmallinsize,lowincostandconvenientinuse,whichcansolvetheproblemsofheavyworkloadofmedicalstaff,lowefficiencyofhospitalandinconvenienceofmedicalandpatientstaffinmanualdecantingproblem.Keywords:medical;infusionbottlechange;automation;Controlsystem目錄1緒論 11.1思路來源 11.2研究現(xiàn)狀 11.2.1市場(chǎng)現(xiàn)狀 11.2.2裝置現(xiàn)狀 21.3研究意義 21.4發(fā)展前景 31.5研究目的 41.6研究內(nèi)容 41.7本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題 52系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 52.1總體方案設(shè)計(jì) 52.2元器件選型及其參數(shù)介紹 62.2.1MCU選型 62.2.2傳感器選擇 72.2.3顯示器選擇 102.2.4A/D轉(zhuǎn)化模塊選擇 122.2.5L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 132.2.6接近開關(guān) 142.3本章小結(jié) 153系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 163.1軟件開發(fā)環(huán)境 163.2總體設(shè)計(jì)思路 163.3系統(tǒng)部分算法及功能 163.3.1壓力傳感器校正算法 163.3.2輸液終止量算法 183.3.3輸液次序功能設(shè)計(jì) 193.4系統(tǒng)各部分流程及程序 203.4.1變量定義及電機(jī)控制函數(shù)的設(shè)計(jì) 203.4.2校準(zhǔn)流程 213.4.3輸液終止量自設(shè)流程 243.4.4輸液流程 253.4.5換瓶流程 273.4.6跳瓶流程 283.4.7總流程 284系統(tǒng)實(shí)物調(diào)試 304.1稱重系統(tǒng)調(diào)試 314.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試 335結(jié)論 35PAGE331緒論靜脈輸液法是一種運(yùn)用廣泛的給藥方法。自動(dòng)輸液換瓶裝置是一種實(shí)現(xiàn)臨床輸液時(shí)自動(dòng)更換輸液瓶的裝置，其主體由是由兩個(gè)電機(jī)與絲杠構(gòu)成的圓周升降機(jī)構(gòu)和輸液器、輸液瓶夾持裝置構(gòu)成，并輔助以傳感器，使得輸液過程中本裝置能夠替代醫(yī)護(hù)人員操作自動(dòng)對(duì)輸液瓶進(jìn)行消毒更換。在其主要功能為病人進(jìn)行靜脈輸液不變的情況下，能夠使輸液瓶的針頭在重量傳感器的檢測(cè)下能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)插拔與換位，其構(gòu)造簡單，功能實(shí)用，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。在國內(nèi)輸液市場(chǎng)規(guī)模較大、醫(yī)護(hù)人員短缺的狀況下，該裝置將可以有效地降低醫(yī)務(wù)人員的工作量，提高醫(yī)院工作效率。1.1思路來源輸液療法以其見效快、使用方便、療效可靠等優(yōu)點(diǎn)，在治療中得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。因?yàn)樵S多藥物不能混合，所以出現(xiàn)經(jīng)常聯(lián)合用藥的情況。聯(lián)合用藥時(shí)，每輸完一瓶藥液就應(yīng)及時(shí)更換下一瓶，而換瓶的時(shí)間較難把控，提前換液會(huì)造成藥液浪費(fèi)，而若第一組藥液輸注完畢后，未及時(shí)執(zhí)行換瓶操作，不但浪費(fèi)時(shí)間，且有輸液器流空，造成病患發(fā)生血管栓塞等危險(xiǎn)的可能。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在目前中國的絕大部分醫(yī)院中，依然在采用護(hù)士人工更換藥瓶的方式。護(hù)士需要根據(jù)不同的病人，來對(duì)藥物進(jìn)行核查、換藥。若同時(shí)有多個(gè)病人需要換藥，護(hù)士的負(fù)擔(dān)將大大加劇，這將帶來犯錯(cuò)概率的增加。因此，本課題想要設(shè)計(jì)一款操作簡單、使用便捷的醫(yī)用輸液自動(dòng)換瓶裝置，以此減少人工成本，提高輸液效率。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀國外的該類型裝置研究起步較早，美國，韓國，日本，德國等發(fā)達(dá)國家都進(jìn)行了研究。目前主要對(duì)輸液泵的研究有了較大的進(jìn)展，輸液泵擁有較為完善的功能，且操作起來十分便捷，可以很大程度地減輕工作人員的工作量。但輸液泵價(jià)格普遍偏高，約2萬元人民幣。這種設(shè)備只在一些發(fā)達(dá)國家的醫(yī)院里被使用，因其過高的價(jià)格，在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)的使用率很低。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，目前市場(chǎng)上的公知輸液裝置依然是由護(hù)士人工更換的普通單頭輸液裝置，有部分地區(qū)使用了雙頭輸液器。但是，在使用時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)順序輸注兩組藥液的功能，必須先行只打開一個(gè)瓶塞穿刺器與三通間的止水夾，待其藥液輸注結(jié)束后關(guān)閉該止水夾，同時(shí)打開另一瓶塞穿刺器與三通間的止水夾。因此，雖然該輸液器能夠較普通單頭輸液裝置更為方便地更換藥液，但是依然需要人工操作，并且，輸液的數(shù)量也僅能局限在兩瓶。針對(duì)上述問題，也有人提出過解決方案，中國專利99215136.8和01225873.3公開了兩種自動(dòng)換瓶輸液器，然而，前者只是簡單地將兩瓶以上的藥水串聯(lián)在一起給患者輸液，這將造成部分藥液的混合，事實(shí)上，這在臨床上是不被允許的。而后者的自動(dòng)輸液器雖能實(shí)現(xiàn)逐瓶輸液，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，不論是安裝或是患者在使用時(shí)需要進(jìn)行移動(dòng)，較重的重量都會(huì)造成許多的不方便，并且較高的成本也使得該裝置并不適合在中小型醫(yī)院大范圍推廣。因此，當(dāng)今的醫(yī)療領(lǐng)域，需要一款體積小、重量輕、造價(jià)低、使用便捷的自動(dòng)輸液換瓶裝置。1.3研究意義自動(dòng)輸液換瓶裝置有著極其積極的意義：（1）減少醫(yī)務(wù)人員的工作量并且提高工作效率隨著居民對(duì)醫(yī)療健康服務(wù)需求的持續(xù)提高，醫(yī)務(wù)人員的工作量將居高不下，自動(dòng)輸液換瓶裝置能減少醫(yī)務(wù)人員的工作量并且提高工作效率。（2）增加病人的安全系數(shù)

在人均每年8瓶輸液量的中國，大輸液市場(chǎng)的規(guī)模仍將一直保持一個(gè)較高的水準(zhǔn)，醫(yī)護(hù)人員的較大負(fù)擔(dān)導(dǎo)致的是出錯(cuò)概率的增加。輸液自動(dòng)換瓶裝置可以減少醫(yī)務(wù)人員出錯(cuò)概率同時(shí)增加病人的安全系數(shù)。（3）降低成本并且普及推廣應(yīng)用針對(duì)智能醫(yī)療設(shè)備成本高售價(jià)高，難以普及，使用復(fù)雜等特點(diǎn)。對(duì)作品簡化設(shè)計(jì)，降低制造成本，設(shè)計(jì)中考慮人體工序和人因工程使裝置批量生產(chǎn)成本控制在百元左右，且簡單易用。1.4發(fā)展前景一方面，從我國的輸液市場(chǎng)角度來分析，自2011年以來，我國每年輸液市場(chǎng)容量均超過100億瓶（袋），這意味著，平均每人每年要輸8瓶以上的藥液，這一數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國際上的人均2.5至3.3瓶，我國儼然已經(jīng)成為了“輸液大國”。圖1.12010年—2017年我國輸液產(chǎn)量（單位：億袋）圖1.12010年—2017年我國輸液產(chǎn)量（單位：億袋）雖然，近幾年來，受到我國國內(nèi)政策影響，輸液產(chǎn)量的增長率出現(xiàn)了一些下降，但在總量上依然維持著一個(gè)很高的水平，另外，隨著老齡化社會(huì)的即將到來、我國居民醫(yī)保覆蓋率的提升，我國公民對(duì)輸液的需求將居高不下?？梢灶A(yù)測(cè)，在人均每年8瓶輸液量的中國，輸液市場(chǎng)的規(guī)模仍將一直保持一個(gè)較高的水準(zhǔn)。另一方面，在中國每千人中，職業(yè)為護(hù)士的人數(shù)不足3人，這一數(shù)量遠(yuǎn)低國際平均水平?？梢钥闯?，護(hù)士的數(shù)量在我國是嚴(yán)重偏低的。并且，調(diào)查顯示，相當(dāng)多的護(hù)士曾遭受過心理創(chuàng)傷并認(rèn)為護(hù)士的社會(huì)地位太低，無法受到尊重，另外，護(hù)士行業(yè)的薪資也普遍不高。正是因?yàn)檩^低的薪資與較難獲得尊重等等原因，每年都有大量的護(hù)士離職，本就嚴(yán)重缺人的醫(yī)護(hù)行業(yè)，將面臨更加嚴(yán)重的“護(hù)士荒”。因此，在國內(nèi)輸液市場(chǎng)規(guī)模較大、護(hù)士人員短缺的狀況下，這款可以大量緩解護(hù)士工作量的自動(dòng)輸液換瓶裝置的市場(chǎng)前景十分明朗。1.5研究目的針對(duì)目前醫(yī)院中臨床輸液患者輸液效率低下、醫(yī)護(hù)人員工作強(qiáng)度大等問題，小組的研究目的為研制一款自動(dòng)輸液換瓶器，使其能夠根據(jù)液體余量，進(jìn)行自動(dòng)換瓶操作；個(gè)人的研究目的為設(shè)計(jì)一套以MCU為核心、稱重傳感器為測(cè)量元件、數(shù)碼管為顯示器構(gòu)成的控制檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸液過程的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換及顯示。1.6研究內(nèi)容本人在課題中的個(gè)人研究內(nèi)容為控制及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)于自動(dòng)輸液換瓶機(jī)，一套能夠檢測(cè)輸液情況并對(duì)輸液進(jìn)程進(jìn)行控制的系統(tǒng)是必不可少的。