导言
智能化和便携式是现代电子产品的发展趋势，医疗电子的智能化使得医务人员的操作变得更便利。医务人员可随身携带手持式监控仪对各病房点滴实时监控，及时了解相关状况；如遇突发状况如点滴低于设定戒备值，终端监控设备可发生中止信号，主操控端则可优先进行相应的处理。本规划完结了一种以AT32UC3A0512［1］单片机为主操控器的便携式长途无线点滴监控体系，可及时了解点滴状况，进步医疗点滴设备安全性。
1 体系原理介绍
本体系首要包括两个部分：手持式操控端和终端监控设备。手持式操控端首要完结信息输入和查询界面的操作，经过输入待查询的病房号及点滴速度值，以数据包办法发送给相应的病房监控终端，实时显现终端传送来的点滴状况数据信息。终端监控设备首要担任点滴状况的数据收集和处理（点滴流速与点滴液位等），以及将处理好的数据经过无线通讯办法发送给主操控端；关于点滴液位低于设定值、患者呼叫等紧急事情，依照中止办法处理，宣布报警提示，并将事情类型以数据包办法发送至主操控端。体系的结构框图如图1所示。
图1 体系结构框图
2 体系硬件规划
2.1 操控端部分硬件规划
手持式操控端选用Atmel公司的32位RISC处理器AT32UC3A0512为主操控器［1］。它的功耗低，吞吐量高，内部具有512K Flash和64K的SRAM，CPU作业频率最高可达66 MHz；在3.3 V电压下，作业电流约40 mA，待机电流则仅为30 μA。内部高度集成的硬件资源可简化外围电路的规划，如内部Flash、USB、ADC、EBI和以太网等外设接口可供规划者运用。
2.1.1 接触按键模块
选用Quantum Research Group公司的%&&&&&%式接触按键模块IC QT1801，［2］具有功耗低，外围电路简略，可一起支撑8个接触按键输入等特色。经过内部滤波整形后，在对应的按键口输出逻辑电平，依据外围电阻值的不同挑选能够设置IC QT1801的各种办法。 作业办法的设置如下：在全办法（Full Option Mode）下，需在引脚SNSx（x=0，1，…，7）接1 MΩ电阻；在精简办法下，需在引脚SNS6K和SNS7之间串接一个1 MΩ电阻。按键输出值办法有2种：Oneperkey和Binary Code。当有按键接触时在24引脚（DETECT）发生接触中止信号，高电平有用。其间，CS1~CS5为接触按键输入，其接口电路如图2所示。
图2 接触按键模块电路图
2.1.2 LCD显现模块
显现部分选用EDT公司的LCD显现模块ET024006DHU，该LCD模块内部集成了图形操控驱动器HX8347A，MCU可经过两种接口办法对其内部寄存器进行读/写操作来操控LCD的显现，分别是并行接口办法和SPI接口办法。并行接口办法下可挑选8/16位数据和16/18位RGB数据，串行SPI接口办法下可将8/16位数据和16/18位RGB数据直接写入内部寄存器。
2.1.3 无线通讯模块nRF24L01［3］
无线通讯部分选用单片射频收发芯片，其作业频段为国际通用的ISM频段（2.4～2.5 GHz），是一款真实的GFSK单收发芯片。内置链路层，具有主动应答及主动重发功用，支撑地址及CRC查验功用。它具有极低的电流耗费，掉电和待机办法下电流耗费更低；数据传输速率最高可达2 Mbps，内置规范的SPI接口可与MCU进行数据传输，速率最高可达8 Mbps；可作业在125个可选频道，在接纳办法下，可一起接纳作业在同一频道的6个数据通道的数据，彼此通讯的收发器的数据通道设置为同一个地址。
经过对nRF24L01内部寄存器的读/写来操控其作业状况的转化及数据的收发，当收发器数据接纳/发送完结或许出现异常时，IRQ引脚发生中止信号，低电平有用，对STATUS寄存器相应位写“1”，铲除中止标志。无线通讯模块硬件衔接如图3所示。
2.2 终端监控设备硬件规划
终端监控设备选用ATmega128单片机，首要接纳操控端发送的指令数据，并将收集的数据进行处理发送给操控端，完结患者呼叫、液面监测、对点滴速度的检测与操控，以及声响报警等功用。
2.2.1 点滴速度操控模块
点滴速度操控电路选用专用的步进电机操控芯片L297、双全桥步进电机驱动芯片L298。L297内部的PWM斩波器电路在开关办法下可发生PWM波，操控电机绕组中的电流，然后操控电机的准确滚动；它发生的4相操控信号可用于操控两相双极性和四相单极性步进电机。L298内含HBridge高电压、大电流双全桥式驱动器，4路驱动电路可驱动46 V、2 A以下的两相或四相步进电机，可完结步进电机的正回转。经过准确操控电机的正回转来操控点滴设备的流速夹滚轴的滑动，以到达操控点滴滴落速度的意图。硬件衔接图如图4所示。
