Science&TechnologyVision
科教前哨
科技视界
2012年8月第24期
医用点滴输液报警器的研制
欧祖常
(增城市职业技术学校
【摘
广东增城511300)
要】本文研制的医用点滴输液报警器，能实现药液余液的递减显示、键盘输入、滴液检测，声光报警的功能和实现不同
体积类型的药液瓶和不同类型的病人使用。
【关键词】点滴输液报警；数码管显示；声光报
警
1研制背景
出入医院输液室的人都知道，在病人输液打点滴时，需
4
4.1
点滴速度和药液余液的测量原理
点滴速度测量原理
流量，是表征流体（药液）特征的一个物理量，一般用单
要陪护人员随时注意剩余药液量，时间一久非常疲乏，尤其是在夜间。本报警器可以大大减轻陪护人员的负担。避免医疗事故的发生。
位时间内通过某个关口流体的数量来反映。用体积法就可以算出医院打点滴药水的输液流量，一滴药水约0.06mL.测量点滴速度就是统计1S的点滴计数值。测量速度需要使用两个定时器，一个设置为计数方式，一个设置为定时方式。定时器来产生闸门信号。定时器启动时开始计数，定时时间到，停止计数，并读取计数值。当定时器闸门时间为“1S”时，计数值就是点滴的速度。
2
2.12.22.32.4
研制要求
药液余液的递减显示；
当药液余液少于6mL时报警提示；
能实现不同体积类型的药液瓶和不同类型的病人使用；低成本，不仅医院可以批量购买，而且病人或病人家属
4.2药液余液的测量原理
测速系统：当无液体通过时，接收器可由发射装置发出
也可以自行购买。整个系统采用最新的STC11L01贴片单片机作为处理器，四位一体的数码管作为余液显示，3v的蜂鸣器作为报警音乐的播放器，用光电传感器来记录药液的滴数，采用多种软件处理方法实现双重提示报警，保证系统的可靠性。
的光波，电路导通；由于单片机的T0是低电平有效，当电路导通时（如图2）T0接的是高电平，单片机的T0不计数。当液滴通过时，由于液体的折射与空气的不同，光线不能按原路直线传播电路不导通，单片机的T0接的低电平，单片机的定时器T0计数,定时器T1开始定时，定时器闸门时间为“1S”时，计数值就是药液的速度V,“1S”内通过的药液体积1L为
3研制方案
根据输液瓶与药液的情况，提出了两种方案：
（1）利用称重的方法检测药液的输液情况，当输液瓶满
0.06mL*V。4.3
药液余液的计算显示
通过按键设置药液的容积L，药液余液SL=L-1L.
液数据编号为1，接近空液时数据编号为2，利用重力传感器把重量信号转变成电信号反馈到处理器单片机，由单片机传输报警信号到报警系统，从而达到提醒陪护人员或护士的作用。这种方案的优点是：电路简单，单片机编程简单。但缺点很多：精确度不高，不同类型的输液瓶的重量不同，使用时要重新设置。
（2）利用光电传感器对药液检测，实现点滴的计数功能，并利用四位一体的数码管显示剩余的药液，当药液余液少于
5硬件设计
系统总框图如图1
6ml时，由单片机发出信号到报警系统进行报警，从而达到提
醒陪护人员或护士的作用。这种方案的优点是：精确度高，体积小，重量轻，任类型的输液瓶使用时不用重新设置，缺点是编程复杂，需要多次调试。
考虑到实用性、成本、灵活性等问题，我们使用方案2。
图1
系统总框图
5.1处理器（单片机STC11L01）
STC11L01贴片单片机是STC生产的单时钟/机器周期
（IT）的新一代的8051单片机，指令代码完全兼容传统的
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8051，内部集成高可靠复位电路，具有低功耗、超低价、强抗
静电、强抗干扰、高速，高可靠和体积小等特点，非常适合本系统。其I/O口可以设置成强推挽/强上拉模式直接驱动蜂鸣器工作，其2.4V-3.6V的工作电压也满足本系统。
6
6.1
软件设计
流程图如图4所示。数码管显示
为了简化硬件电路和节省空间，采用数码管的动态扫描
5.2余液显示电路
为了减少体积，药液余液显示电路采用四位一体共阳的
显示。其基本原理是利用人眼的“视觉暂留”效应和发光二极管的余晖现象来工作的。接口电路把所有显示器的8个笔段
数码管和四个贴片的NPN三极管（9012）作为驱动电路。
5.3声光报警电路
光报警采用贴片的红色发光LED。声报警采用3V的蜂
