液体点滴速度控制系统(开题报告书)

毕业设计（论文）开题报告书课题名称液体点滴速度控制系统设计学生姓名李军学号1041202014系、年级专业电气工程系指导教师黄强2013年12月20日一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平）1、课题的来源自选2、课题研究的目随着电子计算机在各领域的应用普及和技术水平的不断提高,我国医疗行业仪器设备的智能化水平也在不断增强，与一些西方发达国家的技术差距也越来越小。针对当前医疗液体点滴控制存在的缺陷,研究了液体点滴智能控制方案,设计了一套比较完善的液体点滴速度控制系统,实现医疗点滴监控系统管理全面智能化及网络化。3、课题研究的背景输液(俗称打点滴)是临床医学上最常用的治疗手段。在病人输液的过程中，往往由于病人体质虚弱、昏迷、入睡或者医护人员正在别处忙碌等而无法留意到输液的全过程，从而需要专人监护，加重了护理人员的劳动负担，也不利于病区的综合管理，当输液完毕，若处理不及时，病人的血液就会因空管而倒流至输液针管内，时间稍长会使扎针处严重肿胀，重则出现扎针处疼痛难忍。若处理过早，即药液还未完全输尽就摘瓶取管则又会造成药液的浪费。因此常引发病人的不满以至投诉，这也使医护人员非常无奈。本课题就是针对上述情况，通过报警监控的方法实现医院输液情况的实时监测，并通过单片机与数码管来实现输液数据的实时显示和存储，以及在特殊情况下的报警。本课题对实现医院现代化、信息化有巨大的推动作用。4、课题研究的意义在输液远程监控系统中，信号提取是医疗监控系统工作的首要前提。医疗输液信号自动检测和传输也是信号提取的过程，医疗工作人员常常需要检测和控制液体的储量或液位，如人工肾机的透析储液罐中液储量、自动洗胃机中冲洗液的液量、中医使用的药浴机中煎药锅中的水位、静脉输液液体量检测等等。如果对仪器中液体储量疏于监测，在液体储量失控情况下或者在可能会给患者带来伤害甚至危机其生命。通过对这些液体储量的监测，医护人员便可以随时了解液体余量，并能在液体缺少时及时自动和人工补充或者采取其他措施，维护医疗设备的安全运行。因此，如何更好地对医疗液位进行监测，一直是医学工程人员考虑较多的问题之一。5、国内外现状及水平远程监控是国内外研究的前沿课题,国内外都展开了积极的研究。1997年1月,首届基于Internet的远程监控诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理工学院联合主办,有来自30个公司和研究机构的50多位代表到会。会议主要讨论了有关远程监控系统开放式体系、诊断信息规程、传输协议及对用户的合法限制等,并对未来技术发展作了展望。由斯坦福大学和麻省理工学院合作开发基于Internet的下一代远程监控诊断示范系统,这项工作同时也得到了制造业、计算机业和仪器仪表业的Sun、HP、Boeing、Intel、Ford等12家大公司的热情支持和通力配合。之后,由这些公司共同推出了一个实验性的系统Testbed。Testbed用嵌入式Web组网、用实时JAVA和BayesianNet初步形成在Internet范围内的信息监控和诊断推理。（1）许多国际组织,如MIMOSA(MachineryInformationManagementOpenSystemAlliance)等,也纷纷通过网络进行设备监控与故障诊断咨询和技术推广工作,并制定了一些信息交换格式和标准。许多大公司也在他们的产品中加入了Internet的功能,如Bently公司的计算机在线设备运行监测系统DataManager2000可以通过网络动态数据交换(NetDDE)的方式向远程终端发送设备运行状态信息;著名的NationalInstruments公司也在它的产品LabWindows/CVI以及LabVIEW中加入了网络通讯处理模块,因而可以通过、FTP、E-mail方式在网络范围内进行监控数据的传送。法国/ALARM0研究组对生产过程的智能报警和监控系统进行了长期研究,并在多个项目中进行了应用。（2）国内对输液装置的研制起步较晚，大都在90年代中期才开始，市场上也有一些国产输液装置。不过总体来说，种类较少，性能也需要改进。我国的点滴输液自动化程度得到普及还需要很长的路要走。6、发展趋势智能化是当前和今后医疗卫生技术发展的热点和重点，是21世纪经济技术的制高点。在工业控制的领域，用单片机的系统很多，如大规模测控系统，大型车辆控制系统，集散控制系统，机器人控制系统等。监控技术的发展始终与最新技术的发展息息相关,使用者不断对远程监控的简便性及实时性提出了更高的要求。因此必须要更好地、更及时地应用最新技术,这样才能使得远程监控不断地发展,不断地满足人们的需求。将来的液体输液泵将向小型化、便携化、精确化、安全性方向发展。二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施1、课题研究的主要内容（1）掌握单片机开发设计的过程。（2）液体点滴速度测量方案的确定。（3）如何控制液体点滴速度。（4）点滴速度设定范围为20~150滴/分，控制误差范围为设定值±10%±1。（5）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。（6）根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。（7）进行实验数据处理和分析。