檢測(cè)系統(tǒng)方面，需要設(shè)計(jì)一套利用傳感器采集輸液量信息、當(dāng)前轉(zhuǎn)盤位置信息，并將信息上傳至主板的系統(tǒng)；控制系統(tǒng)方面，需設(shè)計(jì)一套經(jīng)主板程序判斷后控制驅(qū)動(dòng)器（電機(jī)、報(bào)警器等），再由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)械本體的系統(tǒng)。詳情如下：（1）為了檢測(cè)輸液中的每瓶藥液的重量，設(shè)計(jì)一共四組壓力傳感器稱重模組。根據(jù)稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)壓力傳感器進(jìn)行選型，購買壓力傳感器套件，并對(duì)壓力傳感器模組進(jìn)行四組并聯(lián)，去除初值誤差，并設(shè)置壓力系數(shù)。并需保證誤差系數(shù)與壓力系數(shù)斷電保存，避免意外斷電后需再次設(shè)置。（2）輸液器插入輸液瓶時(shí)，由于有精度要求，為了保證輸液器能夠精確地對(duì)準(zhǔn)輸液瓶。需要為電機(jī)設(shè)置接近開關(guān)傳感器，形成閉環(huán)控制，保證電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度。（3）裝置存在輸液完成后需要提醒醫(yī)護(hù)人員回收輸液器具或是裝置遇到自身無法解決的問題等需要他人介入的情況，故需設(shè)計(jì)警報(bào)提醒方式。設(shè)計(jì)蜂鳴器報(bào)警電路，用于發(fā)出提醒。（4）裝置的傳感器數(shù)據(jù)分析與驅(qū)動(dòng)器控制需要利用單片機(jī)進(jìn)行，需選擇一款單片機(jī)，設(shè)計(jì)電路為傳感器與驅(qū)動(dòng)器提供電源，并進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)分析，然后通過兩組驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)。（5）對(duì)上述提及所有各類部件進(jìn)行性能優(yōu)劣分析、各類參數(shù)計(jì)算及篩選，并對(duì)各部件進(jìn)行程序編寫，使其成為一款自動(dòng)化程度高的裝置。1.7本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題（1）確保壓力傳感器能夠修改并儲(chǔ)存初始值與壓力系數(shù)。（2）保證開關(guān)反應(yīng)速度迅速，準(zhǔn)確定位輸液器轉(zhuǎn)盤位置。（3）確保電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置正確，單片機(jī)能正確控制電機(jī)啟停。（4）單片機(jī)能夠正確收集傳感器信息，并根據(jù)信息控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)與報(bào)警器，避免電壓分配錯(cuò)誤燒毀元件或元件無法啟動(dòng)。（5）確保報(bào)警器響應(yīng)正確。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1總體方案設(shè)計(jì)方案一：將單片機(jī)作為核心，利用傳感器收集數(shù)據(jù)，通過與傳感器連接的專用儀表放大器，對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行一個(gè)放大，并使用AD轉(zhuǎn)換器，將被放大的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，這一轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)而后將被傳至單片機(jī)中，單片機(jī)將對(duì)這一數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，單片機(jī)根據(jù)數(shù)字信號(hào)與重量值間的線性關(guān)系，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為重量值，將重量值顯示在顯示屏上。另外，單片機(jī)還將根據(jù)液體重量控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊再控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)輸液裝置的自動(dòng)化，并且，當(dāng)輸液完畢后，單片機(jī)還將控制蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。方案二：將上述方案一中的單片機(jī)更換為PLC，利用PLC電子系統(tǒng)作為主要控制器。PLC的運(yùn)用較為廣泛，編程較為簡單，安裝起來也很方便，接線上也并不復(fù)雜，是一款不錯(cuò)的電子系統(tǒng)。方案三：將單片機(jī)作為主要控制核心，利用傳感器收集數(shù)據(jù)，由于HX711芯片帶有信號(hào)放大增益的功能，利用HX711芯片可將放大信號(hào)和模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能同時(shí)地進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)，將模擬量數(shù)據(jù)傳入MCU中，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，而后的步驟與方案一相同。方案比較與論證：方案一中，放大模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊是分開的，它們的分別設(shè)計(jì)將使得系統(tǒng)更為復(fù)雜，并且會(huì)有更大的可能出現(xiàn)誤差。與方案一相比，方案三采用HX711作為放大和AD轉(zhuǎn)換芯片，簡化了電路結(jié)構(gòu)，并且在精度方面，也完全滿足該設(shè)計(jì)的要求。相比于方案一，方案三是一個(gè)更好的選擇。而方案二采用PLC作為主控芯片，雖然工作簡單，但成本過高，違背了我們?cè)O(shè)計(jì)的簡單、便捷、低成本的原則，因此不予采用。針對(duì)以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)在綜合考慮了各方面因素后，決定采用方案三進(jìn)行控制及檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最終，經(jīng)過上述分析后的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案如圖所示：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊信號(hào)采集信號(hào)放大A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理顯示器顯示圖2.1系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)方案（未選型）2.2元器件選型及其參數(shù)介紹2.2.1MCU選型根據(jù)系統(tǒng)預(yù)計(jì)所需達(dá)成的功能，MCU的選型需重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的因素：（1）MCU在輸液系統(tǒng)中的主要工作:對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,對(duì)傳感器的供電控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊、顯示控制模塊以及傳感器報(bào)警控制模塊的工作進(jìn)行控制；（2）系統(tǒng)的可靠性和其穩(wěn)定性:在這一控制系統(tǒng)中，所用到的電子元器件包括但不限于：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、接近開關(guān)、數(shù)碼管顯示屏、HX711芯片等等，因此該系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的。為了保障該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，選用MCU時(shí)，應(yīng)該選擇一款性能優(yōu)良的單片機(jī),這樣可以提高系統(tǒng)的工作可靠性及其穩(wěn)定性和系統(tǒng)的抗干擾性;（3）系統(tǒng)的成本：由于需求較大，因此在滿足系統(tǒng)的功能與性能要求的前提下，為了有效地降低成本，應(yīng)該盡量選擇價(jià)格較低的單片機(jī)、盡量選擇性價(jià)比較高的單片機(jī)。（4）MCU的內(nèi)存：由于該裝置需要進(jìn)行較為復(fù)雜的程序控制，內(nèi)存較小的單片機(jī)將無法容納數(shù)據(jù)量較大的程序，因此在選型時(shí)需要選擇一款內(nèi)存較大的MCU。綜上，單片機(jī)是該系統(tǒng)的核心部分，它需要滿足大內(nèi)存、高速率、價(jià)格便宜等要求，鑒于以上考慮，本設(shè)計(jì)選擇STC89C53RC作為整個(gè)系統(tǒng)的主控芯片。STC89C53RC是一款微處理器，它是一款高性能的8位CMOS單片機(jī)，內(nèi)部擁有較大的24K字節(jié)閃存，很好地滿足了該系統(tǒng)的需求。STC89C53RC芯片具有以下特點(diǎn):表2.1STC89C53RC芯片特性1指令集和芯片引腳與Intel公司的8051兼容以及MCS-51指令系統(tǒng)224KBytes的片內(nèi)在系統(tǒng)可編程Flash程序存儲(chǔ)器3時(shí)鐘頻率為0～80MHz4128字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）532個(gè)可編程輸入/輸出引腳62個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器75個(gè)中斷源，2級(jí)優(yōu)先級(jí)8全雙工串行通信接口9監(jiān)視定時(shí)器102個(gè)數(shù)據(jù)指針STC89C53RC單片機(jī)有40個(gè)管腳，2個(gè)專用于主電源，2個(gè)外部晶體振蕩器管腳，4個(gè)與其他電源控制或多路復(fù)用管腳，32個(gè)I/O管腳。