毕业设计（论文）-输液报警器设计.docx

辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第30页输液报警器摘 要静脉输液，也就是日常所说的打点滴或者吊瓶，是现在的医院中特别常用的一种输液方式。但是，静脉输液却离不开护士的手动控制滴速，在输液的过程中，液体的余量多或者少，也是医生和护士需要时不时查看的问题，药液是否输液结束或者说还有多久结束。所以在医护人员短缺而患者又较多的小医院或者高峰期，医护人员相当难以一一应对这么多患者，有时就会造成没法及时的停止输液，使得输液完毕后发生“回血”的现象。回血事小，但是如果置之不理，就有可能造成更大的影响，甚至引发一系列的医疗事故，在这种情况下，输液报警器就成为了输液过程中相当重要的一部分。全套设计加扣 3012250582本设计结合了课题要求以及生活实际所需，用单片机芯片作为核心，利用了红外线感应、蜂鸣器提示、无线传输等技术，解决了静脉输液滴速的检测控制问题。在分析了方案的可行性之后，提出了本输液报警器液滴检测和控制方案的设计。系统包括了系统主控、红外滴速检测、晶体显示、闪灯报警器、无线通讯等不同的单元组成。通过软件程序和电路硬件设计实现了红外滴速检测、蜂鸣闪灯警报、晶体显示等功能，并较为详细的介绍了每一个独立单元的工作原理以及设计方案。为了在医疗领域能有更加优秀的发展空间，我们还对系统的稳定性做出了强化，保证红外线检测设备在受到最小的坏境影响的同时发挥出最大的作用，提高系统的准确性，有效的减少了误报，不报等故障的发生，从而提高了整个系统的性能。关键字：单片机；静脉输液；红外检测；无线传输ABSTRACTIntravenous infusion, also known as intravenous drip or suspension bottle, is now a special commonly used infusion method in hospitals.Intravenous fluids, however, are inseparable from the nurse manual control of the dripping speed, in the process of infusion, the allowance of the liquid more or less, and the doctors and nurses need to view the problem from time to time, whether the end of the infusion solution or how much longer does it take over.So the shortage of medical staff and patients more small hospitals or peak, medical staff is quite difficult to deal with so many patients, sometimes can cause cant timely stop infusion, make h. occur after the infusion.H. small things, but if ignored, it is possible to cause a greater impact, and even cause a series of medical accidents, in this case, the infusion alarm has become a quite important part in the process of infusion.Needs this design combines the subject requirement and actual life, using MCU microcomputer as the core, using the infrared sensor, buzzer hint, wireless transmission technology, solve the problem of controlling the intravenous infusion drip speed detection.After analyzing the feasibility of the scheme, the design of the liquid drop detection