基于单片机的病室监护系统设计开题报告

由天下分享时间：2024/6/16 11:27:09 加入收藏我要投稿点赞

基于单片机的病室监护系统设计

1设计的背景及目的

病室监护系统是集中了各种专业知识和医疗技术，以及各种监护设备，医护人员根据这些先进的医疗设备所监测到的数据，对病人进行救护和治疗，这样就提高了医护人员的工作效率和救护的快速性和及时性，是提高医院和病室护理水平的必要设备之一。近年来常常出现因护士医生的粗心而导致某些医疗事故，不仅给病人及病人家属造成了相当程度上的损害，同时也影响了医院的声誉。因此，针对医院看护问题，应设想出一套病房监护系统的方案。整个监护系统的核心部分是输液报警器再辅之以温度检测仪、脉搏检测仪、心电信号等。输液报警器的作用是当输液结束时能够自动关闭输液管。温度检测仪是利用温度传感器，随时监控病房内的病人的体温以利于护士及时作出相应的措施。脉搏检测仪是利用脉搏传感器，通过病人的手指就可以测到脉搏，跟传统意义上的人工测试脉搏相比，大大的节约了人力物力资源。心电信号检测器是对病人的心电做记录，随时监控病人的心电信号以利于护士及时作出相应的措施。本设计是以AT89C51为核心的病床监护系统，对该系统的硬件和软件结构进行了相应的描述。通过对病区的数据采集，实现医院医疗人员值班室和病人房之间的通信呼叫联系，具有使用方便、操作简单等特点。

随着全球老龄化进程的加快，全球生存环境的恶化，以及人类对健康关注的增加，医疗行业正快速膨胀。由于医疗行业的客户是患者，医疗行业比任意一个行业都需要提高客户满意度。患者希望得到最佳质量的护理和服务，因为他们的生命就掌握在服务提供者的手里，所以他们提出要求的苛刻程度超过其他任何客户。如何更好的满足患者的要求，提高患者的满意度，是从事医疗行业的所有管理人员应该思考的问题。

在中国，约在30,000个医院中仅30％的医院拥有自己的信息管理系统,拥有前端电话接入系统的医院就更少了，前端电话接入系统包括智能话务引导，智能话务分配，传真自动收发，呼叫管理监控，短信自动收发与管理，电子邮件的收发管理等系统，这些子系统是独立于后端的业务层。这些子系统可以把电话挂号，电话咨询专家，电话 / 短信 /EMAIL 投诉，电话回访，短信问候等前端与客户直接接触的内容有机的结合在一起。后端客户信息管理系统主要是对会员制患者的资料的管理、对非会员患者的病例的记录与积累、业务统计分析等与提高客户满意度直接相关的子系统。病室监护系统是病人请求值班医生或护士进行诊

断护理的紧急呼叫工具，可将病人的请求快速传送给值班医生或护士，是提高医院和病室护理水平的必要设备之一。继电器控制的门铃式呼叫系统，由于外观粗燥、噪声大、功能单一，在医院达标定级中已不能适应现代医院的要求。利用单片机的多机通讯功能，设计出的具有振铃、显示房号等功能的多功能病室监护系统,满足了医院的病房管理和护理的要求。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。

2设计方案

传感器模块将体温、脉搏、输液液位等信号转换为数字信号送人单片机 AT89C52 ，心电及血压传感器将心电和血压信号转换为毫伏级电压信号，通过滤波放大电路滤波放大，经模拟多路开关选通进人 A ／ D 转换器完成模拟信号到数字信号的转变，转变后的数字信号送入单片机 AT89C52。单片机对输入的所有信号进行数字滤波处理，并将处理好的数据按照一定格式通过通信模块传输给上位机。上位机利用 LabV IEW 软件存储上传数据，并通过可视化界面实时显示被测病人的体温、脉搏、血压和心电等生理指标，当生理指标异常时，报警灯亮。

图2-1 病房监护系统结构图

2.1脉搏测量器

2.1.1硬件原理

该电路由传感器电路、信号放大和整形电路、单片机电路、液晶显示电路等四部分组成。传感器电路，信号放大和整形电路方面做成两个模块，将其整合在一个电路板上，采集到的信号输入到单片机外接接口里，通过程序的计算，将脉搏数显示在液晶屏的第一行上。

2.1.2 脉搏测试传感器的工作参数

ＨＫ－２０００Ｂ＋脉搏传感器是在ＨＫ－２０００Ｂ脉搏传感器的基础上改进的产品。传感器探头直径做到１５ｍｍ，电路部分外设。ＨＫ－２０００Ｂ＋脉搏传感器电路模块电路集成了信号放大、信号调理、幅度调整、基线调整等电路。输出可直接接Ａ/Ｄ转换电路。