其管腳圖如圖所示：圖2.2圖2.2STC89C53RC單片機(jī)管腳圖綜上所述，運(yùn)用STC89C53RC單片機(jī)作為主控芯片可以減少成本，而且制作簡便，能夠?qū)崿F(xiàn)本系統(tǒng)的所有功能，是一個(gè)較為理想的選擇。2.2.2傳感器選擇方案一：壓電傳感器壓電傳感器又被稱為自發(fā)電式傳感器，是一種比較典型的有源傳感器。壓電傳感器的工作原理主要是利用了壓電效應(yīng)，即某一些材料，在受力后在其自身相應(yīng)的特定位置或表面將自動(dòng)產(chǎn)生一定的電荷。壓電傳感器本身具有許多優(yōu)點(diǎn)，目前比較常見地廣泛應(yīng)用于各種動(dòng)態(tài)力或加速度的測(cè)量。高內(nèi)阻以及小功率是壓電器件的兩大劣勢(shì)。若是功率小，輸出的能量較為微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾將直接影響傳感器的輸出特性，因此如果要選用壓電傳感器，需要較高的外接電路要求。圖2.3圖2.3壓電傳感器圖2.4光電傳感器方案二：光電傳感器光電傳感器是利用光在不同媒質(zhì)界面的方向折射或反射的原理,根據(jù)光電接收管接收到的光強(qiáng)信號(hào)大小來準(zhǔn)確判斷裝置液位是否已經(jīng)到達(dá)了警戒線,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液面的檢測(cè)和報(bào)警功能。但是,該種檢測(cè)方法易受環(huán)境影響,且由于檢測(cè)裝置通常需要數(shù)次的報(bào)警,會(huì)大大增加光電接收管的使用量，而光電傳感器的成本相對(duì)較高,因此不確定是否適合于該檢測(cè)系統(tǒng)。方案三：超聲波傳感器超聲波傳感器具有在不同介質(zhì)中檢測(cè)到的傳播回波速度不同的特性。在該控制系統(tǒng)中，可以通過傳感器檢測(cè)回波的時(shí)間和速度來確定被測(cè)物結(jié)構(gòu)。若將超聲波傳感器應(yīng)用于檢測(cè)系統(tǒng),可預(yù)先測(cè)定液體的余量達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)的回波報(bào)警時(shí)間,然后將每次傳感器測(cè)量的回波時(shí)間與之前預(yù)先測(cè)定的閾值時(shí)的回波時(shí)間進(jìn)行比較,若傳感器測(cè)量的值與之前預(yù)先測(cè)定的閾值報(bào)警時(shí)間相等,則說明這瓶液體的余量已經(jīng)達(dá)到了設(shè)定報(bào)警的閾值。這種方式雖然理論上測(cè)量準(zhǔn)確,但存在的缺陷也同樣明顯:超聲波傳感器配備了需要復(fù)雜外圍的電路,并且這種傳感器的成本也比較高昂，另外在檢測(cè)系統(tǒng)中使用時(shí)可能還會(huì)出現(xiàn)一些安裝上的問題。方案四：電阻應(yīng)變式壓力傳感器電阻應(yīng)變式壓力傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。圖2.5圖2.5電阻應(yīng)變片式壓力傳感器(式2.1)該類型傳感器的工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體的電阻隨著它的機(jī)械變形而發(fā)生變化。若有一根電阻絲，則其原始的電阻值可以表示為：

R=(式2.1)其中，ρ為電阻率，S表示橫截面積，l代表金屬電阻絲長度。當(dāng)沿著金屬電阻絲的軸向兩側(cè)施加均勻的外力時(shí)，式中l(wèi)、ρ、S都將發(fā)生變化，進(jìn)而直接導(dǎo)致其電阻值發(fā)生變化。我們即可由此得到以下結(jié)論：當(dāng)電阻絲因受到其他外力作用而逐漸伸長時(shí)，其l逐漸增加，S逐漸減小，ρ逐漸增大；而電阻絲因受到其他外力作用而被逐漸壓縮時(shí)，上述各項(xiàng)的變化則相反。電阻絲靈敏系數(shù)k0(式2.2)k(式2.2)(式2.3)其中，公式中的ε表示金屬電阻絲的軸向應(yīng)變。由于電阻絲在拉力作用下的相對(duì)變化與應(yīng)變成正比，因此上式可直接轉(zhuǎn)換寫成：

?R(式2.3)在實(shí)際的電路當(dāng)中，由于應(yīng)變片實(shí)際產(chǎn)生的形狀變量的變化范圍很小，因此電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的電阻值通常只能夠小于1/10Ω，這將不便于進(jìn)行后續(xù)測(cè)量和處理。為了解決這一問題，實(shí)際上的電阻應(yīng)變式壓力傳感器，會(huì)將四個(gè)彈性電阻應(yīng)變片粘貼在一個(gè)彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接成一個(gè)差動(dòng)全橋測(cè)量電路。當(dāng)稱重傳感器沒有承受載荷時(shí)，電橋平衡輸出的電壓將為0；反之，當(dāng)被測(cè)載荷加載在天平上時(shí)，稱重傳感器此時(shí)會(huì)承受一定的載荷，電橋?qū)o法保持平衡，傳感器的輸出與被測(cè)負(fù)載壓力信號(hào)的重量成正比。該放大電路的優(yōu)點(diǎn)是能將應(yīng)變片的微小機(jī)械中的應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電壓變化，并在其后續(xù)電路中進(jìn)行穩(wěn)定地放大。該電路一方面通過放大，可以有效地減小分布電感的影響，消除電路的共模干擾，另一方面可以提高電路的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。圖2.6中，設(shè)四個(gè)應(yīng)變片的電阻分別為R1、R2、R3(式2.4)

U(式2.4)圖2.6圖2.6全橋差動(dòng)測(cè)量電路該類型傳感器有如下特點(diǎn)：（1）產(chǎn)品的應(yīng)用范圍比較廣，并且應(yīng)變片可以根據(jù)需求被制作成各種機(jī)械量的傳感器。（2）分辨力和靈敏度高，精度較高。（3）整體的結(jié)構(gòu)比較小，對(duì)被測(cè)試物件的影響小，對(duì)復(fù)雜的工作環(huán)境條件適應(yīng)性強(qiáng)，可在各種高溫高壓等高強(qiáng)度環(huán)境中被使用。（4）該傳感器已被商品化，購買、使用起來都十分地便捷。方案比較與論證：通過對(duì)上述方案的比較和分析，考慮到可行性及成本控制，最終選擇方案四，采用全橋差動(dòng)形式的電阻應(yīng)變式壓力傳感器。2.2.3顯示器選擇方案一：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管在是一種半導(dǎo)體發(fā)光數(shù)碼器件,其基本的單元是半導(dǎo)體發(fā)光二極管。數(shù)碼管也稱作輝光管，是一種可以顯示數(shù)字和其他信息的電子設(shè)備。大部分?jǐn)?shù)碼管陰極的形狀為數(shù)字。管中充以低壓氣體，給某一個(gè)陰極充電，數(shù)碼管就會(huì)發(fā)出顏色光。圖2.7圖2.7數(shù)碼管內(nèi)部連接圖數(shù)碼管有12個(gè)管腳，4位，8段。從上排左側(cè)的第一個(gè)管腳開始，按順時(shí)針的順序，遍歷所有管腳。數(shù)碼管管腳功能表如下所示：表2.2數(shù)碼管管腳功能表引腳標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)數(shù)碼功能1左邊第1個(gè)數(shù)碼管的位選擇端2a位置的狀態(tài)控制3f位置的狀態(tài)控制4左邊數(shù)起第2個(gè)數(shù)碼管的位選擇端5左邊數(shù)起第3個(gè)數(shù)碼管的位選擇端6b位置的狀態(tài)控制7左邊數(shù)起第4個(gè)數(shù)碼管的位選擇端8g位置的狀態(tài)控制9c位置的狀態(tài)控制10小數(shù)點(diǎn)dp位置的狀態(tài)控制11d位置的狀態(tài)控制12e位置的狀態(tài)控制方案二LCD字符液晶顯示采用字符型LCD點(diǎn)陣液晶顯示模塊。液晶顯示模塊因其本身具有顯示體積小、功耗低等特點(diǎn)被廣泛使用。但是，如果該系統(tǒng)采用字符型LCD顯示模塊會(huì)容易造成模塊的設(shè)計(jì)困難和成本的增加。LCD具體引腳說明如圖所示：圖2.8圖2.8LCD引腳功能表方案比較與論證：由于數(shù)碼管的控制更為簡單，并且價(jià)格低廉，考慮到成本問題，該設(shè)計(jì)采用方案一，選擇數(shù)碼管作為顯示屏。2.2.4A/D轉(zhuǎn)化模塊選擇信號(hào)采集后到A/D轉(zhuǎn)換過程中，通常需要進(jìn)行信號(hào)放大。該設(shè)計(jì)曾討論過外接專用信號(hào)放大器的設(shè)想，但由于連接復(fù)雜且誤差較大，后被自帶信號(hào)增益的HX711芯片替代。HX711是一款專為稱重系統(tǒng)量身設(shè)計(jì)的24位高精度A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的芯片。該芯片具有電路集成度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),該信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片大大提高了稱重系統(tǒng)的性能與系統(tǒng)穩(wěn)定性。該芯片與單片機(jī)的接口連接和軟件編程都非常簡單，是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。HX711管腳定義及管腳描述如圖所示：圖2.9圖2.9HX711管腳定義圖2.10圖2.10HX711管腳描述綜上所述，由于HX711A/D模塊各項(xiàng)功能都滿足該設(shè)計(jì)需求，且自帶的可編程增益放大器可以省去外接的信號(hào)放大器，使得總體設(shè)計(jì)更為簡單，因此選用HX711A/D模塊作為該系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換模塊2.2.5L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由于該設(shè)計(jì)采用的直流減速電機(jī)需要12V電壓和一定量電流，而單片機(jī)所能承受的電壓范圍僅為3.3V-5V，最高也僅能輸出5V電壓和微弱的電流，因此無法利用單片機(jī)直接控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而需設(shè)計(jì)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊作為單片機(jī)與電機(jī)之間連接的載體。由于該設(shè)計(jì)需分別控制升降電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)兩個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，因此選用可獨(dú)立控制兩路電機(jī)的L298N板來作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。