and control scheme of the infusion alarm was proposed.The system consists of system master control, infrared drop speed detection, crystal display, flash alarm and wireless communication.Through software program and hardware circuit design has realized the ir drop testing, flash buzzer alarm, crystal display, and other functions, and detailed introduces the working principle of each individual units and the design scheme.In order to in the medical field can have a better development space, we also make the reinforcement to the stability of the system, ensure the infrared detection equipment in the affected by the smallest bad play a biggest role at the same time, improve the accuracy of the system, effectively reduce the false alarm, report not fault, such as to improve the performance of the whole system.Key words: MCU ;intravenous infusion; Infrared detection; Wireless transmission目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1项目简介21.2项目背景31.3输液报警器的发展前景41.4研究的目的及意义41.4.1研究的目的41.4.2研究的意义52 系统原理62.1系统设计原理62.2MCU主控62.2.1简介62.2.2特点62.2.3主要参数72.3红外检测传感器72.3.1检测原理82.3.2主要参数82.4液晶显示92.4.1简介92.4.2显示原理92.4.3主要参数92.5无线传输技术102.5.1简介102.5.2工作原理102.5.3主要特点113 硬件设计123.1系统结构123.2硬件电路123.2.1电源电路设计123.2.2主控电路设计133.2.3无线传输电路设计153.2.4红外检测电路设计173.2.5LCD显示电路设计173.2.6警报提示电路设计184 软件设计204.1程序结构图204.2主机程序设计204.3子程序设计21结 论23致 谢24参考文献25附录A：电路图26附录B：程序271 绪论随着社会现代化进程的步步推进，传统的医疗方式已经面临淘汰，追求安全、智能、高效也成为了现代化人类的必然选择，静脉输液已然成为当今社会医疗方面的一项重要的手段，无论大病小病，许多患者或者医护人员离不开的就是静脉输液，但是人工监视的静脉输液却面临许多问题，而为了解决这些问题，我们的输液报警器也就应运而生。早先的输液报警器检测药滴状况的原理一般都是简单的一种：光电检测触发电路工作，也就是说在瓶底或者滴管上安装所需的设备，借助在没有液滴时产生的电信号，最终传输到单片机达成目标。然而在我们看来，这样的设备不够方便，我们还可以对设备进行简化处理，或者设备的分装，以达到一个终端能控制多个吊瓶的优化处理。首先输液报警器在医院中是的的确确被需要的，它在某方面能为医护人员提供极大的便利并且降低医疗事故发生几率：目前，医院输液往往需要投入大量的人力，需要人们时时刻刻看着输液瓶的余量，一旦出现贻误，甚至有可能出现医疗事故而造成经济损失。通过输液完成之后的报警，可以一定量的解决用肉眼检查输液瓶余量的毛病，尽可能的降低医疗事故发生的可能性，降低了风险。第二，输液报警器能有限的提高护理质量，医护人员一对多护理，工作强度较大，服务质量得不到保证，也极易出错，输液监控系统可完全代替人工监护，能够让我们和蔼可亲的医护人员不用承担太大的工作压力，更加方便护理，从而提高工作服务质量，尽量避免工作时可能犯下的错误；第三，输液报警器为病人和医护人员提供了便利，不仅方便了患者，也方便了医护人员，让更多的病人可以得到更好的护理体验，也让医生远离了可能会发生的一系列医疗纠纷。