介绍了一种医用主动输液器的规划方案，该输液器以德州仪器的MSO430系列单片机为操控芯片，配有显现模块、输液泵驱动模块和键控模块等。该规划方案整机结构新颖，体积小，耗电少，操作便利，运用安全牢靠。
１ 导言
关于需求自助式护理的患者来说，尤其是因为手术后、晚期癌症、临产等原因所导致的缓慢痛苦的患者，往往需求一种能够由患者自己操作、主动守时、定量向患者进行输液的智能型主动输液器，以到达医治和镇痛的意图。为此，笔者规划了一种便携式医用主动输液器，该仪器选用电池作为供电电源，并具有功耗小、体积小、重量轻等特色，可满意便携式需求。此外，该仪器运用安全牢靠、计量精确、主动化程度高，可习惯现代医学开展的要求。该主动输液器的首要功用如下：
(１)可根据要求设定滴数、输液总量及药液总量等参数。
(２)随时可改动原设定参数，并能够在作业时随时暂停输液。
(３)不同的运用者能够有自己的一套作业参数，并可经过暗码进入自己的设定环境。
(４)带有ＬＣＤ显现，可实时观察所用药液及药液剩余量。
(５)主动检测流速，在输液反常或输液结束时，可主动中止输液并进行声光提示。
(６)药液用完主动宣布换液信号，在换液期间制止一切操作。
(７)重要的操作均由两个组合键来完结，可避免误操作，安全牢靠。
(８)在第一次运用之前能够快速排空输液管中的空气。
２ 硬件规划
ＭＳＰ４３０系列单片机是ＴＩ公司近期推出的１６位系列单片机。该系列是一组超低功耗的微操控器，供电电压规模为１．８～３．６Ｖ，特别适用于长期运用电池作业的场合。因为其具有１６位ＲＩＳＣ结构、１６位寄存器和常数发生器，因而ＭＳＰ４３０ 系列单片机具有最大的代码功率。考虑到本规划有低功耗、小体积的要求，所以，选用了ＭＳＰ４３０Ｆ１１２１型单片机芯片。该芯片特有的ＦＬＡＳＨ 存储器在体系规划、开发调试及实践使用上都表现出较显着的长处。ＭＳＰ４３０Ｆ１１２１内部有一个数控振荡器（ＤＣＯ）和一个晶体振荡器，带有３个捕获／比较寄存器的１６位守时器ＴＩＭＥＲ－Ａ、一个看门狗守时器 Ｗａｔｃｈｄｏｇ Ｔｉｍｅｒ－Ａ、一个模仿比较器 Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ－Ａ 和１２个Ｉ／Ｏ 口（每位均有独立的中止才干，可独立操控），别的，还具有４ｋＢ＋２５６字节的ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ和２５６字节的ＲＡＭ存储空间，因而在整个硬件电路上无须外加程序存储器。当单片机处于搁置状况时，能够使其处于睡觉状况以降低功耗，并可经过挑选４种作业方法来使其最低功耗简直为零。其功耗低，体积小，功用强大的特色使其特别适用于便携式电池供电的仪器规划。
本输液器的电路结构原理框图如图１所示，它由电源电路、输液泵驱动、液晶显现驱动、按键操控等电路组成。
２．１ 电源电路
整个电路由四节电池供电，除了能够用电池供电外，还能够经过直流输入端由小型变压器供电，以满意在室内及走动等不同场合的需求。因为ＴＩ单片机的供电电压比其它模块的要低（只要３．６Ｖ），因而可挑选Ｌ３１Ａ作为ＭＳＰ４３０Ｆ１１２１的稳压芯片。为确保输液正常，电源电路中还配有电池电量检测设备，以便在电池电量比较低、可能会影响到正常输液的情况下及时报警，以提示替换电池。因而，运用单片机ＭＳＰ４３０Ｆ１１２１内置比较器模块的特色，即可不必外加专门的电池检测芯片，而只需两个电阻就能够完结此功用。
２．２ 键控模块
出于对医疗仪器安全牢靠的考虑，为避免按键的误动带来的不安全要素，一些首要的按键操作都是用组合键的方法完结的，即只要特定的两个键被一起按下时才干收效。这样，完结一切的操作总共只需求四个键。考虑到单片机的Ｉ／Ｏ口资源比较丰富，并且每个Ｉ／Ｏ口均有独立的中止才干，因而，４个键可直接接到单片机的Ｉ／Ｏ口上，并经过中止方法由ＣＰＵ来呼应。因为硬件电路比较简单，与之对应的软件也大大简化。别的，为了进步整机的安全功用，该设备还配有因为反常情况形成的流速过快而发生的压力超支及药液袋的外围维护壳被翻开的报警设备，报警的一起中止输液，制止一切操作。
２．３ 显现模块
液晶显现器选用的是ＰＨＩＬＩＰＳ公司的具有Ｉ２Ｃ总线的低功耗ＬＣＤ驱动器ＰＣＦ８５７６，该芯片有４０个段输出和４个背极输出，可完结１６０个段的ＬＣＤ显现。ＰＣＦ８５７６的二总线Ｉ２Ｃ数据传输结构可使其与微操控器的连线减至最低，然后最大极限地削减显现体系的开支。ＰＣＦ８５７６的运用可参看有关材料。
２．４ 泵驱动模块
本体系用的输液泵驱动模块由两相４线式步进电机和泵体组成。因为输液要求计量精确、牢靠，因而选用步进电机作为动力设备。步进电机是一种能够评脉冲鼓励的改动转换成精确转子方位增量运动的履行组织，它可将脉冲信号变成电机相应角位移的机械量，然后经过操控脉冲的个数来操控电机滚动的时刻，并经过改动脉冲的频率操控电机作业的速度。由电机驱动泵体的凸轮组织循环紧缩胶管，然后完结输液功用。为了让输液泵安全、牢靠地作业，并且从简化硬件电路的视点动身，步进电机的作业并不是由单片机来驱动达林顿管直接操控的，而是经过两根操控线对步进电机的驱动模块进行直接操控，并别离完结发动与操控。这儿的步进电机驱动芯片选用的是ＭＯＯ８３３５。发动信号用于发动步进电机，而作业时刻和中止时刻则由操控信号操控。本仪器输液的速度是经过步进电机停、转时刻的不同来操控的，因为步进电机在整个作业期间，其转速能够坚持稳定。
３ 软件规划
ＭＳＰ４３０的内核结构选用具有高通明格局的精简指令集（ＲＩＳＣ）规划。指令分为硬件完结的内核指令和运用这一硬件结构的具有更高功率的模仿指令，运用起来十分便利。在本体系中，单片机完结初始化使命（设置标志位，设置守时器，比较器，看门狗的作业方法）后，就进入低功耗睡觉状况，任一中止均可将其唤醒，转而履行相应的子程序。单片机的大多数操作都选用中止方法。整个程序流程如图２所示。
４ 结束语
在规划便携式医用主动输液器时，因为选用了超低功耗的ＭＳＰ４３０单片机作为操控芯片并且其它的外围芯片功耗也很低，一起在软件规划中也充沛选用了ＭＳＰ４３０的多种节能作业方法，然后使得整机在作业中的功耗很小，可彻底满意电池供电的要求。此外，因为ＭＳＰ４３０单片机功用强大，外围芯片数目少，并且一切的元器件均挑选贴片式，然后大大地减小了仪器的体积。该规划经过单片机驱动步进电机操控药液的输出速度，这使得打针速度愈加均匀、输液精度更高，守时、定量精确、主动化程度也更高，因而能够到达在医院及家庭临床上运用的要求。现在该智能输液器已在临床上得到了使用。
