基于STM32的點滴結(jié)束提示與呼叫系統(tǒng)設(shè)計

基于STM32的點滴結(jié)束提示與呼叫系統(tǒng)設(shè)計摘要在日常生活中，輸液時病患可能因為一時沒注意或者生病狀態(tài)不佳無法及時關(guān)注到藥液余量產(chǎn)生危險，或者在病患較多而醫(yī)生相對較少時，醫(yī)生無法及時兼顧到每一個病人的藥液余量導(dǎo)致病患血液回流，甚至導(dǎo)致滾針使病患局部腫脹疼痛等一系列嚴重問題。通過對醫(yī)院醫(yī)護人員的實際需要及工作環(huán)境進行分析，設(shè)計一款能夠在輸液結(jié)束時及時報警提示與呼叫系統(tǒng)是非常有必要的并且有意義的。本文是一種基于STM32單片機使用紅外對管、DS18B20溫度傳感器、蜂鳴器模塊、OLED顯示屏模塊與NRF24L0無線通信模塊設(shè)計，可以實現(xiàn)輸液結(jié)束及時提示報警和主動呼叫的功能。經(jīng)實驗驗證，該系統(tǒng)設(shè)計具有一定的使用價值。關(guān)鍵詞：紅外對管；溫度傳感器；STM32單片機；提示與呼叫

目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 第1章緒論研究目的及意義隨著我們的醫(yī)療水平不斷提高,越來越多智能的醫(yī)療器材進入了我們的視野。在日常生活中，輸液就是我們在生病時很常見的事情,前往診所、社區(qū)康復(fù)中心輸液時，如果輸液裝置沒有點滴結(jié)束報警功能，醫(yī)護人員需要不斷地檢查輸液袋中的藥液是否用完，這會浪費醫(yī)護人員的時間和精力，并可能導(dǎo)致藥液過量或不足的情況，從而對患者造成危害。輸液結(jié)束提示與呼叫系統(tǒng)可以減輕醫(yī)護人員的工作負擔，幫助他們更好地關(guān)注患者的狀況。現(xiàn)在,如果有了點滴輸液結(jié)束提示與呼叫系統(tǒng),這將會是病患和醫(yī)護人員的好助手。通過對輸液點滴情況的分析，本文設(shè)計的設(shè)備符合以下幾個要求：①能夠檢測點滴液體的有無；②精準檢測點滴液體溫度；③能夠主動做出告警與主動呼叫的聲音提示。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2018年，朱多佳、胡欣宇在《基于紅外傳感器的智能輸液報警系統(tǒng)》論文中提出基于紅外傳感器的智能輸液報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為微處理器。系統(tǒng)通過集成紅外傳感器模塊和無線通信模塊，實現(xiàn)了對液體流速的精確控制和實時顯示功能。當檢測到無液體流動時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警，并阻斷液體的流動。此外，該系統(tǒng)還能夠進行回血檢測，提供更全面的輸液監(jiān)測功能。2021年，施嘯、史雷萌、胡威在《基于NRF24L01的智能點滴輸液報警器系統(tǒng)設(shè)計》中提出該系統(tǒng)會在檢測到輸液空瓶時啟動警示燈，同時將警報信息傳送至護士工作站。工作站內(nèi)的LCD屏將顯示報警位置，并通過語音播報方式提醒醫(yī)護人員。這樣的設(shè)計可以實現(xiàn)及時而準確地通知醫(yī)護人員更換輸液藥瓶，而不會打擾病患正常休息。2022年韋栗、張啟龍、易攀在《基于STM32單片機智慧家居監(jiān)控系統(tǒng)》論文中介紹了他們的研究成果，成功地設(shè)計并實現(xiàn)了基于STM32F1系列的智慧家居系統(tǒng)。在論文中，詳細介紹了該系統(tǒng)的整體設(shè)計、硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計，并通過實驗進行了驗證，證明了系統(tǒng)的可行性。該系統(tǒng)集成了溫濕度傳感器、煙霧傳感器、液晶顯示模塊和風(fēng)扇，通過協(xié)同工作實現(xiàn)了自動控制和手動控制家居環(huán)境監(jiān)測功能。這一研究為智能家居的發(fā)展提供了有價值的參考。2022年，劉小濱、劉寅、沈文浩在《基于STM32單片機的環(huán)境溫/濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計》中介紹了他們所設(shè)計的一款基于STM32單片機的智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心是STM32F103C8T6微控制器，通過多種傳感器模塊采集環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度和光照等。