綜上，該設(shè)計(jì)選用L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，與12V電源和直流減速電機(jī)相連，同時(shí)接受單片機(jī)輸出的5V電壓的電信號(hào)，通過5V電壓的電信號(hào)來控制12V電壓的通斷。模塊如圖所示：圖2.11圖2.11L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊該模塊參數(shù)如下：1、單路工作電流5A,峰值電流可達(dá)9A,低待機(jī)電流(小于10uA);2、輸入電壓2.2-6V,支持3.3V和TTL電平;3、安裝孔直徑:2mm4、供電電壓3-14V;5、重量:14g6、該模塊采用雙路H橋,可在同一時(shí)間驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)2.2.6接近開關(guān)由于電機(jī)升降、旋轉(zhuǎn)時(shí)存在一定誤差，無法準(zhǔn)確估計(jì)電機(jī)完成一套動(dòng)作流程所需的時(shí)間，而該設(shè)計(jì)需要輸液瓶、輸液針頭、消毒瓶等部件間的精準(zhǔn)校對(duì)，因此利用計(jì)算電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)間作為電機(jī)啟停的依據(jù)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，很可能導(dǎo)致消毒瓶或針頭沒有對(duì)準(zhǔn)輸液瓶等情況出現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)采用接近開關(guān)來控制電機(jī)啟停。接近開關(guān)屬于一種位置開關(guān)，它不需要與運(yùn)動(dòng)的部件進(jìn)或物體行直接的接觸就可以進(jìn)行操作。當(dāng)被測(cè)物件或物體靠近接近開關(guān)的感測(cè)面時(shí)，可以讓開關(guān)進(jìn)行動(dòng)作，從而可以對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。接近開關(guān)及其參數(shù)如圖所示：圖2.12圖2.12接近開關(guān)圖2.13圖2.13接近開關(guān)參數(shù)2.3本章小結(jié)在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是非常重要的，只有合理的硬件才能夠保障系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。本章介紹了各硬件部件的選型及相關(guān)參數(shù)，最終選型后的系統(tǒng)硬件總體方案如下圖所示：L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電阻應(yīng)變片式傳感器信號(hào)采集HX711信號(hào)放大HX711A/D轉(zhuǎn)換STC89C53RC單片機(jī)處理數(shù)碼管顯示圖2.14系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)方案（已選型）3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)后，需對(duì)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟件的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的總體性能來說，也是具有很高的重要性的。3.1軟件開發(fā)環(huán)境該設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì)部分采用C語言編程，編譯環(huán)境為KeilC51。KeilC51是一套由美國Keil軟件公司開發(fā)和生產(chǎn)的51系列完全兼容MCUC語言的單片機(jī)軟件開發(fā)操作系統(tǒng)。KeilC51可以直接完成軟件編輯、編譯、連接、調(diào)試和仿真的整個(gè)軟件開發(fā)工作過程。3.2總體設(shè)計(jì)思路軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想是充分利用單片機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)輸液過程的一系列要求。該設(shè)計(jì)中，程序設(shè)計(jì)主要采用模塊化和結(jié)構(gòu)化的思想，分為主程序和子程序，使程序結(jié)構(gòu)清晰。主程序的主要功能是用于對(duì)系統(tǒng)初始化、各子程序的統(tǒng)一管理和調(diào)用，使系統(tǒng)運(yùn)行有序，而各子程序應(yīng)該分工明確，協(xié)調(diào)統(tǒng)一。系統(tǒng)上電后，對(duì)各個(gè)模塊參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置，初次使用時(shí)通過按鍵完成稱重系統(tǒng)的校準(zhǔn)清零。當(dāng)有藥液放入該自動(dòng)輸液換瓶機(jī)時(shí)，稱重傳感器電路有模擬量輸出，并送入HX711芯片進(jìn)行放大及A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后將重量信息數(shù)字信號(hào)送往單片機(jī)存儲(chǔ)，單片機(jī)根據(jù)該數(shù)字信號(hào)，自動(dòng)設(shè)置對(duì)應(yīng)輸液終止量后，系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的控制功能子程序，并將計(jì)算結(jié)果送至數(shù)碼管顯示器顯示，當(dāng)檢測(cè)到藥液重量小于設(shè)置的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行拔針，提醒醫(yī)護(hù)人員及時(shí)進(jìn)行后續(xù)處理。3.3系統(tǒng)部分算法及功能3.3.1壓力傳感器校正算法由于不同的壓力傳感器存在著差異，所以需先對(duì)壓力傳感器進(jìn)行標(biāo)定。在壓力傳感器校正的實(shí)際操作中，為了便于數(shù)據(jù)處理和標(biāo)定，在非線性度誤差不大的情況下，通常采用直線擬合的方法得到靜態(tài)特性曲線的線性關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性之一是線性度，即：在設(shè)計(jì)中以被測(cè)物體的實(shí)際質(zhì)量為因變量，以A/D轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字電壓信號(hào)為自變量。它們之間應(yīng)該存在線性關(guān)系。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的初始方案主要是在實(shí)際硬件電路中選取不同質(zhì)量的砝碼進(jìn)行稱重，并記錄其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，再將A/D轉(zhuǎn)換后的值通過數(shù)碼管顯示屏顯示出來并進(jìn)行記錄，建立一個(gè)數(shù)據(jù)的集合，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行人為校準(zhǔn)補(bǔ)償，最后通過Excel軟件計(jì)算數(shù)據(jù)間的關(guān)系，得到模擬量與實(shí)際重量間的線性方程。但是，由于傳感器內(nèi)部的噪聲、溫漂、老化等因素，同一傳感器在一段時(shí)間的使用后，其特性曲線也會(huì)產(chǎn)生誤差。若通過上述方案計(jì)算出該傳感器特性曲線，那么在需要校正或更換傳感器時(shí)，就必需重新測(cè)量大量數(shù)據(jù)并對(duì)程序進(jìn)行修改。為解決上述問題，該設(shè)計(jì)中的壓力傳感器校正算法，將采用“清零”、“壓力系數(shù)+”“壓力系數(shù)-”三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)傳感器標(biāo)定，以此實(shí)現(xiàn)重新校正或更換傳感器的便捷化。通過查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字電壓信號(hào)與物體實(shí)際重量間往往存在如下關(guān)系：物體實(shí)際重量=傳感器初始值+數(shù)字電壓信號(hào)*系數(shù)。由于不同壓力傳感器處理函數(shù)上的差異，初次使用時(shí)，傳感器往往會(huì)自帶一個(gè)初始量（如圖3.1），因此設(shè)計(jì)“清零”按鍵，消除該初試量，即將上述公式中的“傳感器初始量”變?yōu)?（如圖3.2）。圖3.1壓力傳感器初試量圖3.1壓力傳感器初試量圖3.2壓力傳感器初試量清零圖3.2壓力傳感器初試量清零這樣一來，通過該按鍵將初始量清零后的公式為：物體實(shí)際重量=0+數(shù)字電壓信號(hào)*系數(shù)，即物體實(shí)際重量=數(shù)字電壓信號(hào)*系數(shù)。如此，物體實(shí)際重量與電信號(hào)間的關(guān)系僅與系數(shù)有關(guān)，因此通過“壓力系數(shù)+”與“壓力系數(shù)-”兩個(gè)按鍵，來控制系數(shù)的大小。初次使用時(shí)，僅需在傳感器上放置一個(gè)已知重量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，而后觀察數(shù)碼管中顯示的未經(jīng)系數(shù)調(diào)整的電信號(hào)數(shù)值，利用系數(shù)加減按鍵控制系數(shù)改變，直至數(shù)碼管中顯示的數(shù)值為該標(biāo)準(zhǔn)砝碼實(shí)際重量值時(shí)，則完成該壓力傳感器的標(biāo)定。3.3.2輸液終止量算法輸液終止量的設(shè)定對(duì)于輸液裝置來說是十分重要的，若是終止過早，將造成藥液的浪費(fèi)，若終止過晚，則可能導(dǎo)致患者血液回流。因此，一個(gè)合理的輸液終止量設(shè)定是十分關(guān)鍵的，該設(shè)計(jì)針對(duì)輸液終止量的算法進(jìn)行了多輪修善。