a~h分别并联在一起，构成“字形端口”，每个显示器的公共端COM各自独立地受I/O线控制，称为“位扫描口”单片机向字
形输出口送出字形码时，所有的显示器都能接收到，但是点亮哪一个显示器，取决于此时位扫描口的输出端接通了哪一个LED显示器的公共端。
所谓动态，就是利用循环扫描的方式，分别轮流选通各显示器的公共端，使各个显示器轮流导通。当扫描速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为是个显示器同时发光。子程序如下：由于单片机STC11L01没有P0口，用P1口作为字形码的数据口，P3.7、P3.6、P3.5、P3.4作为位扫描口。
鸣器，其发声原理：是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜来发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，STC11L01贴片单片机的/O口可以设置成强推挽/强上拉模式直接驱动蜂鸣器工作。
5.4光电传感器（如图2）
光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利
用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。光电传感器的种类有很多，其中我们选用的光电开关（光电三极管）就其中一种，光电开关的一个特点是体积小，灵敏度高。
Include//头文件sbitqian=P3^4;sbitbai=P3^5;sbitshi=P3^6;sbitge{
qian=0;
P1=table[shu1];ys(1);P0=0xff;qian=1;bai=0;
P1=table[shu2];ys(1);P0=0xff;bai=1;shi=0;
P1=table[shu3];ys(1);P0=0xff;shi=1;ge=0;
P1=table[shu4];ys(1);P0=0xff;ge=1;}6.2
按键的软件设计
用P3.0和P3.1作为按键1和按键2的输入脚。部分程序如下：
=P3^7;
5.5按键电路
为了减少体积，采用贴片的两脚轻触开关规格为
Viodxianshi()
3*6*4.3如图3：电路设计两个按键：一个作功能选择，实现的
功能有：一是加/减的转换，二是开始和停止。另外一个按键可以实现加减键。
图2光电传感器图3贴片按键
voidanjian(){
if(key1==0&&d1==0){ys(10);
if(key1==0&&d1==0){d1=1;
图4
流程图
n1++;（下转第173页）
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职校科技
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肌群的始发用力、增强肌肉的收缩力。练习者两腿开立，两手持杠铃或其他重物置于肩上，上体向一侧转体90度，头部保持正前方位置不动，稍停后复位，再向另一侧转体90度。这种方法主要练习腹外斜肌，增强髋关节的灵活性。
2.3拉橡皮筋摆腿练习
练习者两手握住双杠栏杆，保持上体直立，一腿支撑，在
另一腿的踝关节处系上拉紧的橡皮筋，由后向前进行摆腿练习，速度由慢变快、幅度由小变大，循序渐进地进行。练习者在前摆过程中，要求摆动腿屈膝折叠，支撑腿随摆动腿的前摆动作进行伸髋与后蹬，同时重心前移。在练习时由于大腿是从后伸部位向前摆动，因此，可以使髋部肌群提前发力，不断改进摆动腿工作肌群的用力顺序。
3讨论
综上分析，髋部伸展技术对提高短跑成绩有明显的作
用，在短跑中恰当运用这个技术是提高短跑成绩的关键。运用这个技术，首先要掌握关键要素，即摆动腿的前摆速度和支撑腿与地面的角度问题。因为这对提高跑速有改进作用[2]。髋部伸展技术的辅助练习对改善髋部力量、技术、灵活性都有明显促进作用，建议在短跑训练中要重视髋部伸展技术的练习，使之在正式比赛中能得到很好地运用，以不断提高短跑成绩。S
【参考文献】
［1］张一鸣.改进摆腿技术对提高中学生运动员短跑速度的作用[J].魅力中国，2010(25)：236.