通過ESP8266Wi-Fi模塊與智能手機APP相連接，實現(xiàn)對家居環(huán)境的智能監(jiān)測和控制。在系統(tǒng)中，他們采用了DHT11溫濕度傳感器模塊，以更準確地獲取環(huán)境的溫濕度信息。該智能家居系統(tǒng)旨在提高家居環(huán)境的舒適性和安全性，滿足人們對智能家居的需求。2022年，張釗、孟紫騰、劉華宇、雷遠在《基于STM32的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計》一文中提到在系統(tǒng)中，首先利用AD590溫度傳感器來采集溫度信號。AD590內(nèi)部將溫度信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出，然后通過一個采樣電阻將該電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。接下來，系統(tǒng)將電壓信號輸入濾波放大電路進行放大處理，隨后將其傳送至STM32的ADC進行處理，從而獲取溫度數(shù)據(jù)。2011年，DraganaOros，MarkoPen?i?，Jovan?ulc，Maja?avi?，StevanStankovski，GordanaOstoji?和OliveraIvanov在《SmartIntravenousInfusionDosingSystem》文中介紹了一種智能靜脈輸液給藥系統(tǒng)，用于檢測、發(fā)出信號和監(jiān)測遠程位置的靜脈輸液瓶中的液體。它包括傳感和計算層用于檢測和發(fā)送靜脈注射瓶中液位的信號系統(tǒng)以及用于調(diào)節(jié)和關(guān)閉輸液流的系統(tǒng)，通信層系統(tǒng)的硬件部分和客戶端之間的無線信息交換，以及用戶層實時監(jiān)控和可視化遠程位置的治療接收。所有層都是模塊化的，允許整個系統(tǒng)的升級。所提出的系統(tǒng)提醒醫(yī)務(wù)人員持續(xù)及時地更換靜脈注射瓶。2018年，CatherineSchuster;，RachelR.Vitoux在《MethodologyforEnsuringAccuracyandValidityofInfusionPumpAlarmData》一文中提到輸液泵報警內(nèi)容需要包括輸液完成、電池電量低、輸液管堵塞、管路中的空氣等，以及各項警報的準確性。主要研究內(nèi)容本文圍繞診所、社區(qū)康復(fù)中心打點滴時的需求進行設(shè)計，主要設(shè)計一個點滴結(jié)束警報與主動呼叫系統(tǒng)?；赟TM32單片機通過紅外對管傳感器、溫度傳感器對輸液管內(nèi)液體進行檢測，并通過兩個按鍵區(qū)分出兩路主動呼叫按鈕，通過無線模塊發(fā)送與接受數(shù)據(jù)，通過蜂鳴器與顯示屏發(fā)出警報和呼叫信息的設(shè)計，實現(xiàn)的成果為實物，并通過測試并運行。該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有：1.點滴液體檢測，防止輸液管無點滴液體，長時間輸空瓶；2.溫度檢測,防止點滴溫度不宜造成患者受傷，便于護士及時采取措施；3.警報與呼叫提醒，及時做出告警與主動呼叫的聲音提示。第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計基于STM32單片機通過紅外對管傳感器、溫度傳感器對輸液管內(nèi)液體進行檢測，并通過兩個按鍵區(qū)分出兩路主動呼叫按鈕，通過無線模塊發(fā)送與接受數(shù)據(jù)，通過蜂鳴器與顯示屏發(fā)出警報和呼叫信息的設(shè)計。圖2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖2.2單片機型號選擇方案一：C51系列單片機廣泛于各種嵌入式系統(tǒng)，具有簡單易學(xué)、功耗低、成本效率高等優(yōu)點，但同時其缺點也顯而易見，它的處理能力較低，儲存器過小，架構(gòu)老舊缺少一些現(xiàn)代處理器的特性和功能，開發(fā)使用匯編語言較復(fù)雜且周期較長，可拓展性較差。方案二：STM32系列單片機具有處理能力強大可以處理復(fù)雜的任務(wù)和大量的數(shù)據(jù)；它集成了豐富的外設(shè)，包括通用輸入/輸出端口（GPIO）、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）、定時器、串行通信接口（UART、SPI、I2C）等；STM32單片機系列提供了多種型號和封裝選項，以滿足不同應(yīng)用的需求。