方案一：程序預(yù)設(shè)固定輸液終止量通過提前在程序內(nèi)預(yù)設(shè)好固定輸液終止量，讓程序循環(huán)判斷實(shí)時(shí)液體余量是否小于預(yù)設(shè)輸液終止量，該方案可以使得單片機(jī)在液體余量達(dá)到輸液終止量時(shí)迅速操控蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，這是一個(gè)“一勞永逸”的方案，操作起來簡單便捷，可以僅通過一次程序設(shè)計(jì)來固定輸液終止量，而不用在每次輸液前都進(jìn)行設(shè)置。然而，由于不同規(guī)格的輸液瓶也擁有不同的自重，若是提前設(shè)定好一個(gè)相同的輸液終止量，很可能會(huì)因?yàn)檩斠浩孔灾氐牟煌瑢?dǎo)致終止時(shí)剩余液體的不同，這樣的話，將導(dǎo)致自重較大的輸液瓶報(bào)警過晚，或是自重較小的輸液瓶過早報(bào)警，造成浪費(fèi)。因此，方案一雖然操作便捷，但存在一定風(fēng)險(xiǎn)，不予采用。方案二：根據(jù)不同規(guī)格輸液瓶人工輸入輸液終止量方案二提出的輸液終止量設(shè)計(jì)方式是讓醫(yī)護(hù)人員根據(jù)不同的規(guī)格來手動(dòng)輸入輸液終止量。該方案可以解決方案一提出的不同規(guī)格輸液瓶擁有不同自重的問題。然而，該方案在設(shè)計(jì)上較為復(fù)雜，需要單獨(dú)為該裝置獨(dú)立設(shè)計(jì)一套按鍵輸入系統(tǒng)并進(jìn)行程序編寫，另外，對(duì)于醫(yī)護(hù)人員的操作來說，醫(yī)護(hù)人員需判斷每瓶藥液的規(guī)格，再通過按鍵輸入輸液終止量，增加了其操作的復(fù)雜程度。因此，方案二違背了該設(shè)計(jì)的簡單便捷原則，不予采用。方案三：系統(tǒng)自動(dòng)判斷輸液瓶規(guī)格并自設(shè)輸液終止量為解決方案一和方案二中的問題，該設(shè)計(jì)最終提出令系統(tǒng)自動(dòng)判斷輸液瓶規(guī)格并自設(shè)輸液終止量這一方案。該方案即避免了方案一中不同自重的風(fēng)險(xiǎn)，又避免了方案二中在設(shè)計(jì)以及操作上的復(fù)雜。方案三算法如下：通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上主流的輸液瓶或輸液袋，僅有500ml、250ml、100ml三種規(guī)格，若設(shè)輸液瓶及藥液實(shí)際重量為x，則設(shè)計(jì)三個(gè)區(qū)間：x>500、250<x<500、100<x<250。若該輸液瓶為500ml規(guī)格，則其總重量必然大于500g，同理，250ml、100ml規(guī)格的輸液瓶的總重量也必然分別大于250g、100g。因此，當(dāng)壓力傳感器中的數(shù)據(jù)大于500時(shí)，則可以判斷其為500ml規(guī)格的輸液瓶，另外兩種規(guī)格的輸液瓶也同理。這樣一來，通過三個(gè)區(qū)間的設(shè)定，便可以使系統(tǒng)自動(dòng)判斷輸液瓶規(guī)格。由于系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)存在一些延遲、誤差等因素，以液體完全流盡時(shí)狀態(tài)作為輸液終止量存在一定風(fēng)險(xiǎn)，因此控制液體余量在20g-30g時(shí)發(fā)出終止信號(hào)。判斷出輸液瓶規(guī)格后，僅需根據(jù)不同的規(guī)格，設(shè)計(jì)不同的輸液終止量y：當(dāng)x＞500時(shí)，y=x-470;當(dāng)500＞x＞250時(shí)，y=x-220；當(dāng)250＞x＞100時(shí)，y=x-80。3.3.3輸液次序功能設(shè)計(jì)考慮到臨床上輸液需遵循先晶體后膠體、先鹽后糖的輸液順序，對(duì)該裝置進(jìn)行一個(gè)輸液次序功能的設(shè)計(jì)。該裝置可以同時(shí)裝載4個(gè)輸液瓶，由于輸液時(shí)消毒瓶與針頭僅會(huì)進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此僅需確定某一瓶藥液所在位置為起始輸液位，而后的次序則按逆時(shí)針方向?qū)ζ溥M(jìn)行排序即可。也就是說，想要實(shí)現(xiàn)該裝置擁有輸液次序功能，只需要使系統(tǒng)判斷出某一個(gè)位置為起始位，將其作為第一個(gè)進(jìn)行輸液的位置，而后將其逆時(shí)針方向上的位置進(jìn)行排序。這樣，輸液的次序功能設(shè)計(jì)便轉(zhuǎn)換為對(duì)“第一瓶”藥液位置的識(shí)別。該設(shè)計(jì)采用接近開關(guān)來完成該功能，使該裝置能夠擁有按順序輸液的功能，防止了臨床上部分藥液輸液順序錯(cuò)誤所導(dǎo)致的副作用。該裝置將安裝兩個(gè)接近開關(guān)，分別用來校對(duì)升降動(dòng)作與旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，其中，用以校對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的接近開關(guān)，安裝在與被設(shè)定為起始輸液瓶的位置的同一角度上，這樣一來，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的檢測(cè)位點(diǎn)便會(huì)在旋轉(zhuǎn)至此起始輸液位時(shí)被接近開關(guān)感應(yīng)。由于該裝置位置校準(zhǔn)后的第一個(gè)步驟即為消毒瓶上升進(jìn)行消毒，因此僅需將消毒瓶所在位置的檢測(cè)位點(diǎn)作為起始檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)位于起始輸液瓶下的接近開關(guān)檢測(cè)到起始檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，則完成對(duì)“第一瓶”的判斷。然而，由于該裝置進(jìn)行全套輸液流程時(shí)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)需要旋轉(zhuǎn)360度，且消毒瓶與輸液針頭間的夾角為45度，因此該裝置在其旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，放置了8個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)（圖3.4），其中每瓶輸液瓶對(duì)應(yīng)2個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)（分別對(duì)應(yīng)消毒瓶與針頭），用以與接近開關(guān)進(jìn)行位置校對(duì)。因此，為了使系統(tǒng)能夠識(shí)別哪一個(gè)是與消毒瓶對(duì)應(yīng)的起始檢測(cè)位點(diǎn)，在起始點(diǎn)前設(shè)置一個(gè)接近的檢測(cè)位點(diǎn)（圖3.5），當(dāng)接近開關(guān)在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到兩個(gè)位點(diǎn)時(shí)，將第二個(gè)位點(diǎn)作為系統(tǒng)的起始位點(diǎn)。如此，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)將在把消毒瓶所在的起始檢測(cè)位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)至起始輸液位時(shí)，被接近開關(guān)在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)兩次識(shí)別到檢測(cè)點(diǎn)，此時(shí)接近開關(guān)觸發(fā)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)停轉(zhuǎn)，精準(zhǔn)地將消毒瓶所在的起始檢測(cè)位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)至起始輸液瓶下方，完成對(duì)第一瓶藥液的位置識(shí)別。圖3.3旋轉(zhuǎn)平臺(tái)初始檢測(cè)位點(diǎn)分布圖3.3旋轉(zhuǎn)平臺(tái)初始檢測(cè)位點(diǎn)分布圖3.4次序功能設(shè)計(jì)后的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)檢測(cè)位點(diǎn)分布3.4系統(tǒng)各部分流程及程序3.4.1變量定義及電機(jī)控制函數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)前，首先應(yīng)定義各部分變量（P10-13為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的四個(gè)接口），由于該系統(tǒng)的程序中需要大量控制兩個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與剎車，因此在主體函數(shù)設(shè)計(jì)之前，先運(yùn)用switch函數(shù)將兩個(gè)電機(jī)在系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向的所有可能進(jìn)行一個(gè)函數(shù)編寫，以方便在后續(xù)主體程序中的使用，使整個(gè)程序更加簡潔。該部分程序如下：（注：以下表格及程序中所示電機(jī)1為控制輸液器上下移動(dòng)的升降電機(jī)，電機(jī)2為控制輸液器旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，接近開關(guān)1為校準(zhǔn)輸液器上下位置的接近開關(guān)，接近開關(guān)2為校準(zhǔn)輸液器旋轉(zhuǎn)位置的接近開關(guān)，x為實(shí)際重量，y為輸液終止量。）定義變量：sbitP10=P1^0;sbitP11=P1^1;sbitP12=P1^2;sbitP13=P1^3;sbitjjkg1=P1^4;sbitjjkg2=P1^5;sbitkaiguang=P1^5;sbitfengmingqi=P1^7;電機(jī)控制函數(shù)：voiddianji(unsignedintdianji){switch(dianji){case1:{ P10=0;P11=0;P12=0;P13=0; Delay_ms(500);P10=1;P11=0;P12=1;P13=1;break;}//電機(jī)1正向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車由于該電機(jī)控制函數(shù)的各個(gè)情況間代碼相似度較高，為保證論文簡潔，在此僅展示“case1”時(shí)的程序代碼，具體完整代碼請(qǐng)見附錄。