1.1 项目简介本设计也能提高医院服务的人性化，输液报警器走进大大小小的医院，不仅仅是简单的减轻医护人员工作压力，还能给患者给患者家属行个方便，提高了服务的质量不说，还能提高这家医院在地方的口碑；同时也可以有效地解决医护问题:病人或家人经常看输液瓶,目前的电话手机又不能代替眼睛,病人或者其家属随时都有可能困倦睡着，但是家属又不能离开，甚至有急事都不好离开病人,421的家庭结构不能兼顾,真的没法子好好的休息。在塑料包装上印刷的现有字体对于老年人和眼睛不好的人来说，要看清楚还真不是一件简单的事情,这给患者及其家属带来了巨大的麻烦和精神负担。如果能在医院搭载我们的产品，即时医务人员的短缺,患者家属不必担心不得不陪伴病床的尴尬。家属可以不用形影不离的陪在患者旁边，也在一定程度上体现了对患者家属的关怀，降低患者的紧张度。人工监控时,患者往往要时时刻刻的盯着输液瓶以免不能及时告知医护人员，影响了患者的休息，但是如果有了我们的产品，患者就可以美美的睡上一个好觉，大大减缓了患者的精神压力。在市场前景方面，我们的输液报警器可以说是前途一片光明，要说社会效益，也是不容小觑。在目前“僧多粥少”的医院，一个护士要同时照顾那么多病人可以说是天方夜谭，不堪重负的医护人员可以说是疲惫不堪；同时，家属陪护病人也是绝大多数医院的普遍现象，家属或陪护人所起的作用，就像是一个24小时不中断的监视器，要做到不停地对输液进行肉眼监控，因此就会耽误正常的日常工作，而且一旦出现纰漏，就可能出现因为护理不及时而造成的输液回血，更有甚者，还会引发医疗事故，而解决这一问题的有效方法就是我们的输液报警器。据可靠数据统计，我国仅仅是县市级以上的医院就有就有超过20000家而且这个数据每年都还在不停的增长，一般每家医院的床位都有1000左右，再加上输液治疗在当前社会的普及程度。按每家医院至少需要700个输液报警器。所以我们说输液报警器的前途一片光明也是不无道理的。1.2 项目背景静脉输液这一项技术，源自公元16世纪，经由四百余年的发展，演变出了一个较为完整的理论体系，依然是当今时代最有效、最直接、最常用的诊疗手段之一。在我们日常的生活中，我们常常会在医院遇到行动不方便的或者是需要他人照料的病人；再加上而今频繁发生的地质灾害，比如地震、海啸、火山爆发等。这就给医护人员提出了一个问题，人员不足，器材紧缺，救治场所狭小等问题。静脉输液在医疗界的推行可以说是相当大的提高了治疗效率，但是需要输液的病人数量却相当的多，造成了护士过大的工作压力，万一产生工作上的漏洞，没有及时更换吊瓶，就会伤害病人，严重者甚至会造成医疗事故。有时候，非常病重的病人会要一次性输不一样的药水，现在就是输完一瓶换一瓶，依次输完。这样就要每次都能及时的更换药瓶，这样就极大的影响了护士的效率。不仅不利于护士的操作还不利于病人的精神情况。为了避免这种现象的屡次发生，现在已经有多种输液报警器问市，特别是红外线输液报警器，在安全实用等方面都占据领先位置，但是一些大型的输液报警器价格高昂，结构复杂，所以想要占据大量的市场份额的难度较高，想要在大众医院推广还是有很大的难度。但是我们这个输液报警器和他相比却有着相当大的优势，比如说成本更加低廉，结构更加简单，如果加大推广的力度，甚至可以成为医用输液报警器的首选。本装置利用了无线模块，实现了装置的分装，解决了报警器大型化不方便使用的问题；在蜂鸣器警报的同时LCD显示器也会显示相应床位号，更好的警示医护人员，方便医护人员和患者之间的一对一甚至是一对多的护理。让护士医生在一定的时间内能为更多的病人服务，达成了为医护人员减负的目的，也就绝对能减少医疗事故发生的数量，增加了输液时的安全系数。1.3 输液报警器的发展前景我们设计出的输液报警器的市场前景可以说是相当广阔。而在医院，往往病人的人数是绝对大于医生护士的人数的，在一些省市级别的大型医院中，就会出现多个病人归属于一个护士的名下的情况，这也就会给医院的医生护士带来相当大的工作压力；而且在医院中一般都会有一个家属陪同就医的情况，在患者进行输液治疗的时候，就需要家属经常去看输液瓶中药液的余量，就占用了正常的休息时间，影响正常的工作学习。再加上有可能引发的“回血”现象，严重还会导致医疗事故的发生。正是为了解决这些问题，我们才有了研究输液报警器的设想。据可靠数据统计，我国仅仅是县市级以上的医院就有就有超过20000家而且这个数据每年都还在不停的增长，一般每家医院的床位都有1000左右，再加上输液治疗在当前社会的普及程度。