從低功耗型到高性能型，從小封裝到大封裝，都可以根據(jù)具體的要求選擇到合適的單片機型號；STM32單片機還具有豐富的開發(fā)工具和資源，包括集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、編譯器、調(diào)試器、參考文檔、應(yīng)用筆記等，又因為應(yīng)用廣泛還有很多社區(qū)和論壇可以獲取技術(shù)支持和交流經(jīng)驗。對比：STM32相較于C51系列單片機具有更強大的處理能力和運算速度，它能夠處理更復(fù)雜的任務(wù)和大量的數(shù)據(jù)；STM32單片機集成了豐富的外設(shè)，這使得連接和控制外部設(shè)備更加便捷。此外，STM32單片機還提供了豐富的封裝和型號選擇，可以滿足不同應(yīng)用的需求；STM32單片機有完善的開發(fā)工具和資源支持，以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。這使得它成為開發(fā)復(fù)雜應(yīng)用的理想選擇，并滿足項目的需求。因此本設(shè)計選用更優(yōu)的方案二STM32系列單片機作為主控。圖2.2STM32F103C8T6實物圖本設(shè)計采用STM32F103C8T6作為主控。STM32F103C8T6是由意法半導(dǎo)體集團基于STM32系列ARMCortex-M3內(nèi)核開發(fā)的一款具有64KB的程序存儲器的32位微控制器。該單片機屬于STM32系列中32位的微控制器，其程序存儲器的內(nèi)存為64KB，最大運行主頻可達到72MHz且內(nèi)置高速Flash存儲器，提供了高性能的計算能力和存儲能力，并且具有豐富的外圍設(shè)備，例如：PWM、DMA、ADC、UART、SPI等，工作電壓范圍為2V至3.6V,工作環(huán)境溫度范圍為-40℃~85℃環(huán)境溫度。STM32系列單片機是一款高性能、低功耗、易于開發(fā)且外設(shè)豐富的系列單片機。此系列單片機常用于要求低成本、高性能和低功耗的嵌入式應(yīng)用器材，其在功耗和集成方面同樣展現(xiàn)出優(yōu)秀的性能。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單和豐富便捷的開發(fā)工具并且結(jié)合了強大的功能性，在行業(yè)中非常受歡迎。本設(shè)計采用的STM32單片機如圖2.3。圖2.3STM32F103C8T6引腳圖

第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計系統(tǒng)的電路設(shè)計在電路設(shè)計中，根據(jù)對系統(tǒng)的功能需求分析，可以確定系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)為：將單片機作為核心器件，通過IO口與各種外圍元器件連接進行數(shù)據(jù)通信以及控制交互，其中紅外傳感器負責(zé)檢測點滴輸液結(jié)束信號，蜂鳴器負責(zé)發(fā)出報警提示音，而溫度傳感器則實時監(jiān)測點滴的溫度，NRF24L01模塊則負責(zé)將數(shù)據(jù)通過無線的方式傳輸給接收端。另外整個系統(tǒng)采用5V供電，這確保了使用者的用電安全，防止出現(xiàn)漏電導(dǎo)致的意外情況。整個系統(tǒng)的聯(lián)動配合實現(xiàn)了我們需要的功能。圖3.1總體電路原理圖紅外對管紅外對管是一種短距離視覺傳感器，是由一個紅外線發(fā)射管和一個紅外線接收管共同組成，通常用于機器人導(dǎo)航。紅外對管的工作原理是，在紅外線發(fā)射管激發(fā)出的一束紅外線被目標物體反射后，紅外線接收管可以接收到反射的紅外線，因此生成一個電信號。目前紅外對管在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外發(fā)射管是基于半導(dǎo)體材料中的PN結(jié)和電流控制機制。通過注入和復(fù)合過程，將電能轉(zhuǎn)換為紅外輻射能量，并通過調(diào)節(jié)電流來控制輻射強度。這使得紅外發(fā)射管成為一種有效的紅外光源。紅外線接收管是基于紅外輻射的光電效應(yīng)。通過光子與半導(dǎo)體材料中的電子相互作用，產(chǎn)生自由載流子并在電場作用下漂移，最終導(dǎo)致電流輸出。這使得紅外線接收管能夠接收和轉(zhuǎn)換紅外輻射信號，對電流具有單向?qū)ㄐ?，因此工作時需對其施加反向電壓。無紅外線光照時，有很小的飽和反向漏電流（即暗電流）。此時紅外線接收管無法導(dǎo)通。當有紅外線光照時，飽和反向漏電流馬上增加，形成光電流，在一定的范圍內(nèi)它隨著入射光強度的增大而增大。