其它情況下所對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)向情況如下：“case2”:電機(jī)1反向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車“case3”:電機(jī)1剎車，電機(jī)2正向旋轉(zhuǎn)“case4”:電機(jī)1剎車，電機(jī)2反向旋轉(zhuǎn)“case5”:電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車3.4.2校準(zhǔn)流程表3.1校準(zhǔn)流程表按鈕開機(jī)電機(jī)1正轉(zhuǎn)接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)若接近開關(guān)2在2秒內(nèi)被觸發(fā)兩次電機(jī)2剎車蜂鳴器響2秒輸液器校準(zhǔn)流程如表所示，按下開機(jī)按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入輸液模式，電機(jī)1正轉(zhuǎn)，升降電機(jī)抬升，抬升至觸發(fā)接近開關(guān)1時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)出其位置信息，而后電機(jī)1反轉(zhuǎn)，將輸液器下降至安全位置，電機(jī)2正轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)開始旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接近開關(guān)2在2秒內(nèi)被連續(xù)觸發(fā)兩次時(shí)，電機(jī)2剎車，此時(shí)已完成對(duì)輸液器位置的校準(zhǔn)，并將輸液器旋轉(zhuǎn)至初始輸液位置，蜂鳴器響2秒，表明輸液校準(zhǔn)程序進(jìn)行完畢，準(zhǔn)備開始進(jìn)行正式輸液。該部分程序如下：升降方向校準(zhǔn)：while(1){kaiguang=1if(kaiguang==0)//檢測(cè)開關(guān)是否按下{break;}}dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==0)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車旋轉(zhuǎn)方向校準(zhǔn)：dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)while(1){Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==0)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否觸發(fā){break;}}TMOD=0X01;ET0=1;EA=1;TH0=0;TL0=0;//計(jì)時(shí)器設(shè)置while(1){TR0=1;TH0=0;TL0=0;T=0;N=0;//開始計(jì)時(shí)while(1){Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==0)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否二次觸發(fā){break;}}TR0=0;//停止計(jì)時(shí)T=TH0*256+TL0+65536*N;//T是總時(shí)間ms if(T<2000)//檢查二次觸發(fā)時(shí)間是否在2s內(nèi){ dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車break;} T=0;}提示輸液開始：fengmingqi=1;Delay_ms(2000);//蜂鳴器響2秒fengmingqi=0;3.4.3輸液終止量自設(shè)流程表3.2輸液終止量自設(shè)流程表單片機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算判斷出輸液終止重量值y計(jì)算方法x＞500，y=x-470;500＞x＞250，y=x-220；250＞x＞100，y=x-80輸液終止量自設(shè)流程如表所示，輸液器位置校準(zhǔn)后，單片機(jī)對(duì)重量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)x的所在區(qū)間自設(shè)輸液終止量y。該部分程序如下：Weight_duibi=Weight_Shiwu[1];if(Weight_Shiwu[1]>500)//如果輸液瓶1重量>500克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[1]>470)//當(dāng)輸液量達(dá)到470克，停止輸液{break;}}}elseif(Weight_Shiwu[1]>250)//如果輸液瓶1重量>250克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[1]>220)//當(dāng)輸液量達(dá)到220克，停止輸液{break;}}}elseif(Weight_Shiwu[1]>100)//如果輸液瓶1重量>100克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[1]>80)//當(dāng)輸液量達(dá)到>80克，停止輸液{break;}}}3.4.4輸液流程表3.3輸液流程表x＞100時(shí)電機(jī)1正轉(zhuǎn)消毒瓶上升流程消毒瓶升降流程接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒消毒瓶下降流程電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)流程接近開關(guān)2觸發(fā)電機(jī)2剎車電機(jī)1正轉(zhuǎn)輸液針頭上升流程接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車輸液流程如表所示，首先系統(tǒng)判斷x是否大于100，當(dāng)x大于100時(shí)，則表明該位置實(shí)際裝有待輸液體，升降電機(jī)正轉(zhuǎn)，抬升擠壓消毒瓶對(duì)輸液瓶瓶口進(jìn)行消毒，消毒完畢后將消毒瓶下降至安全位置，旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作，使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)45度，將輸液針頭旋轉(zhuǎn)至輸液瓶下，而后升降電機(jī)工作，將輸液針頭插入輸液瓶。該部分程序如下：消毒瓶升降：dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==0)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車旋轉(zhuǎn)流程：dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)while(1){Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==0)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車輸液針頭上升：dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==0)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車3.4.5換瓶流程表3.4換瓶流程表單片機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)小于y時(shí)電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒輸液針頭下降流程電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)換瓶流程接近開關(guān)2觸發(fā)電機(jī)2剎車輸液器換瓶流程如表所示，在輸液流程中，單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)小于輸液終止量y時(shí)，進(jìn)入換瓶流程。電機(jī)1反轉(zhuǎn)，輸液器下降，電機(jī)2正轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)45度，將消毒瓶對(duì)齊下一瓶藥液。該部分程序如下：輸液針頭下降：dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車旋轉(zhuǎn)換瓶：dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)while(1){Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==0)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車3.4.6跳瓶流程表3.5跳瓶流程表100＞x時(shí)電機(jī)2正轉(zhuǎn)接近開關(guān)2觸發(fā)電機(jī)2剎車輸液器跳瓶流程如表所示，所謂跳瓶，是指當(dāng)x小于100時(shí)，系統(tǒng)將判定該位置并無實(shí)際待輸液體，對(duì)該位置進(jìn)行跳過。當(dāng)單片機(jī)判斷x值小于100后，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)平臺(tái)連續(xù)，觸發(fā)接近開關(guān)，直接跳過該瓶位置，將輸液器旋轉(zhuǎn)至下一瓶所在位置。