按每家医院至少需要700个输液报警器。所以我们说输液报警器的前途一片光明也是不无道理的。1.4 研究的目的及意义1.4.1 研究的目的当今输液在世界医疗体系之中占据主要地位，在输液过程中为避免不必要的麻烦，对病患造成不必的影响，或者避免医疗事故的发生，都需要一个有效的解决问题的方法或者途径。目前市面上有且仅有的报警器，没有实现简便化，普及化，高效化，所以在日常生活中的医院诊所并不常见。为什么要研究输液报警器？相信这些问题就是我们研究的目的了。1.4.2 研究的意义作为一项常规医疗手段，需要输液的患者在医院中占比是相当的大，但是大部分医院的医护人员是有限的，医护人员难以在对患者进行一对一“盯梢”，就会造成有的患者可能无法及时停止输液，造成“回血”等现象。为了防止或减少这些现象的发生，我们的研究便应运而生，无线声光报警器，不仅能在输液完毕时及时提醒护士，还设置了手动按钮，护士医生随叫随到，让护士医生在一定的时间内能为更多的病人服务，达成了为医护人员减负的目的，也就绝对能减少医疗事故发生的数量，增加了输液时的安全系数。这种输液报警器能在各大小医院诊所普及，一定能有较好的社会效益和广阔的市场前景。2 系统原理2.1 系统设计原理本设计结合了生活实际所需，根据当前医院的医疗设备的使用情况与人员的配置，把STC89C52单片机芯片作为主控芯片，使用NRF24L01无线通讯模块进行主机和从机的无线通讯，通过红外传感器进行对液滴的检测，主机通过液晶显示屏显示当前每一个病人液滴的状态，检测结果通过蜂鸣器进行声音提醒，病人有特殊情况也可以通过按键提醒的方式给护士发送消息，完成液滴检测报警，完善医院的医护设备，优化观察病人状态的方式。具体结构如下：2.2 MCU主控本输液报警器主机和从机均采用采用51系列单片机作为主控，具体型号为STC89C52。与其他类型主控相比STC89C52单片机具有价格低廉、便于操控等优点。2.2.1 简介其作为STC系列中的一款低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，STC89C52单片机具备了8K在系统可编程闪存。在经典的MCS-51内核的基础上，进行了改良和加强，加入了许多传统的51单片机没有的功能。同时在芯片这一方面，STC89C52单片机智能的8位CPU和系统可编程闪存，使STC89C52能为很多的嵌入式控制应用系统提供高灵活性和超高效的解决方案。2.2.2 特点STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许运行内存、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，运行内存中的内容被保存，振荡器被冻结，单片机的一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选2。STC89C52的8通用I/O口（32个）在其复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻3。STC89C52无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。2.2.3 主要参数表格 2.1 STC89C52主要参数名称性能储存容量8KB的闪存/512B运行内存I/O32位内置复位4KBEEPROM和MAX810复位电路定时器3个16位定时器/计数器外部中断4路工作电压2.0V3.8V（3V）/3.3V5.5V（5V）工作频率040MHz，最大48MHz封装PDIP工作温度-40+85其他功能EEPROM看门狗2.3 红外检测传感器红外检测传感实现控制的原理是：把有一定强度的光信号的变化转换成电信号的变化。SPC357NT对射式红外检测传感器就是我们的输液报警器所使用的红外传感器。SPC357NT每时每刻对液滴进行检测。利用被检测物体对红外光束的遮挡或者反射、折射来，由同步回路选通而检测输液液滴的有无，从而判断输液是否已经结束。2.3.1 检测原理红外检测传感器由瞄准镜、镜片以及一些指示灯几部分组成。检测原理就是一个利用LED灯发射经由处理过的红外光线，由接收器接收。如果发射出去的红外光线被遮挡，便发出信号。发射出去后形成一道光束。这种光线发射频率高达1000发每秒，是像脉搏一样的形态，所以就无法传送到很远的距离去。一旦检测器的红外光线在对液滴的检测发生了异常时，就会发出信号。