并且紅外線接收管的功能不受可見光線的干擾，感光面積較大，靈敏度較高，一般只對紅外線有反應(yīng)。圖3.2紅外對管原理圖DS18B20溫度傳感器DS18B20用于采集環(huán)境溫度，其輸出為數(shù)字信號，測量結(jié)果采用串行方式傳送9至12位數(shù)字量，其測溫范圍寬，可達到-55℃至+125℃，測溫誤差低，無需任何外圍電路。DS18B20溫度傳感器的工作電壓范圍在3V至5.5V之間，其和單片機之間僅需一條口線即可進行雙向通信。溫度采集電路采用DS18B20三線接線方式，在電路中，總共設(shè)計有兩路溫度傳感器，他們分別和單片機的PB14與PB15連接，通信方式采用的是單總線串行協(xié)議。DS18B20紅外測溫模組原理圖如下圖：圖3.3DS18B20紅外測溫傳感器原理圖有源蜂鳴器模塊有源蜂鳴器是通過內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的振蕩信號，經(jīng)過音頻放大器放大后，驅(qū)動揚聲器產(chǎn)生可聽到的聲音。通過外部的控制信號，可以激活或停止聲音的發(fā)生。這使得有源蜂鳴器成為一種方便、集成化的聲音發(fā)生器，在各種電子設(shè)備和系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，例如：警報器、電子鐘、電子游戲等。圖3.4有源蜂鳴器模塊原理圖OLED顯示屏模塊顯示屏使用0.96寸OLED顯示屏，是一款采用SSD1315主控設(shè)計的自發(fā)光式的LED點陣顯示的屏幕，使用的OLED技術(shù)具有SPI和I2C通信支持來顯示數(shù)據(jù)。它同時支持3V到5V的電壓，但3.3V的顯示效果最佳。這種屏的特點是功耗低，亮度高，顯示效果好。OLED顯示屏原理圖如下圖。圖3.5OLED顯示屏模組原理圖NRF24L01無線通信接口電路模塊無線通信接口采用SPI協(xié)議通信，在電路中，單片機的PB1負責(zé)接收NRF24L01無線模塊的中斷信號，PB0則接NRF24L01無線模塊的數(shù)據(jù)輸入引腳，在接下來的程序設(shè)計中將借助這個引腳把數(shù)據(jù)傳送給NRF24L01無線模塊；PA7接的是NRF24L01無線模塊的片選控制引腳，這個引腳標記SPI接口傳輸是否屬于該SPI設(shè)備。NRF24L01無線通信接口電路原理圖如圖3.6。圖3.6NRF24L01無線通信接口電路原理圖按鍵模塊電路設(shè)計按鍵模塊采用微動按鍵開關(guān)。按下按鍵時，按鍵內(nèi)部的接點接觸，形成一個電路連接。這將使電流從電源引腳通過按鍵模塊流過，通過連接引腳將按鍵狀態(tài)傳遞給其他電路或設(shè)備可以是一個數(shù)字信號或模擬信號，具有靈敏度高、導(dǎo)電性強、電絕緣性好的特點。按鍵模塊電路原理圖如圖3.7.圖3.7按鍵模塊電路原理圖主控制電路設(shè)計主控制電路可以細化為六個部分，分別是主控芯片，啟動電路，電源電路，下載電路，復(fù)位電路，時鐘電路。第一部分主控芯片：負責(zé)程序的執(zhí)行。第二部分啟動電路：負責(zé)了決定單片機上電后從什么位置獲取指令，因此也可以看著它決定了單片機上電后從什么位置啟動程序。第三部分復(fù)位電路：主控芯片本身只負責(zé)對代碼的執(zhí)行，當處于上電初始階段時，本文希望程序從第一行指令開始執(zhí)行，這就依賴于復(fù)位電路在上電時的復(fù)位信號了，在電路中，電阻R1和C6構(gòu)成上電自動低電平的復(fù)位電路。第四部分電源電路：由于STM32F103這款芯片工作電壓需要使用3.3V供電，為了供電方便，因此采用LDO線性穩(wěn)壓芯片將5V降到3.3V。第五部分下載電路：當我們編寫好程序代碼之后，需要對單片機進行燒錄，只有進行燒錄，才可以將我們設(shè)計的程序存儲到單片機的內(nèi)部存儲中供單片機讀取。另外為了便于程序的調(diào)試，有時還需要在線單步調(diào)試，因此在本設(shè)計中，系統(tǒng)使用SWD接口（PA14和PA13）作為程序下載端口與調(diào)試端口使用。第六部分時鐘電路：時鐘是單片機的心跳，精準的為單片機提供運行時所需要的節(jié)拍信號，單片機的時鐘信號驅(qū)動著代碼的執(zhí)行，因此一個穩(wěn)定的時鐘信號將極大的影響到單片機的工作穩(wěn)定性，在本設(shè)計中，采用了8M的晶振，這個8M晶振將作為單片機的片外高速時鐘，配合片內(nèi)的PLL使得單片機穩(wěn)定運行于72M時鐘。本文最小系統(tǒng)原理圖如圖3.8。圖3.8STM32F103C8T6最小系統(tǒng)原理圖