图3 无线模块硬件图
图4 点滴速度操控电路图
2.2.2 点滴速度和液位检测模块
使用红外对管发射办法丈量点滴速度。点滴检测电路包括红外发射、接纳、脉冲整形3部分，硬件原理图如图5所示。ST1150是单光速直射式红外光电传感器，光缝宽度为1.5 mm，光轴中心为2.5 mm，红外检测面积较小。当无液滴经过期，接纳管（ST1150内部的三极管）导通，Vin为低电平；当有液滴经过期，接纳管截止，Vin处发生高电平脉冲，经过斯密特触发器整形后在Vout处发生一串规矩的方波脉冲，并送至ATmega128进行处理。
图5 点滴速度检测电路
液位检测则选用反射式红外传感器，电路检测原理电路和点滴速度检测电路相似。ST198是选用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的反射式光电传感器，选用非接触检测办法，检测间隔为2～10 mm时可用。当液位低于设定值时，接纳管接纳到的是电平信号，经过反相器倒相后送至单片机，触发中止。当红外对射管为ST1150时用于点滴速度检测，为ST198时用于液位检测。
3 体系软件结构
（1） 数据帧结构
界说一个通讯数据帧结构来办理操控端与设备间的通讯，经过对数据帧的解析，主/从设备能够高效率地完结数据处理。依照通讯传输的先后顺序，数据帧的格局为：指令（1字节）+设备ID（1字节）+事情类型（1字节）+数据域长度（1字节）+数据域（n字节）+校验和（2字节）。
（2） μC/OSII的移植
μC/OSII是一种开源、结构可裁剪的可掠夺实时内核的RTOS，其大部分代码都是C言语，可移植性较强，已在多种系列的CPU进步行了移植。AVR Studio 5内部集成了Software Framework软件包，包括Atmel MCU接口驱动函数，在AVR Studio 5环境下，移植μC/OSII到AT32UC3A0512 MCU上，需要在Micrium官方移植实例中进行以下修正：
① 修正exception.S文件中的内容，修正如下：
_handle_Supervisor_Call：
lddpcpc，__OSCtxSw
__OSCtxSw：。
longOSCtxSw
② 修正cpu.h内容如下：
#define CPU_CRITICAL_ENTER（）
{cpu_sr = CPU_SR_Save（）;}
#define CPU_CRIT%&&&&&%AL_EXIT（）
{CPU_SR_Restore（cpu_sr）;}
#define CPU_SR_Save（）cpu_irq_save（）
#define CPU_SR_Restore（cpu_sr）
cpu_irq_restore（cpu_sr）
#define CPU_IntDis（）Enable_global_interrupt（）
#define CPU_IntEn（）Disable_global_interrupt（）
#define CPU_ExceptDis（）Disable_global_exception（）
#define CPU_ExceptEn（）Enable_global_exception（）
#define CPU_Reset（）Reset_CPU（）
图6 主操控端的软件结构图
（3） 操控器部分软件规划
在μC/OSII体系下的软件结构如图6所示。
主操控端首要经过LCD界面来完结用户的操作，5个接触键为界面操作按键，数字键盘用软件完结。经过数字键盘输入要查询的病房号，承认后即可查询到该病房中点滴的速度、余量等状况。
界面菜单的切换联系经过界说一个结构体来完结，结构体界说为：
typedef struct MenuItem{
U8 MenuNum;//当层菜单项目数
U8 *DispStr; //显现字符串
struct MenuItem *ChildrenMenus;//子菜单节点
struct MenuItem *ParentMenus; //父菜单节点
} Menu;
（4） 终端监控部分软件规划
终端接纳到操控端发来的指令数据包，解分出指令，施行相应的处理，并将数据处理后打包发送给操控端。终端操控部分的软件流程如图7所示。
图7 终端主程序
结语
根据AVR32MCU和μC/OSII的嵌入式体系，使用无线通讯办法完结长途在线监控，无线网络的组成增强了体系的可移动性。本文提出的一种根据AVR32的便携式点滴监控体系的规划，将医疗点滴监控设备小型化，近间隔范围内体系安稳。因为资源有限，关于远间隔操控的网络组成还在进一步探究。