这种红外检测装置往往都是成双成对的：其中的一个用于发射红外线，另外一个则用于接收。红外线发射出去之后，一旦接收信号发生变化。系统就要开始相应，要在最短的时间做出响应，才能保证不会出现错误信号；当然现在的输液报警器所搭载的红外线检测装置的相应时间也是能做到相当的短的，一滴液体的宽度约为12毫米，则最短遮断时间也不会长，约在12ms之间。2.3.2 主要参数表格 2.2 SPC357NT主要参数名称性能感应距离2-30cm感应方式光速遮断(红外)工作电压DC5V工作电流发射（20mA）接收（10mA）输出方式高低电平NPN常开输出电流70mA（可直接驱动继电器）发射角度5接收角度10响应时间2ms工作温度-1060工作环境室内（不防水）外形尺寸长21mm宽11mm高6mm线长30cm工作寿命50000小时2.4 液晶显示显示器是一个系统中用来显示数据和一些其他信息的重要部分，我们无法从没有显示器的系统中获取许多重要的内容，就会导致在操作这个系统的过程中平白遇到更多的问题和瓶颈，由此可见，作为系统的重要的组成部分，显示器可谓是极其重要的。本输液报警器采用LCD1602液晶显示器作为主机参数显示器件，具体介绍如下。2.4.1 简介LCD1602字符型液晶显示器：这种显示器一般被用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD。有两种型别分为有无背光的两种，大部分用的基控制器是HD44780，从厚度比较上来看，带背光的相对于要更加厚实一点，不过带不带背光在实际使用的时候差别也不大。2.4.2 显示原理LCD1602液晶显示器利用液晶的特性，在其显示区域利用电压控制，只要有点，就能显示出画面，就这样，显示器就能显示出我们要的画面。目前的液晶显示器相当的轻薄、在大规模的集成电路之中也能被运用的游刃有余，而今的摄影机、照相机、笔记本电脑、智能手机上都能看见液晶显示器的身影。2.4.3 主要参数表格 2.3 LCD1602主要参数名称性能显示容量162个字符芯片工作电压4.5 5.5V工作电流2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压5.0V字符尺寸2.95 4.35(WH)mm2.5 无线传输技术无线传输就是指利用无线技术来传输我们要的数据。不过有无线传输，也就一定有有线传输，毕竟有线和无线是一一对应的。当今的无线技术正发展的热火朝天，各行各业对无线传输技术的运用也是更加的广泛。就连其衍生品也得到了大众用户的青睐。安装方便、灵活、性价比高已经成为了无线传输技术的关键词，越来越多的行业也开始接触这个技术无线技术，例如公安局的监控中心和路边随处可见的监视器就需要搭载无线传输。无线传输技术也已经在世界各地的各个角落默默的安了家，从乡村到城市、从平原到高山、从海洋到湖泊、从汽车到轮船，可谓是随处可见，得到了广泛的应用。2.5.1 简介新型单片机无线模块RF24L01，工作在2.4GHz2.5GHzISM频段区间。内置了频率合成器、功放器、晶体振荡器等功能模块，最大的优点就是工作能耗特别的低，发射功率-6dBm之时，工作电流也只有9mA;在接收的时候，工作所需要的电流只有特别低的12.3mA，而且还可以在多种低功率的模式下工作，100mw时电流也只有160mA，虽然传输的数据量比不过WIFI，但是在传输距离上比WIFI还要强，不过相比之下是真的节能。因为使用了加强版的ShockBurst技术，可通过程序进行配置输出功率和信道。2.5.2 工作原理首先要把模块调控在发射模式来发射数据，然后就要把接收的地址节点和有效数据写入模块的缓存区，注意这里写入的时候要按照时序从特定的口写入，有的还需要特殊的时间和特殊的方式，比如说TX_PLD必须连续写入，而且要在CSN为低的时候，而TX_ADDR只需要一次性写入就行，之后保持最少10s的CE高电平时间，并且在130s的延迟之后发射数据。如果应答没有接收到，那么就会自动重新发射该数据，如果一直重复没有接收到的，导致重发的次数到达上限，则将MAX_RT置高，TXFIFO中数据保留，从而达成再次重发。最后发射成功时，若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式213。在将模块配置为接收模式时，需要延迟130s使模块进入接收信号的状态。当检测到有效地址和CRC时，就将数据包存储在RXFIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。最终接收信号成功，如果CE变低，则进入空闲模式113。