2.1.3 软件原理设计

程序用Ｃ语言编写，由主程序、外部中断服务程序、定时器ＴＯ中断服务程序、延时子程序，液晶显示子程序等模块组成。主程序完成程序的初始化，中断０服务程序由测量、计算、读数等部分组成。定时中断服务程序由计时、动态扫描显示、无测试信号判断等部分组成。程序中用变量ｎ对时间计数，用变量ｍ对脉搏脉冲信号个数计数。

2.2 温度测量仪

在以单片机为核心的系统中，有时需进行温度采集及控制，实用温度测量仪的工作原理。根据以上原理，在设计温度测量仪的过程中，关键是对不同的方案进行比较分析，从而寻求性能/价格高的实施方案：采用ＤＳ１８Ｂ２０作为温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０是ＤＡＬＬＡＳ公司生产的单总线数字式温度传感器，它取代了传统方法中的采样、放大、ＡＤ电路，直接把温度信号变为串行数字量供ＣＰＵ处理，单片机进行数据处理后将温度测量值送ＬＣＤ显示。

智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。智能温度传感器包括数字温度传感器和石英温度传感器。数字温度传感器被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。用石英作为温度传感器的数字温度计可实现多种功能：用于热化疗仪中对药液的温度进行测量，能获得较好的测温效果；用于温度检测系统，测温系统可用于各行各业中。

2.3 心电血压检测电路

心电信号的主要频率范围为 0．05 ～100H z，幅度约为 0～ 4m V ，心电和血压信号十分微弱且混杂有其他生物电信号，加之体外以 50H z 工频干扰为主的电磁场的干扰，使得心电和血压噪声背景较强，测量条件比较复杂_4J。为了不失真地检出有临床价值的干净心电和血压信号，采用高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力的前置滤波仪用放大电路。 12 位高速 A／D 转换器进行 A／D 转换，同时利用软件对输入的数字信号重整。

3设计的预期效果

通过病室监护系统运用各种专业知识和医疗技术，以及各种监护设备，医护人员根据这些先进的医疗设备所监测到的数据，对病人进行救护和治疗，这样就提高了医护人员的工作效率和救护的快速性和及时性。

4设计的工作进度安排

毕业设计工作进度安排如表4.1所示。

表4.1 设计进度安排

设计进度安排序号 1 设计各阶段内容课题调研，资料搜集、整理、综合分析，提出初步设计方案；完成开题报告；开题答辩；完成外文资料翻译； 2 题目方案优化；元器件选型；单片机小系统设计实现；软件系统初步开发设计； 3 4 5 6 病室监护系统设计；病室监护系统调试，完成设计任务；病室监护系统功能完善、扩展；按要求撰写毕业设计，准备毕业设计所有资料，并提交给指导教师； 7 准备毕业设计答辩材料（编写答辩提纲，制作Powerpoint，实物演示等）； 8 起止日期第1周～第5周第6周～第7周第7周～第9周第10周～第12周第13周～第15周第16周第17周第18周毕业设计答辩。

参考文献

[1] 姚福安．电子电路设计与实践．济南：山东科学技术出版社，2005． [2] 何西才，杨静，任力英. 实用传感器接口电路实例. 北京：中国电力出版社，2007

[3] 刘云,罗永能.基于51单片机的贪食蛇游戏机开发[J].福建：福建电脑. 2009(07)

[4]针对老年人的关爱电视远程监护服务[J]. 王德富,周子萍,谷潇,郑世宝,张重阳. 电视技术. 2011(21)

[5]基于飞思卡尔32位处理器的远程监护方案[J]. José Fernández Villaseor,Jesus Gaytan. 电子设计应用. 2010(Z1)

[6]移动与可穿戴技术在心血管远程监护的应用[J]. 相建南,卢松柏. 电子科技大学学报. 2010(S1)

[7]一种便携式心脏远程监护终端的设计开发及应用[J]. 陈浩,周连双,余结全. 生物医学工程学杂志. 2010(03)

[8]生理多参数远程监护系统的研究进展[J]. 贾文娟,白燕萍,绳秀君,吴水才. 中国医疗设备. 2009(08)

[9]心电远程监护系统的研究进展[J]. 张迪,吴水才. 中国医疗设备. 2008(06)

[10]基于无线嵌入式Internet的多生理参数远程监护系统[J]. 高凤梅,李振新,秦鑫. 计算机与数字工程. 2008(07)

[11]对动态心电监护系统进行检测的探讨[J]. 马言臣,臧明云,马言邦. 中国计量. 1998(03)

[12]基于物联网的智能心电监护系统[J]. 张宝健,张玉会. 科技信息. 2011(16)