3.4.7總流程表3.6總流程表按鈕開機(jī)電機(jī)1正轉(zhuǎn)接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)若接近開關(guān)2在2秒內(nèi)被觸發(fā)兩次電機(jī)2剎車蜂鳴器響2秒單片機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算判斷出終止輸液重量值y計(jì)算方法x＞500，y=x-470;500＞x＞250，y=x-220；250＞x＞100，y=x-80x＞100時(shí)100＞x時(shí)電機(jī)1正轉(zhuǎn)消毒瓶上升流程消毒瓶升降流程電機(jī)2正轉(zhuǎn)接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒消毒瓶下降流程電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)流程接近開關(guān)2觸發(fā)接近開關(guān)2觸發(fā)2次電機(jī)2剎車電機(jī)1正轉(zhuǎn)輸液針頭上升流程接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車電機(jī)2剎車單片機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)小于y時(shí)電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒輸液針頭下降流程電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)換瓶流程接近開關(guān)2觸發(fā)電機(jī)2剎車單片機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算判斷出終止輸液重量值y計(jì)算方法x＞500，y=x-470;500＞x＞250，y=x-220；250＞x＞100，y=x-80x＞100時(shí)100＞x時(shí)電機(jī)1正轉(zhuǎn)消毒瓶上升流程消毒瓶升降流程(第二瓶)電機(jī)2正轉(zhuǎn)接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒消毒瓶下降流程電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)流程(第二瓶)接近開關(guān)2觸發(fā)接近開關(guān)2觸發(fā)電機(jī)2剎車電機(jī)1正轉(zhuǎn)輸液針頭上升流程(第二瓶)接近開關(guān)1觸發(fā)電機(jī)1剎車電機(jī)2剎車單片機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)小于y電機(jī)1反轉(zhuǎn)4秒輸液針頭下降流程(第二瓶)電機(jī)1剎車電機(jī)2正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)換瓶流程接近開關(guān)2觸發(fā)電機(jī)2剎車以此類推，直到第四瓶液體完成拔針蜂鳴器響6秒系統(tǒng)工作總流程如表所示，當(dāng)?shù)谒钠恳后w完成拔針操作后，蜂鳴器長響6秒，表明輸液結(jié)束。系統(tǒng)總程序詳見附錄。4系統(tǒng)實(shí)物調(diào)試對(duì)系統(tǒng)的硬件及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)后，還需進(jìn)行整體的實(shí)物調(diào)試，以此來檢驗(yàn)軟硬件設(shè)計(jì)的合理性。系統(tǒng)的總接線圖及程序燒錄如圖4.1、4.2所示：圖4.1系統(tǒng)總接線圖圖4.1系統(tǒng)總接線圖圖4.2程序燒錄圖4.2程序燒錄4.1稱重系統(tǒng)調(diào)試稱重系統(tǒng)主要由單片機(jī)、HX711、壓力傳感器及數(shù)碼管顯示器組成，負(fù)責(zé)系統(tǒng)中對(duì)藥液重量的檢測(cè)功能。如圖4.3所示，壓力傳感器在初次使用時(shí)，自帶了一個(gè)初始的誤差量“194”，通過清零按鍵對(duì)該誤差量進(jìn)行去除，清零后的結(jié)果如圖4.4所示，至此完成壓力傳感器初次使用時(shí)的誤差量清零。圖4.3壓力傳感器初始量圖4.3壓力傳感器初始量圖4.4壓力傳感器初始量清零圖4.4壓力傳感器初始量清零進(jìn)行清零工作后，需對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。如圖4.5所示，壓力傳感器上放置了一個(gè)重量標(biāo)準(zhǔn)的砝碼，其質(zhì)量為250g，但還未進(jìn)行壓力系數(shù)校準(zhǔn)前，該系統(tǒng)的輸出為“267”，明顯存在一定誤差。通過對(duì)壓力系數(shù)的校正，將系統(tǒng)輸出校對(duì)至“250”（如圖4.6），即完成壓力傳感器的標(biāo)定工作。至此，稱重系統(tǒng)調(diào)試完畢。圖4.5壓力系數(shù)校正前圖4.5壓力系數(shù)校正前圖4.6壓力系數(shù)校正完畢圖4.6壓力系數(shù)校正完畢4.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由升降電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、單片機(jī)、接近開關(guān)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成，該部分系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)根據(jù)稱重系統(tǒng)所反饋的信號(hào)進(jìn)行電機(jī)的啟停，以此控制裝置消毒、插針、拔針以及換瓶等操作。該部分系統(tǒng)接線圖如圖4.7所示：圖4.7驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接線圖圖4.7驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接線圖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要需對(duì)接近開關(guān)觸發(fā)響應(yīng)以及電機(jī)旋轉(zhuǎn)響應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，由于靜態(tài)圖難以分辨電機(jī)是否處于正確響應(yīng)，因此該部分僅展示接近開關(guān)觸發(fā)響應(yīng)調(diào)試圖。如圖4.8所示，手持一個(gè)金屬位于接近開關(guān)較遠(yuǎn)的位置，此時(shí)接近開關(guān)尾部紅燈熄滅，接近開關(guān)并未觸發(fā)。圖4.8接近開關(guān)未觸發(fā)圖4.8接近開關(guān)未觸發(fā)如圖4.9所示，手持金屬靠近接近開關(guān)，此時(shí)接近開關(guān)尾部紅燈亮起，表示接近開關(guān)觸發(fā)，該接近開關(guān)觸發(fā)響應(yīng)正確。圖4.9接近開關(guān)觸發(fā)圖4.9接近開關(guān)觸發(fā)另外，分別對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。結(jié)果表明，兩個(gè)電機(jī)根據(jù)接近開關(guān)不同觸發(fā)情況下的旋轉(zhuǎn)與啟停均能夠正常響應(yīng)。至此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一切正常，調(diào)試完畢。5結(jié)論該論文以由于醫(yī)院缺乏自動(dòng)化輸液設(shè)備而導(dǎo)致的輸液效率低下的問題為背景，以單片機(jī)技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于自動(dòng)輸液換瓶裝置的控制與檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了該裝置根據(jù)液體余量自動(dòng)更換輸液瓶的功能，由此，得到了一套能夠在臨床條件下滿足醫(yī)院衛(wèi)生空間要求、解放護(hù)士勞動(dòng)力的自動(dòng)輸液裝置。參考文獻(xiàn)[1]DaleJanGunnar,LüthiAlexander,FundingslandSkaraasBeate,RundereimTrude,DaleBj?rg.TestingMeasurementPropertiesoftheNorwegianVersionofElectronicHealthLiteracyScale(eHEALS)inaGroupofDaySurgeryPatients.[J].Pubmed,2020,13.[2]吳世敬,王國靜,胡敏露,王衛(wèi)東.基于C#語言的輸液監(jiān)測(cè)儀軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國醫(yī)療器械雜志,2019,43(06):429-431+438.[3]楊社鼎.51單片機(jī)下的數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2019(22):245+254.[4]張祥豫,魯西坤,侯凡博,張濤.基于51單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試,2019(21):32-34.[5]張超平,青海銀,邵旭.基于單片機(jī)的一種便攜式輸液監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子測(cè)試,2019(14):10-13.[6]葛海江.基于HX711的高精度電子稱重研究[J].電子測(cè)試,2019(10):31-32.[7]楊兵.新型輸液自動(dòng)換瓶裝置研究[J].南方農(nóng)機(jī),2019,50(04):140.[8]侯明揚(yáng).智能輸液監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].南方醫(yī)科大學(xué),2018.[9]周鵬程,周芃芃,張振炎,胡曉珍.自動(dòng)換瓶輸液機(jī)的研制[J].機(jī)械工程師,2018(05):26-27+32.[10]劉美娟,張琦,穆遠(yuǎn)威.基于HX711的高精度電子秤的設(shè)計(jì)[J].信息通信,2017(01):142-144.[11].Transfusionmonitoring:carepracticeanalysisinapublicteachinghospital[J].Einstein,2016,14(1).[12]張爭(zhēng)剛,熊剛.基于單片機(jī)的多功能電子秤設(shè)計(jì)[J].機(jī)械與電子,2016,34(11):58-61.[13]吳瑋瑋.基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械與電子,2016,34(05):46-48+54.[14]楊清志,張喜紅.基于STC89C52輸液監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,15(06):51-54.[15]楊進(jìn)寶,汪魯才.稱重傳感器非線性誤差自適應(yīng)補(bǔ)償方法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2011(16):246-249.[16]劉瑋,沈穎惠,米明,張文翔,吳斌,鄒進(jìn).醫(yī)用輸液自動(dòng)換瓶裝置的市場(chǎng)需求調(diào)查及分析[J].岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,30(02):81-83.[17]王小娟.基于HX711數(shù)顯稱重儀的設(shè)計(jì)[J].武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,14(01):36-38.[18]李小龍,郭佑民,陳鵬,馬超.一種高精度電子秤的設(shè)計(jì)[J].電子世界,2014(19):2-2.[19]中國成“一年百億瓶輸液大國”引爭(zhēng)議[J].中國醫(yī)院院長,2013(19):19.[20]楊光偉.一種新型智能輸液監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制[D].南京航空航天大學(xué),2012.[21]程玲,呂寧.液晶顯示電子秤的設(shè)計(jì)[J].科技信息,2011(03):481-481.[22]朱義.中國大輸液產(chǎn)業(yè)宏觀環(huán)境及行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展的研究[D].浙江工業(yè)大學(xué),2011.[23]葛東旭,杜政道.基于應(yīng)變片的電子秤實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界,2014(15):150-151.[24]李寶軍,關(guān)小宏,張紅,盛薇.靜脈輸液過程中的技巧[J].現(xiàn)代護(hù)理,2006(06):509-510.[25]梁小潔,張薇,羅重陽,馬驍.基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2018(4):4-4.