2.5.3 主要特点1) GFSK调制2) 硬件集成OSI链路层3) 具有自动应答和自动再发射功能4) 片内自动生成报头和循环冗余校验码5) 数据传输率为1Mb/s或2Mb/s6) SPI速率为0Mb/s10Mb/s7) 125个频道8) 与其他nRF24系列射频器件相兼容9) QFN20引脚4mm&TImes;4mm封装10) 供电电压为1.9V3.6V11) 传输距离5m3 硬件设计3.1 系统结构如图 3.1是本输液报警器的整体结构。当初始化本系统之后，一般是护士手动控制滴速；分机通过红外装置检测滴管内是否仍有药液，当滴管没有药液或者患者个人意愿想要停止输液按下手动按钮时，分机通过无线装置向单片机发送信息，单片机输出信号控制蜂鸣器发声实现报警；LCD显示器则是负责显示控制标号，以及系统报错时需要复位等情况。图 3.1 系统结构图3.2 硬件电路为便于焊接及调试，减少制作时间及人力成本，本输液报警器主机及从机采用统一电路，实际调试时根据需求焊接对应电路。比如说，要焊接在主机上的是LCD电路和警报警示电路，红外线检测电路则要焊接在丛机上。本输液报警器硬件电路之中有电源电路、主控电路、红外检测电路、无线传输、LCD电路以及警报警示电路。3.2.1 电源电路设计本输液报警器供电电源为5V电源适配器，但无线通讯芯片RF24L01需要3.3V供电，所以就需要做出一个能使得无线供电电路的正常运行的电源电路。具体电路如图 3.2所示：图 3.2 3.3V电源电路这个电源电路的输入电源VCC大小为5V，必须通过电源适配器来做输入。5V电源经过二极管单相导通后产生大小为0.7V的压降，那么输入AMS117电压就应当为4.3V，满足AMS117输入电压要求，经过AMS117降压后得到所需具有3.3V电压的VDD电源。同时电源LED指示灯应当能够正常点亮，表示电源的供电一切正常。图 3.3 电源插针同时为便于调试方便，设计了如图 3.3所示的三路电源插针，分别为5V电源、GND、3.3V电源。3.2.2 主控电路设计本输液报警器所用STC89C52采用5V供电，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。为了使STC89C52单片机在我们的环境中可以处在正常工作的状态，于是我们设计了这个单片机最小系统电路。对于一般的51系列单片机而言,最小系统中一般应该有:单片机、晶振电路、复位电路和电源电路。电路如图 3.4所示：图 3.4 STC89C52最小系统1) 晶振电路单片机的正常工作需要晶振结合单片机的内部电路产生所需的时钟频率，如果单片机晶振所产生的时钟频率越高，单片机的运行速度就会越快，反之就越慢。本电路实用的晶振取11.0592MHz，电容选择22pF的瓷片电容。2) 复位电路通常单片机是处于正常工作状态，但是总会发生受环境干扰而导致程序跑飞的状况，这时候就需要我们按下复位按钮来使得内部的程序自动从头重新开始执行。STC89C52单片机要实现复位的功能，需要在RST引脚接高电平持续2uS。在复位电路的电路图之中，用的是10uF电解电容以及10k直插电阻。处于5V正常工作状态的STC89C52单片机中的小于1.5V的电压信号为低电平信号，相反的，那些高电平信号就是大于1.5V的电压信号。当按键S1按下的时候，开关导通，电容C17两端形成了一个回路，电容被短路，STC89C52单片机复位引脚（9脚）电平被拉高，单片机复位。3) 滤波电路为了使STC89C52单片机能够处于一种稳定的运行状态，用3个10uF瓷片电平对单片机供电电源进行滤波，从而保证单片机供电电压质量。4) 下载电路为便于调试过程当中，STC89C52单片机程序的烧录，本设计把P3.0（RXD）、P3.1（TXD）和5V电源、3.3V电源、GNG外接在一个5P的插针上，方便程序的下载和串口通行。具体电路如图 3.5所示：图 3.5 下载器接口3.2.3 无线传输电路设计本输液报警器采用的RF24L01是一款新型单片机用无线芯片，其工作频段为2.4GHz2.5GHzISM。内置了频率合成器、功放器、晶体振荡器等功能模块，最大的有点就是工作能耗特别的低，发射功率-6dBm之时，工作电流也只有9mA，节能效果绝佳。在接收的时候，工作所需要的电流只有特别低的12.3mA，而且还可以在多种低功率的模式下工作，100mw时电流也只有160mA，虽然传输的数据量比不过WIFI，但是在传输距离上比WIFI还要强，不过相比之下是真的节能。使用了加强版的ShockBurst技术，可通过程序进行配置输出功率和信道。