［2］丁富春.学习“髋部伸展技术”有效提高短跑成绩[J].田径，2010，8：
2.4仰卧抗阻摆腿练习
练习者小腿绑上一定重量的沙袋，上体仰卧于练习台
上，髋部以下悬空，两腿自然下垂使髋部伸展，练习者以最快速度模仿跑的摆腿动作[1]。练习中，髋部肌群的收缩基本与摆髋带腿跑动技术的要求吻合，大腿在上摆与回压过程中，髋部肌群的收缩和伸展得到有效锻炼。经过一段时间的练习，既能提高髋部肌群收缩与放松转换的频率，又能增强下肢以髋为轴的摆动力量。
2.5仰卧直腿绕环练习
练习者仰卧屈体在垫子上，两手向下成侧平举状，以臀
部为圆心，两腿并拢伸直为半径做画圆运动，这种练习方法能全面锻炼腹部肌群。
48-49.
2.6负重转体练习
［责任编辑：曹明明］
（上接第84页）if(n1==5)n1=1;}
switch(n1){
case1:n3=n4=1;break;//加功能case2:n3=n4=2;break;//减功能case3:n3=n4=3;break;//启动case4:n3=n4=4;break;//停止}}}
if(key1==1)d1=0;}6.3
点滴速度的测定软件设计
单片机STC11L01有两个定时器T0和T1，其中T0作计数用，T1作定时器用。部分程序如下：
7结束语
本系统经过调试，能准确的实现输入、显示，报警等各项
功能，当点滴瓶内药液少于6mL时能自动报警，完全实现了研制的要求，并能保持很好的稳定性和可靠性。该系统把光电技术和先进的单片机技术很好的融合一起，应用于临床实践，给护士工作和陪护人员带来了方便，具有较高的价值。在不改变传统的点滴系统的基础上增加本系统可获得较好的价值。因此本系统设计具有很好的市场前景。S
【参考文献】
［1］雷伏容.51单片机常用模块设计查询手册[M].清华大学出版社.［2］雷林均.单片机控制装置安装与调试[M].电子工业出版社.［3］郑锋.51单片机典型应用开发范例大全[M].中国铁道出版社.［4］葛金印.单片机控制项目训练教程[M].高等教育出版社.［5］郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].电子工业出版社.［6］丁向荣.STC系列增强型8051单片机原理与应用[M].电子工业出版社.
voidinit(){
TMOD=0x15;//T0计数，T1定时TH1=0xfc;//定时初值设定TL1=0x66;
EA=ET0=ET1=1;开中断
［责任编辑：汤静］
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医用点滴输液报警器的研制
欧祖常
(增城市职业技术学校
【摘
广东增城511300)
要】本文研制的医用点滴输液报警器，能实现药液余液的递减显示、键盘输入、滴液检测，声光报警的功能和实现不同
体积类型的药液瓶和不同类型的病人使用。
【关键词】点滴输液报警；数码管显示；声光报
警
1研制背景
出入医院输液室的人都知道，在病人输液打点滴时，需
4
4.1
点滴速度和药液余液的测量原理
点滴速度测量原理
流量，是表征流体（药液）特征的一个物理量，一般用单
要陪护人员随时注意剩余药液量，时间一久非常疲乏，尤其是在夜间。本报警器可以大大减轻陪护人员的负担。避免医疗事故的发生。
位时间内通过某个关口流体的数量来反映。用体积法就可以算出医院打点滴药水的输液流量，一滴药水约0.06mL.测量点滴速度就是统计1S的点滴计数值。测量速度需要使用两个定时器，一个设置为计数方式，一个设置为定时方式。定时器来产生闸门信号。定时器启动时开始计数，定时时间到，停止计数，并读取计数值。当定时器闸门时间为“1S”时，计数值就是点滴的速度。
2
2.12.22.32.4
研制要求
药液余液的递减显示；
当药液余液少于6mL时报警提示；
能实现不同体积类型的药液瓶和不同类型的病人使用；低成本，不仅医院可以批量购买，而且病人或病人家属
4.2药液余液的测量原理
测速系统：当无液体通过时，接收器可由发射装置发出
也可以自行购买。整个系统采用最新的STC11L01贴片单片机作为处理器，四位一体的数码管作为余液显示，3v的蜂鸣器作为报警音乐的播放器，用光电传感器来记录药液的滴数，采用多种软件处理方法实现双重提示报警，保证系统的可靠性。
的光波，电路导通；由于单片机的T0是低电平有效，当电路导通时（如图2）T0接的是高电平，单片机的T0不计数。当液滴通过时，由于液体的折射与空气的不同，光线不能按原路直线传播电路不导通，单片机的T0接的低电平，单片机的定时器T0计数,定时器T1开始定时，定时器闸门时间为“1S”时，计数值就是药液的速度V,“1S”内通过的药液体积1L为
3研制方案
根据输液瓶与药液的情况，提出了两种方案：
（1）利用称重的方法检测药液的输液情况，当输液瓶满
0.06mL*V。4.3
药液余液的计算显示
通过按键设置药液的容积L，药液余液SL=L-1L.