第4章系統(tǒng)的程序設(shè)計在本系統(tǒng)中，程序的編寫采用的是C語言，而對程序編寫和編譯的工具為KEIL5軟件。系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)整個系統(tǒng)采用分模塊化的設(shè)計思想，根據(jù)這種思想，首先可將程序分為兩個部分，分別是發(fā)送部分與接收部分。1、在發(fā)送部分，本設(shè)計將系統(tǒng)的程序劃分為主程序和若干個不同的子程序。主程序負責(zé)對各種功能子程序調(diào)用配合從而實現(xiàn)整體的功能，而子程序則負責(zé)具體的某些子功能的實現(xiàn)。例如初始化設(shè)備，按鍵掃描，紅外狀態(tài)掃描，無線發(fā)送等2、在接收部分，本設(shè)計同樣將程序劃分為主程序和子程序，這里的主程序負責(zé)對各種子程序的調(diào)用，因此發(fā)送和接收的整體思路相同，不同的是接收端的子程序功能變?yōu)椋簾o線接收，數(shù)據(jù)處理，顯示屏驅(qū)動，按鍵人機交互等。發(fā)送端程序設(shè)計發(fā)送端主程序設(shè)計接收端主程序首先調(diào)用初始化程序，對片內(nèi)的外設(shè)和片外的設(shè)備進行初始化，使得系統(tǒng)準備就緒可以正常運行狀態(tài)，然后程序開始進入主循環(huán)中進行相關(guān)的子程序調(diào)用。溫度讀取子程序設(shè)計溫度讀取程序由DS18B20底層驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換組成，其中底層驅(qū)動程序負責(zé)驅(qū)動DS18B20工作于測溫狀態(tài)，并且通過底層驅(qū)動實現(xiàn)將溫度測量結(jié)果讀取出來，由于溫度傳感器中存儲的是二進制的量化參數(shù)，這個值無法直接被我們使用，因此根據(jù)數(shù)據(jù)格式規(guī)則，我們會進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將二進制值轉(zhuǎn)換為我們便于讀取的數(shù)據(jù)格式。圖4.1溫度讀取程序框圖按鍵掃描程序設(shè)計為了提高程序的運行效率，在本設(shè)計中，采用非阻塞式的按鍵掃描方式讀取按鍵信息，具體為借助定時器中斷間隔每1毫秒進行一次按鍵狀態(tài)讀取，當讀取到對應(yīng)的按鍵按下，則記錄當前的按鍵標號存儲在結(jié)果變量中，然后再在主程序中通過調(diào)用讀取該變量的函數(shù)實現(xiàn)對按鍵的非阻塞掃描。YY圖4.2按鍵掃描程序框圖紅外掃描程序設(shè)計紅外傳感器在未被觸發(fā)時的電平狀態(tài)為高電平，當被觸發(fā)之后，會被置為低電平。根據(jù)這一特性，程序在每次循環(huán)中都進行一次紅外IO端口電平狀態(tài)的掃描，并且把掃描結(jié)果存儲在rt_buf數(shù)組中，便于之后的無線通信中對數(shù)據(jù)進行無線傳輸。

圖4.3紅外掃描程序框圖無線發(fā)送程序設(shè)計無線發(fā)送程序分為三個大的步驟：首先：通過寫寄存器操作將寄存器參數(shù)（這里的寄存器參數(shù)規(guī)定的無線通信的地址、頻率、速率等）寫入到NRF24L01無線通信芯片的內(nèi)部。然后：將系統(tǒng)所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寫入到NRF24L01無線通信芯片的發(fā)送FIFO中，并且寫入后將CE使能信號拉高，之后NRF24L01無線通信芯片即可自動將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送到指定的地址接收端。最后：調(diào)用校驗函數(shù)，將發(fā)送結(jié)果寄存器清零，如果發(fā)送存在溢出（也即是發(fā)送多次失?。?，則清除溢出中斷位。接收端程序的設(shè)計接收端主程序設(shè)計接收端主程序也分為初始化和主循環(huán)兩個部分，其中的接收端初始化部分負責(zé)對外圍模塊以及單片機內(nèi)的IO與外部設(shè)備進行初始化作業(yè)。初始化程序調(diào)用定時器初始化程序，時鐘初始化程序，IO初始化程序，無線通信初始化程序，系統(tǒng)滴答定時器初始化程序等，為接下來的主循環(huán)功能做準備。