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**单片机设计介绍，基于飞思卡尔的无人坚守点滴监控自动控制系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序

一 概要

本论文设计了一种输液监测恒温装置，具备显示输液流速、停滴提醒、药液恒温控制、GSM无线实时消息提醒及语音播报预警消息的功能。装置基于飞思卡尔FRDM-KL25Z芯片和MQX操作系统，可方便应用于现有的静脉输液器中，提高了输液过程的安全性与便捷性。

1. 引言

静脉输液作为现代医疗的基本手段，其安全性与便捷性一直受到广泛关注。然而，传统的输液器在流速监测、药液温度控制等方面存在诸多不足。特别是在冬季，低温药液可能给病人带来不适。因此，开发一种能够实时监测输液流速、控制药液温度，并通过无线通讯提供实时消息提醒的输液监测恒温装置，具有重要的现实意义和应用价值。

2. 系统方案

本设计采用飞思卡尔FRDM-KL25Z芯片和MQX操作系统，结合红外对管采集信号、电桥电路和比较器处理等技术，实现对输液流速的实时监测和药液温度的恒定控制。

系统由信号采集模块、信号处理模块、显示模块、报警模块和温度控制模块组成。信号采集模块通过红外对管实时采集输液点滴信号，经电桥电路和比较器处理后，将脉冲信号送至单片机。单片机对脉冲信号进行计数和处理，计算出输液流速，并通过LCD显示屏实时显示。

当输液流速异常或药液温度低于设定值时，系统触发报警模块，通过蜂鸣器和LED灯进行声光报警，并通过GSM模块发送无线消息提醒医护人员。同时，温度控制模块根据药液温度自动调节加热功率，保持药液恒温。

3. 流速计算与恒温控制

流速计算是本设计的核心功能之一。通过红外对管采集的脉冲信号，系统可以计算出两次液滴之间的时间间隔，即单个液滴滴落的周期T。通过计算1分钟内液滴的周期数，即可得到输液流速V，单位为滴/分钟（D/M）。

恒温控制则是通过温度传感器实时监测药液温度，当温度低于设定值时，系统自动启动加热模块进行加热。加热功率根据药液温度与目标温度的差值进行自动调节，以保证药液温度的恒定。

4. 结论

本设计的输液监测恒温装置通过实时监测输液流速、控制药液温度，并提供无线实时消息提醒和语音播报预警消息等功能，有效提高了输液过程的安全性与便捷性。装置采用先进的芯片和操作系统，结构简单、性能稳定，可广泛应用于各级医疗机构，为患者的治疗提供更加安全、舒适的环境。

二、功能设计

本设计是一种显示输液流速、停滴提醒、药液恒温控制、GSM无线实时消息提醒、语音播报预警消息的输液监测恒温装置，可以方便应用于现有的静经脉输液器上。使用飞思卡尔FRDM-KL25Z芯片，采用MQX操作系统。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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