液数据编号为1，接近空液时数据编号为2，利用重力传感器把重量信号转变成电信号反馈到处理器单片机，由单片机传输报警信号到报警系统，从而达到提醒陪护人员或护士的作用。这种方案的优点是：电路简单，单片机编程简单。但缺点很多：精确度不高，不同类型的输液瓶的重量不同，使用时要重新设置。
（2）利用光电传感器对药液检测，实现点滴的计数功能，并利用四位一体的数码管显示剩余的药液，当药液余液少于
5硬件设计
系统总框图如图1
6ml时，由单片机发出信号到报警系统进行报警，从而达到提
醒陪护人员或护士的作用。这种方案的优点是：精确度高，体积小，重量轻，任类型的输液瓶使用时不用重新设置，缺点是编程复杂，需要多次调试。
考虑到实用性、成本、灵活性等问题，我们使用方案2。
图1
系统总框图
5.1处理器（单片机STC11L01）
STC11L01贴片单片机是STC生产的单时钟/机器周期
（IT）的新一代的8051单片机，指令代码完全兼容传统的
SCIENCE&TECHNOLOGYVISION科技视界83
Science&TechnologyVision
2012年8月第24期
科技视界
科教前哨
8051，内部集成高可靠复位电路，具有低功耗、超低价、强抗
静电、强抗干扰、高速，高可靠和体积小等特点，非常适合本系统。其I/O口可以设置成强推挽/强上拉模式直接驱动蜂鸣器工作，其2.4V-3.6V的工作电压也满足本系统。
6
6.1
软件设计
流程图如图4所示。数码管显示
为了简化硬件电路和节省空间，采用数码管的动态扫描
5.2余液显示电路
为了减少体积，药液余液显示电路采用四位一体共阳的
显示。其基本原理是利用人眼的“视觉暂留”效应和发光二极管的余晖现象来工作的。接口电路把所有显示器的8个笔段
数码管和四个贴片的NPN三极管（9012）作为驱动电路。
5.3声光报警电路
光报警采用贴片的红色发光LED。声报警采用3V的蜂
a~h分别并联在一起，构成“字形端口”，每个显示器的公共端COM各自独立地受I/O线控制，称为“位扫描口”单片机向字
形输出口送出字形码时，所有的显示器都能接收到，但是点亮哪一个显示器，取决于此时位扫描口的输出端接通了哪一个LED显示器的公共端。
所谓动态，就是利用循环扫描的方式，分别轮流选通各显示器的公共端，使各个显示器轮流导通。当扫描速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为是个显示器同时发光。子程序如下：由于单片机STC11L01没有P0口，用P1口作为字形码的数据口，P3.7、P3.6、P3.5、P3.4作为位扫描口。
鸣器，其发声原理：是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜来发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，STC11L01贴片单片机的/O口可以设置成强推挽/强上拉模式直接驱动蜂鸣器工作。
5.4光电传感器（如图2）
光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利
用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。光电传感器的种类有很多，其中我们选用的光电开关（光电三极管）就其中一种，光电开关的一个特点是体积小，灵敏度高。
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用P3.0和P3.1作为按键1和按键2的输入脚。部分程序如下：
=P3^7;
5.5按键电路
为了减少体积，采用贴片的两脚轻触开关规格为
Viodxianshi()
3*6*4.3如图3：电路设计两个按键：一个作功能选择，实现的
功能有：一是加/减的转换，二是开始和停止。另外一个按键可以实现加减键。
图2光电传感器图3贴片按键
voidanjian(){
if(key1==0&&d1==0){ys(10);
if(key1==0&&d1==0){d1=1;
图4
流程图