主循環(huán)中，通過調(diào)用無線接收程序?qū)崿F(xiàn)對發(fā)送端數(shù)據(jù)的接收，并且通過轉(zhuǎn)碼程序?qū)⒂行?shù)據(jù)存儲變量中供其他程序使用；然后主程序會調(diào)用通過控制程序完成對單個點滴監(jiān)測通道的控制；通過調(diào)用系統(tǒng)顯示界面實現(xiàn)人機交互操作以及異常報警；通過調(diào)用按鍵掃描程序?qū)崿F(xiàn)用戶對系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)顯示界面程序設(shè)計系統(tǒng)顯示界面借助view_point變量指向我們當前需要顯示的頁面，在顯示界面中，根據(jù)我們設(shè)定的參數(shù)，顯示與之相對應(yīng)的信息，這些信息包括溫度，點滴結(jié)束、通道編號，是否呼叫護士等信息。其中，溫度、點滴結(jié)束和呼叫護士的信息由遠程無線發(fā)送過來，由本程序的按鍵掃描程序負責(zé)對數(shù)據(jù)狀態(tài)進行復(fù)位。按鍵掃描程序設(shè)計為了提高程序的運行效率，接收端的按鍵掃描采用和發(fā)送端的掃描方式一樣的非阻塞式掃描方式讀取按鍵信息，具體流程同4.2.3。系統(tǒng)顯示驅(qū)動程序設(shè)計顯示驅(qū)動采用IIC接口實現(xiàn)，在系統(tǒng)顯示界面程序中完成了對頁面內(nèi)容的繪制，而這些繪制的信息只是暫時存儲在了單片機內(nèi)部，還需要通過OLED_Refresh()函數(shù)將緩存的顯示信息寫入到OLED顯示屏的內(nèi)容，這個寫入的過程就是我們實現(xiàn)對顯示屏的驅(qū)動過程，整個過程如圖4.4所示：圖4.4顯示驅(qū)動流程圖無線接收程序由于無線接收模塊在初始化階段已設(shè)置為了接收模式，在主程序中，調(diào)用數(shù)據(jù)接收程序，從而控制單片機的IO口通過SPI接口讀取NRF24L01模塊的數(shù)據(jù)狀態(tài)寄存器，獲取當前工作狀態(tài)，如果接收完成中斷的標志變成了1則說明接收到了新的數(shù)據(jù)，此時可以立即讀取NRF24L01的接收FIFO存儲器,然后在對狀態(tài)寄存器進行清零操作。

圖4.5無線接收程序流程圖本章總結(jié)在本章中，本系統(tǒng)將程序分為了兩大部分，這兩大部分分別負責(zé)接收端和發(fā)送端的邏輯處理，最終通過統(tǒng)一的收發(fā)數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)對接，完成系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。

第5章系統(tǒng)測試系統(tǒng)實物圖圖5.1系統(tǒng)完整實物圖硬件功能參數(shù)調(diào)試組裝測試在進行系統(tǒng)的組裝焊接過程中，我們首先需要確保系統(tǒng)硬件電路工作中無短路和虛焊的問題，這些問題如若不事先排除，則會直接影響到我們接下來對功能的測試，因此在進行功能測試前，我們需要先對各關(guān)鍵電源點進行測試，以下是測試流程：首先準備一個萬用表，并且把萬用表打到電壓20V擋位，將黑表筆接在發(fā)送端主控制電路的公共接地端。其次，使用USB數(shù)據(jù)線對插入到我們主控制板的USB口。使用紅表筆分別接在電路的5V接口和3.3V接口處。通過測量得到5V接口的電壓為5.04V，而3.3V口的電壓為3.23V,因此我們可以判斷該電路的供電正常，通過上述測量可以判斷供電正常，電源穩(wěn)定。再將萬用表的黑表筆接在接收端主控制電路的公共接地端，然后重復(fù)上述操作，得到5V接口的電壓和3.3V口的電壓都正常，因此可進行下一步測試。溫度采集功能測試溫度采集功能主要驗證溫度采集的準確性和實時性，具體工作流程如下：準備多杯不同溫度的水和溫度計，通過將溫度傳感器放入不同溫度的水下，并持續(xù)5秒以上讀數(shù)，同時用標準的溫度計讀取水溫，對比采集到的數(shù)據(jù)的誤差的情況,得到下表：表5.SEQ表格\*ARABIC\s11溫度傳感器1測量結(jié)果水杯測量值實際值誤差A(yù)B35.335.20.1C40.540.50表5.SEQ表格\*ARABIC\s12溫度傳感器2測量結(jié)果水杯測量值實際值誤差A(yù)022.122.1B035.235.2C040.540.5通過上述現(xiàn)象，我們分析有兩種可能：1、溫度傳感器2的接線存在異常，可能接觸不良。2、溫度傳感器損壞。根據(jù)上述兩種猜想，我們首先對傳感器2的引腳進行了清理，清理過程中觸碰到溫度傳感器，發(fā)現(xiàn)溫度傳感器發(fā)熱嚴重，溫度過高。因此猜想是否存在線路接錯的情況，通過排查，我們發(fā)現(xiàn)正負極被反接，重新更換了一個新的傳感器溫度并且糾正接線的線序，再次工作后采集數(shù)據(jù)正常，新測量數(shù)據(jù)結(jié)果如下：表5.SEQ表格\*ARABIC\s13溫度傳感器2測量結(jié)果：水杯測量值實際值誤差A(yù)B35.235.20C40.640.50.1圖5.2溫度采集功能測試圖無線通信功能測試無線功能測試主要測試傳輸?shù)姆€(wěn)定性、傳輸?shù)臏蚀_性和傳輸?shù)膶崟r性三個方面。