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Delay_ms(500);P10=1;P11=1;P12=1;P13=0;break;}//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)case4:{ P10=0;P11=0;P12=0;P13=0; Delay_ms(500);P10=1;P11=1;P12=0;P13=1;break;}//電機(jī)1剎車，電機(jī)2反轉(zhuǎn)case5:{ P10=0;P11=0;P12=0;P13=0; Delay_ms(500);P10=1;P11=1;P12=1;P13=1;break;}//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車}}voidmain(){//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//升降方向初始化while(1){kaiguang=1if(kaiguang==0)//檢測(cè)開關(guān)是否按下{break;}}dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){jjkg1=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==1)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//旋轉(zhuǎn)方向初始化dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)jjkg2=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)while(1){jjkg2=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==1)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否觸發(fā){break;}}TMOD=0X01;ET0=1;EA=1;TH0=0;TL0=0;//計(jì)時(shí)器設(shè)置while(1){TR0=1;TH0=0;TL0=0;T=0;N=0;//開始計(jì)時(shí)while(1){jjkg2=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==1)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否二次觸發(fā){break;}}TR0=0;//停止計(jì)時(shí)T=TH0*256+TL0+65536*N;//T是總時(shí)間ms if(T<2000)//檢查二次觸發(fā)時(shí)間是否在2s內(nèi){ dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車break;} T=0;}//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//提示輸液開始fengmingqi=1;Delay_ms(2000);//蜂鳴器響2秒fengmingqi=0;//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//消毒程序dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){jjkg1=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==1)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//輸液器對(duì)準(zhǔn)第一瓶dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)while(1){jjkg2=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==1)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//插針過程dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){jjkg1=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==1)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//輸液過程Weight_duibi=Weight_Shiwu[1];if(Weight_Shiwu[1]>500)//如果輸液瓶1重量>500克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[1]>470)//當(dāng)輸液量達(dá)到470克，停止輸液{break;}}}elseif(Weight_Shiwu[1]>250)//如果輸液瓶1重量>250克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[1]>220)//當(dāng)輸液量達(dá)到220克，停止輸液{break;}}}elseif(Weight_Shiwu[1]>100)//如果輸液瓶1重量>100克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[1]>80)//當(dāng)輸液量達(dá)到>80克，停止輸液{break;}}}//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//拔針流程dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//消毒瓶對(duì)準(zhǔn)第二瓶dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)while(1){jjkg2=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==1)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//消毒程序dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){jjkg1=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==1)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//輸液器對(duì)準(zhǔn)第二瓶dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)while(1){jjkg2=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg2==1)//檢測(cè)接近開關(guān)2開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//插針過程dianji(1);//電機(jī)1正轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車while(1){jjkg1=0;Delay_ms(5);//延時(shí)防止信號(hào)波動(dòng)if(jjkg1==1)//檢測(cè)接近開關(guān)1開關(guān)是否觸發(fā){break;}}dianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//輸液過程Weight_duibi=Weight_Shiwu[2];if(Weight_Shiwu[2]>500)//如果輸液瓶2重量>500克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[2]>470)//當(dāng)輸液量達(dá)到470克，停止輸液{break;}}}elseif(Weight_Shiwu[2]>250)//如果輸液瓶2重量>250克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[2]>220)//當(dāng)輸液量達(dá)到220克，停止輸液{break;}}}elseif(Weight_Shiwu[2]>100)//如果輸液瓶2重量>100克{(lán)while(1){if(Weight_duibi-Weight_Shiwu[2]>80)//當(dāng)輸液量達(dá)到80克，停止輸液{break;}}}//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//拔針流程dianji(2);//電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)2剎車Delay_ms(4000);//電機(jī)下降4sdianji(5);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2剎車//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//消毒瓶對(duì)準(zhǔn)第三瓶dianji(3);//電機(jī)1剎車，電機(jī)2正轉(zhuǎn)while(1){j