具体电路如图 3.6所示：图 3.6 无线传输电路RF24L01采用3.3V电源（VDD）供电，满足RF24L01的工作电压在3.0V3.6V区间，供电电压不能超过而定范围之外，超过3.6V将会烧毁芯片。其余脚都直接和STC89C52单片机的IO口直接相连，不需要再进行电平的转换。外围电路均为RF24L01使用手册中的标准电路。引脚功能如下表：表格 3.1 RF24L01引脚引脚功能描述CE数字输入RX或TX模式选择CSN数字输入SPI片选信号SCK数字输入SPI时钟MOSI数字输入从SPI数据输入脚MISO数字输出从SPI数据输出脚IRQ数字输出克屏蔽中断脚VDD电源3.3VGND电源接地3.2.4 红外检测电路设计红外检测装置在检测到液滴的滴落的发生了异常时，会发出电压信号，通知STC89C52单片机输液出现异常，系统就要开始响应，要在最短的时间做出响应，才能保证不会出现错误信号。红外检测装置在实际运用中都是成双成对的：其中的一个用于发射红外线，另外一个则用于接收。具体电路如图 3.7所示：图 3.7 红外检测电路本电路由发送器、接收器和检测电路三部分构成。通过1K电阻为KPC357NT红外对管中的发送管供电，发射红外线。当KPC357NT红外对管中的接收管接收到红外信号时开始导通，STC89C52单片机I/O口P2.1电平被拉高，同时指示灯LED2点亮。当有液滴通过时，接收管接收不到红外信号，接收管关断I/O口P2.1电平被拉低，指示灯LED2熄灭。3.2.5 LCD显示电路设计本输液报警器的主机上拥有一块LCD1602液晶显示屏，实时显示每个从机检测到的液滴流速及从机输液进度。具体电路如图 3.8所示：LCD1602采用5V电源供电，VO为LCD1602液晶显示器的对比度调整端，接正电源时显示器的对比度最低，接地时的显示器对比度最高，在对比度高的时候就会产生的影响显示质量的虚影，就需要一个 10K的电位器来调整显示器的对比度4。图 3.8 LCD16023.2.6 警报提示电路设计本输液报警器采用蜂鸣器作为警报提示元件，当输液出现异常时蜂鸣器鸣叫提示。蜂鸣器根据驱动要求不同一般会分为两种，第一种是缘蜂鸣器，第二种是无源蜂鸣器。有缘蜂鸣器只要接通电源，即可发声，声音大小可通过串联三极管控制，当流过蜂鸣器的电流I越大则声音越大。为了起到更好的控制效果，就要串联一个限流电阻。无源蜂鸣器则需要串联电感，产生振荡，从而使无源蜂鸣器产生振动发声。图 3.9 蜂鸣器提示蜂鸣器发声原理：每当电磁线圈上有电流通过，电磁线圈就会产生一定的磁场，磁场驱动振动膜，从而发声。所以要想驱动他，一定大小的电流是必不可少的，单片机的I/O引脚输出的电流比较小，而单片机输出的TTL电平基本上不能驱动蜂鸣器，所以为了驱动蜂鸣器就要增加一个电流放大电路。本设计采用有缘蜂鸣器，通过改变STC89C52单片机I/O口P2.0输出电平的高低，从而控制三极管Q13的导通，蜂鸣器鸣叫提示输液出现异常。具体电路如图 3.9所示。4 软件设计4.1 程序结构图本系统分为五个模块，分别为红外检测模块，显示模块，中央处理器，无线传输模块，蜂鸣器警报模块。控制器是单片机STC89C52，而主体是RF24.L01无线传输模块同时该无线传输模块也是模块和模块间传输数据的桥梁，增加LCD1602晶体显示器，红外检测模块检测药液情况。图 4.1 程序结构图4.2 主机程序设计整个程序设计的主体就是主程序，同时，主程序也是一个程序的入口，也是整个系统中最重要的环节，主程序在程序执行的时候是优先执行的。然后根据主程序中的方法调用，来调用相应的子程序，来实现相应的功能。主程序主要负责各个子程序模块的执行顺序、时序以及它们之间的关系。主程序通过系统的自我检测以及调用各种子程序模块，实现系统的初始化，进行数据显示、数据处理、按键处理、参数传递、产生控制信号等功能。子程序都是通过主程序的调用来实现的。系统子程序模块包括：无线传输子程序、报警程序等。4.3 子程序设计图 4.2 无线传输模块子程序是构成一个系统多样化的重要组成部分，在动手去做子程序本身的任何工作之前，应该先检查一下子程序要做的工作是不是已经定义好了，是不是能够与整体设计相匹配。另外要结合项目的需求，检查这个程序是否是真正必需的，至少是间接需要的。一般情况子程序是用来完成某一种功能的程序模块。一旦定义了，这个子程序就要能被主程序随时随地的调用。主程序在调用子程序的时候，不仅要把初始数据传输给子程序，还要把程序的运行结果回馈给主程序。尽管也会发生初始数据运算得不到运行结果的情况，但是这种情况一般是必须要考虑在内的，在编写比较