n1++;（下转第173页）
84科技视界SCIENCE&TECHNOLOGYVISION
Science&TechnologyVision
职校科技
科技视界
2012年8月第24期
肌群的始发用力、增强肌肉的收缩力。练习者两腿开立，两手持杠铃或其他重物置于肩上，上体向一侧转体90度，头部保持正前方位置不动，稍停后复位，再向另一侧转体90度。这种方法主要练习腹外斜肌，增强髋关节的灵活性。
2.3拉橡皮筋摆腿练习
练习者两手握住双杠栏杆，保持上体直立，一腿支撑，在
另一腿的踝关节处系上拉紧的橡皮筋，由后向前进行摆腿练习，速度由慢变快、幅度由小变大，循序渐进地进行。练习者在前摆过程中，要求摆动腿屈膝折叠，支撑腿随摆动腿的前摆动作进行伸髋与后蹬，同时重心前移。在练习时由于大腿是从后伸部位向前摆动，因此，可以使髋部肌群提前发力，不断改进摆动腿工作肌群的用力顺序。
3讨论
综上分析，髋部伸展技术对提高短跑成绩有明显的作
用，在短跑中恰当运用这个技术是提高短跑成绩的关键。运用这个技术，首先要掌握关键要素，即摆动腿的前摆速度和支撑腿与地面的角度问题。因为这对提高跑速有改进作用[2]。髋部伸展技术的辅助练习对改善髋部力量、技术、灵活性都有明显促进作用，建议在短跑训练中要重视髋部伸展技术的练习，使之在正式比赛中能得到很好地运用，以不断提高短跑成绩。S
【参考文献】
［1］张一鸣.改进摆腿技术对提高中学生运动员短跑速度的作用[J].魅力中国，2010(25)：236.
［2］丁富春.学习“髋部伸展技术”有效提高短跑成绩[J].田径，2010，8：
2.4仰卧抗阻摆腿练习
练习者小腿绑上一定重量的沙袋，上体仰卧于练习台
上，髋部以下悬空，两腿自然下垂使髋部伸展，练习者以最快速度模仿跑的摆腿动作[1]。练习中，髋部肌群的收缩基本与摆髋带腿跑动技术的要求吻合，大腿在上摆与回压过程中，髋部肌群的收缩和伸展得到有效锻炼。经过一段时间的练习，既能提高髋部肌群收缩与放松转换的频率，又能增强下肢以髋为轴的摆动力量。
2.5仰卧直腿绕环练习
练习者仰卧屈体在垫子上，两手向下成侧平举状，以臀
部为圆心，两腿并拢伸直为半径做画圆运动，这种练习方法能全面锻炼腹部肌群。
48-49.
2.6负重转体练习
［责任编辑：曹明明］
（上接第84页）if(n1==5)n1=1;}
switch(n1){
case1:n3=n4=1;break;//加功能case2:n3=n4=2;break;//减功能case3:n3=n4=3;break;//启动case4:n3=n4=4;break;//停止}}}
if(key1==1)d1=0;}6.3
点滴速度的测定软件设计
单片机STC11L01有两个定时器T0和T1，其中T0作计数用，T1作定时器用。部分程序如下：
7结束语
本系统经过调试，能准确的实现输入、显示，报警等各项
功能，当点滴瓶内药液少于6mL时能自动报警，完全实现了研制的要求，并能保持很好的稳定性和可靠性。该系统把光电技术和先进的单片机技术很好的融合一起，应用于临床实践，给护士工作和陪护人员带来了方便，具有较高的价值。在不改变传统的点滴系统的基础上增加本系统可获得较好的价值。因此本系统设计具有很好的市场前景。S
【参考文献】
［1］雷伏容.51单片机常用模块设计查询手册[M].清华大学出版社.［2］雷林均.单片机控制装置安装与调试[M].电子工业出版社.［3］郑锋.51单片机典型应用开发范例大全[M].中国铁道出版社.［4］葛金印.单片机控制项目训练教程[M].高等教育出版社.［5］郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].电子工业出版社.［6］丁向荣.STC系列增强型8051单片机原理与应用[M].电子工业出版社.
voidinit(){
TMOD=0x15;//T0计数，T1定时TH1=0xfc;//定时初值设定TL1=0x66;
EA=ET0=ET1=1;开中断
［责任编辑：汤静］
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