為此我們設(shè)計了以下測試流程：1、首先，我們將發(fā)送端和接收端相隔一段距離，然后對兩塊電路板進上電，等待30秒左右待系統(tǒng)工作穩(wěn)定。2、然后我們在發(fā)送端按下呼叫護士的按鍵，同時讓同學(xué)幫忙觀察接收端的現(xiàn)象，通過觀察發(fā)現(xiàn)沖按下呼叫護士按鍵到接收端蜂鳴器發(fā)出報警，中間間隔不超過1秒。因此我們可以知道這個系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸方面的實時性還是非常高的。3、反復(fù)上述過程，發(fā)現(xiàn)每次系統(tǒng)都能很好的響應(yīng)我們的呼叫申請，說明系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃院芨摺?、最后我們在發(fā)送端將溫度傳感器置于不同的溫度下，在接收端查看溫度實時變化，通過現(xiàn)象我們可以看到在接收端可以穩(wěn)定的接收到發(fā)送端測量到的溫度參數(shù)。經(jīng)過以上測試我們就完成了對無線傳輸功能的測試。圖5.3無線功能發(fā)射端測試圖圖5.4無線功能接收端測試圖系統(tǒng)總體功能測試系統(tǒng)總體功能由各個子功能的協(xié)調(diào)組合實現(xiàn)，因此當準確確認了幾個比較復(fù)雜的功能可以穩(wěn)定工作之后，才可以開始進行系統(tǒng)總體功能的測試，測試流程如下：1、對系統(tǒng)接收和發(fā)送端進行功能，待穩(wěn)定工作后觀察接收端的顯示屏顯示的信息；圖5.5接收端待機工作測試圖2、在接收端設(shè)置開啟通道1，然后在屏幕上可以看到通道一的溫度值；圖5.6通道1開啟工作測試圖3、控制發(fā)送端通道1觸發(fā)紅外模塊，模擬點滴結(jié)束，同時觀察接收端的現(xiàn)象，可以在接收端上查看到顯示屏顯示通道1點滴結(jié)束，接觸觸發(fā)繼續(xù)測試；圖5.7通道1模擬正在點滴測試圖圖5.8通道1模擬點滴結(jié)束圖4、在發(fā)送端點擊呼叫護士按鍵，可以觀察到接收端的蜂鳴器報警，同時在顯示屏上顯示1通道呼叫護士。接收端點擊接觸呼叫按鍵，可以接觸對方的呼叫。圖5.9通道1呼叫測試圖5、對通道2重復(fù)上述測試，多次反復(fù)測試，確保系統(tǒng)沒有漏洞，則可以認為系統(tǒng)總體功能測試通過。本章小結(jié)在本章中，我們先對各個模塊的功能逐個進行了單獨的測試，驗證了各個模塊工作的穩(wěn)定性和可靠性，之后再對系統(tǒng)總體功能進行整體的測試，最終完善了系統(tǒng)的所有功能。

第6章總結(jié)與展望總結(jié)輸液結(jié)束報警裝置是一種用于醫(yī)療領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，可以幫助醫(yī)生和護士確?；颊咴谳斠浩陂g得到適當?shù)闹委?，并避免液體過量或不足導(dǎo)致的健康問題。設(shè)計研究過程中不僅收獲了一些經(jīng)驗，還發(fā)現(xiàn)了許多不足。本文設(shè)計一個輸液結(jié)束報警裝置需要掌握微控制器的使用、傳感器的選擇和應(yīng)用、信號處理和報警機制的設(shè)計等幾個方面的知識。因此，在設(shè)計前需要進行充分的調(diào)研和學(xué)習(xí)，確保自己對相關(guān)知識有深入的理解。然后，還要注意硬件和軟件的兼容性。在設(shè)計硬件和軟件時，需要考慮它們之間的兼容性，確保它們能夠正確地協(xié)同工作。并且在設(shè)計過程中，需要充分考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保系統(tǒng)在各種情況下都能夠正常工作。其次設(shè)計的產(chǎn)品應(yīng)該符合用戶的需求，易于使用和維護，并且應(yīng)該具有良好的用戶界面和人機交互性。最后在設(shè)計完成后，需要進行充分的測試和驗證，確保系統(tǒng)能夠正常且穩(wěn)定地工作，并且能夠滿足本設(shè)計的要求。展望在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)未來智能化的點滴設(shè)備還需要注意以下方面：1、提高傳感器的靈敏度和精度：目前的傳感器技術(shù)仍有提高空間，可以通過改進傳感器材料、結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計等方面來提高其靈敏度和精度，從而提高輸液結(jié)束報警裝置的準確性和可靠性。