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作者：烟台职业学院 吴金华 亓敏 贝国栋

指导老师：綦晓春 张宗璐

作品简介：

　　一、开发背景

　　1、为了减少因输液而造成的回血现象。

　　2、为了减少因病人输液而造成的医疗纠纷。

　　3、为了节省人力、物力，既方便医院，也可对病人负责等。

　　二、作品简介

　　该系统主要由四部分组成，包括传感器模块，模拟放大电路模块，单片机模块以及上位机模块。传感器会将药液重量变化转换成相应的电压差，并通过集成运放电路对产生的电压差进行放大，然后将放大后的模拟电压传送给A/D转换芯片，随后将转换成数字信号传送给单片机，单片机对收到的数字信号进行处理，再由单片机及zigbee模块上传至上位机，最后通过上位机对数据进行分析处理并显示,形成一套完整的医疗系统。

　　三、结构说明

　　四、功能与使用说明

　　我们的作品最终实现了可以随时观测药液的变化以及在药液快要结束时会有语音提示的功能，方便了家属和医护人员的看护。当病人输液时，药液会随时间流逝而逐渐减少，当药液在100%—50%时的变化范围内上位机系统会显示绿色，在50%—10%的变化范围内会显示黄色，而在10%—0%的变化范围内会显示红色，并且当药液量达到10%的时候会有语音提示，提示病人输液完成。

　　五、作品特色

　　1、无线传输

　　2、USB转串口，插拔方便

　　3、采用单片机与上位机结合，对每个传感器的信息进行显示，并在药液不足时发出语音提

　　示

　　4、多通道A/D转换，提高了系统的可扩展性

　　5、采用最少的硬件实现比较完善的医院报警系统，实用性强

　　6、自主编程的上位机部分程序

　　7、在上位机程序中，用户可以采用不同的登陆方式进行登陆，方便管理

　　六、实物图

平台选型说明：

　　STC15F2K61S2单片机

　　---超强抗干扰，无法解密

　　---采用STC第八代加密技术

　　---不需要外接晶振和外部复位电路

　　---ISP/IAP，在线编程器/仿真器

　　---大容量2K字节SRAM

　　---双串口，两个独立串口

　　---高速，高可靠

　　---超低功耗，超低价

设计说明：

　　一、作品原理图

　　部分电路：

　　路由器模块部分电路原理图

　　二、设计原理

　　我们的作品是针对病人的输液情况而设定的，主控制是采用STC公司的IAP15F2K61S2单片机来控制的。

　　1、 通过传感器将药液的变化转变为电压差。

　　其中传感器采用的是压电传感器，它的敏感元件是由压电材料构成的，当压力材料受到外力变化时，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器测量，电路的放大以及变换阻抗，以后就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。

　　2、 通过路由器模块实现串口转zigbee无线数据透明传输的过程。

　　我们采用的是基于TI公司CC2530F256芯片，增加了射频收发前端C2591，内部运行Zigbee2007/PRO协议栈，具有zigbee协议的全部特性。针对复杂的zigbee协议，本模块将协议栈嵌入模块内部，只留出串口，用户无需了解zigbee协议栈，只需要读写串口，即可实现数据的无线传输，简单易用，非常适合嵌入用户系统。 

　　3、 将数据传送给上位机系统，由上位机系统进行显示和语音提示。

　　上位机系统是我们通过VB自主学习制作的，每个页面都是我们精心设计的，我们设计了两种登录界面，①直接登录——只能浏览我们所做的设计和效果，也称为参观界面;②通过账户密码登录——登陆界面后可以根据我们的需要及要求及时更改;我们还为药液不同的变化范围设计了不同的颜色变化，并在药液快要结束时发出语音提示，从而达到及时提醒病人和看护人员的目的。

　　二、设计方案

　　1、主模块设计

　　采用“STC”公司的IAP15F2K61S2作为系统控制的方案。IAP15F2K61S2为增强型CPU，1T，单时钟/机器周期，比普通51速度快8~12倍。片内大容量2048字节的SRAM，大容量片内EEPROM，擦写次数10万次以上，在单芯片上，拥有灵巧的8通道10位A/D转换器和在系统可编程64K字节片内Flash程序存储器。内部高精度R/C时钟，两组高速异步串行通信端口，各种接口扩展齐全，还有一根优质USB先实现系统供电、程序下载、通信功能等。灵活、自由度大，功耗低、体积小、技术成熟，成本也比ARM低。

　　2、传感器模块设计

　　采用压电传感器作为传感器模块的设计方案，它的敏感元件是由压电材料构成的，当压力材料受到外力变化时，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器测量，电路的放大以及变换阻抗，以后就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。压力式传感器是一种自发式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力的作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。压电式传感器具有体积小、质量轻、频率高、信噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固、可靠性、稳定性高。

　　3、路由器模块设计

　　方案一：采用485总线协议，实现远距离多点传输

　　优点：RS-485是一种半双工、全双工异步通信总线，是为弥补RS-232 通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485只规定了平衡驱动器和接收器的电气特 性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议，因而在现在看来是一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、传输距离远和宽共模范围的平台。

　　方案二：采用的是基于TI公司CC2530F256芯片，实现串口转zigbee无线数据透明传输的过程。

　　优点：内部运行Zigbee2007/PRO协议栈，具有zigbee协议的全部特性。针对复杂的zigbee协议，本模块将协议栈嵌入模块内部，只留出串口，用户无需了解zigbee协议栈，只需要读写串口，即可实现数据的无线传输，简单易用，非常适合嵌入用户系统。

　　综合以上方案，我们决定采用方案二作为我们路由器模块的设计方案，方案二不仅具有以上优点，还有以下优点：Zigbee是一种近距离低功耗低速率无线网络，使用免费的2.4GHz频段，ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

　　4、上位机系统设计

　　采用的是自主设计的上位机系统，利用上位机管理系统，对每个传感器的信息进行显示，并在药液不足时发出语音提示。上位机通过串口与硬件连接，当吊瓶挂在硬件上达到稳定状态时，上位机会在一号病房的1、2、3号病床中显示100%的输液量，随着时间的流逝，药液也随着减少，同时我们可以看到上位机内颜色的变化，在100%—50%时的变化范围内会显示绿色，在50%—10%的变化范围内会显示黄色，而在10%—0%的变化范围内会显示红色，并且当药液量达到10%的时候会有语音提示，以便及时告知看护或病人家属的药液已快输完，具体展示如图所示：

　　在上位机程序中，用户可以采用不同的登陆方式进行登陆，方便管理。我们在上位机程序登陆界面设置了两种登录方式，一种是以使用者的身份用密码来登陆，可以进行操作;另一种是以参观者的身份登陆，但不能进行任何操作。具体展示如下

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