（8）给出软件设计流程图及仿真分析。（9）论文书写规范、文字通顺、图表清晰、结论明确。2、研究方法或工程技术方案（1）键盘方案的选择采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O口数目较多，优点为电路设计简单，且编程极其容易。（2）电机系统方案的选择用单片机控制步进电机，控制信号为数字信号，不在需要数/模转换；具有快速启/停能力，可在一刹那间实现启动或停止，延时短，定位准确，精度高，可操作性强，实现较为容易。（3）计算点滴速度方案的选择及滴液速度的调节在一定时间内点滴的滴数（即点滴的速度）是单片机通过红外传感器测得的脉冲信号计数获得的。根据一定滴数N滴下所经过的时间t计算点滴的速度，计算公式为tNv60（滴/分）。此方案的误差与系统计算的时间精度有关，通过调整计算的时间精度可以改进计算误差，达到题目所要求的误差范围。通过电机和滑轮系统控制储液瓶的高度，来达到控制液滴流速的目的，通过步进电机可方便地实现对储液瓶高度的调节，从而达到控制液滴流速的目的（4）显示方案的选择采用三位LED七段数码管显示点滴数目。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化，对外界环境要求较低。同时数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少（5）系统结构图图1系统的结构图3、准备采取的措施（1）系统的硬件设计本系统中央处理器由80C52单片机构成，完成对某一具体的输液控制过程的控控。同时还包括输液信号获取单元，脉冲整形电路和A/D转换单元，声光报警电路，液面检测电路。其中信号获取单元完成输液信号的采集;脉冲整形和A/D转换电路把采集的模拟信号变为数字信号。声光报警电路用来进行异常报警。以及完成对液体点滴控制和显示，键盘输入控制液滴的速度。（2）系统的软件设计监控系统程序由若干子程序模块和一个主控程序模块组成，其中主控程序模块是软件系统的核心，其作用是管理协调各子模块，使之按照设计的流程进行工作。软件系统的设计将包括：主控模块设计、点滴速度测量模块设计、电机控制算法、报警模块设计、输入键盘模块的设计、数码管显示模块的设计。数码管显示键盘驱动步进电机速度检测与页面高度检测电路80C52单片机路电报警器装液瓶箱三、现有基础和具备的条件1、理论基础本课题已经基本具备了完成实验仿真和做出实物的条件，大学四年的学习，让我的专业基础知识和动手操作能力得到了极大的提高。在学好专业知识的同时，我时常阅读不少有关液位点滴速度控制的资料，同时我也常通过网络查找有课题相关的知识，加之有指导老师朱群峰老师的帮助，为课题的顺利开展提供了良好的的保障，为此我基本掌握了课题开展的思路和流程，为课题的胜利完成奠定了理论基础。2、实验条件实验场地：邵阳学院电气自动化研究所、邵阳学院电气工程系创新实验室，开放性单片机实验室，电气工程系计算机机房。实验设备：个人笔记本电脑，实验元器件，单片机，全套模拟设备等。3、参考文献[1]果莉.关于点滴监控系统的研究[D].中国科技信息.2005[2]安中权.储罐液位检测技术的现状与展望[D].芜湖职业技术学院学报.2005[3]吴剑.机器人化多功能护理的研究与发展[D].华南理工大学.2003[4]羚阳.用凌阳SPCE061A实现的液体点滴速度监控装置[D].电子世界.2003[5]于汇泉.普通输液报警及控制系统的设计和研制[D].医疗设备信息.2004[6]肖玮.液体点滴的无线智能监测系统设计与实现[D].电子测量技术.2008[7]尹明.一种新型无线输液监护系统的设计[D].计算机与数字工程.2007[8]程剑锋.接触式液面检测系统[D].机械工程与自动化.2009[9]李丽宏，谢克明.液位自动检测的现状与发展[D].太原理工大学学报.2001四、总的工作任务，进度安排以及预期结果1、总的工作任务（1）液体点滴速度控制系统设计任务及原理分析（2）液体点滴速度控制系统的设计（3）液体点滴速度控制系统的元器件选型（4）液体点滴速度控制控制系统的程序编写（5）液体点滴速度控制系统面板设计与系统仿真调试（6）液体点滴速度控制系统实物的完成2、进度安排第一阶段，2013年11月30日-2013年12月20日：收集和设计有关的资料并书写开题报告第二阶段，2013年12月21日-2014年1月13日：总体方案设计第三阶段，2014年2月17日-2014年3月18日：硬件系统设计第四阶段，2014年3月19日-2014年4月5日：软件设计第五阶段，2014年3月19日-2014年4月5日：系统调试改进第六阶段，2014年4月6日-2014年5月10日：整理书写设计说明书第七阶段，2014年5月11日-2014年5月20日：论文送审并修改第八阶段，2014年5月20日-2014年5月30日：答辩3、预期结果在规定的时间内完成毕业设计课题，做出实物，并且能达到自己要求的结果。本课题设计的液体点滴速度控装系统将通过对输液速度的检测与控制，实现了对储液瓶中液面高度的检测报警。使用者将可以通过按键设置输液速度，系统将自动对输液速度进行控制。当输液结束或输液速度发生异常时，使用蜂鸣器进行报警，继而实现对输液瓶的控制。并于在5月20日之前完成论文的全部任务，在答辩中取得优异的变现，顺利毕业。五、指导教师审阅意见指导教师（签名）年月日六、教研室审查意见教研室主任（签名）年月日七、系审查意见主管系领导（签名）年月日备注