2、研究更先進的信號處理方法：當前的信號處理方法主要是基于模擬電路和數(shù)字信號處理技術(shù)，未來可以進一步研究更先進的信號處理方法，如機器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)，來提高信號處理的速度和準確性。3、開發(fā)更智能化的報警裝置：未來的報警裝置可以集成更多的智能化功能，如自適應(yīng)調(diào)節(jié)、語音提示、遠程監(jiān)控等，以提高其實用性和便利性。4、進行更全面的實驗驗證：未來需要進行更全面、更嚴謹?shù)膶嶒烌炞C，包括仿真實驗、生物實驗和臨床實驗等，以驗證輸液結(jié)束報警裝置的性能和可行性?？傊斠航Y(jié)束報警裝置是一項重要的醫(yī)療技術(shù)，未來的研究可以進一步提高其準確性、可靠性和實用性，為臨床治療提供更好的支持。

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附錄電路圖:源代碼:#include"temp.h"#include"my.h"#definePINGPIO_Pin_14#defineDs18b20DQ_OUTPBout(14)#defineDs18b20DQ_INPBin(14)voidDs18b20Rst(void);u8Ds18b20Check(void);u8Ds18b20Check(void);u8Ds18b20ReadBit(void); //readonebit;u8Ds18b20ReadByte(void);//readonebyte;voidDs18b20WriteByte(u8dat);voidDs18b20Start(void); //ds1820startconvertu8Ds18b20Init(void);voidDs18b20IO_IN(){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=PIN; //PORTG.11推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);}voidDs18b20IO_OUT(){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=PIN; //PORTG.11推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);}u8Ds18b20Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE); //使能PORTG口時鐘GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=PIN; //PORTG.11推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB,PIN);//輸出1Ds18b20Rst();returnDs18b20Check();}//復(fù)位DS18B20voidDs18b20Rst(void) {Ds18b20IO_OUT();//SETPA0OUTPUTDs18b20DQ_OUT=0;//拉低DQdelay_us(750);//拉低750usDs18b20DQ_OUT=1;//DQ=1delay_us(15);//15US}//等待DS18B20的回應(yīng)//返回1:未檢測到DS18B20的存在//返回0:存在u8Ds18b20Check(void) {u8retry=0;Ds18b20IO_IN();//SETPA0INPUT while(Ds18b20DQ_IN&&retry<200){retry++;delay_us(1);}; if(retry>=200)return1;elseretry=0;while(!Ds18b20DQ_IN&&retry<240){retry++;delay_us(1);};if(retry>=240)return1; return0;}//從DS18B20讀取一個位//返回值：1/0u8Ds18b20ReadBit(void) //readonebit{u8data;Ds18b20IO_OUT();//SETPA0OUTPUTDs18b20DQ_OUT=0;delay_us(2);Ds18b20DQ_OUT=1;Ds18b20IO_IN();//SETPA0INPUTdelay_us(12);if(Ds18b20DQ_IN)data=1;elsedata=0; delay_us(50);returndat