一、设计背景与核心需求
在医院临床输液治疗中，传统输液需医护人员频繁巡查以避免药液输完导致空气进入血管，不仅增加医护工作量，还存在巡查不及时的安全隐患。基于单片机的智能输液器点滴监测报警系统，借助单片机的传感器检测与报警控制能力，可实现点滴速度监测、药液余量预警与异常报警，契合微机原理毕设课设中“信号检测+实时控制+多端预警”的教学目标。
本系统以51系列单片机（如STC89C52RC）为核心，核心需求明确：采用红外对管传感器检测点滴滴落频率，计算输液速度（滴/分钟），监测范围20-120滴/分钟；通过红外液位传感器检测药液余量，余量低于10ml时触发预警；支持速度异常（超出设定范围±10滴/分钟）、药液耗尽、针头堵塞（无滴落超过30秒）三种报警模式；报警时通过蜂鸣器、LED灯本地提示，同时向护士站发送无线信号（模拟）；LCD1602显示输液速度、药液余量与工作状态；适配Proteus仿真环境，硬件稳定、程序严谨，满足毕设课设对功能性与安全性的考核。
二、系统总体架构设计
系统采用“检测-控制-报警-显示-通信”五层模块化架构，以STC89C52RC单片机为核心，各模块通过I/O口协同形成功能闭环。
检测层包含两组传感器：红外对管（接P1.0，安装于滴斗处）检测点滴滴落信号，红外液位传感器（接P1.1，安装于药瓶底部）检测药液余量；控制层是核心，负责处理传感器信号、计算输液速度、判断异常状态，通过定时器T0（1秒定时）统计滴落次数，T1（30秒计时）监测堵塞情况；报警层由蜂鸣器（接P2.0）、红色报警LED（接P2.1）、黄色预警LED（接P2.2）组成，不同异常触发对应报警器件；显示层为LCD1602（数据口P0，控制口P2.3-P2.5），实时展示输液速度、余量与状态；通信层（模拟）通过P1.2输出信号，向护士站发送报警信息，实现远程提示。
三、核心模块设计与实现
（一）点滴检测与速度计算模块
点滴检测逻辑：红外对管发射端持续发射红外光，滴落的药液遮挡光线时，接收端输出低电平信号。单片机检测到低电平跳变时，判定为一次滴落，触发滴落计数变量加1。定时器T0每1秒中断一次，中断时将滴落计数作为当前速度（滴/分钟），同时清零计数变量，实现速度实时更新。
速度控制与异常判断：系统默认输液速度设定为60滴/分钟（可通过按键调整），若实时速度＜50或＞70滴/分钟，置位“速度异常”标志；定时器T1在检测到一次滴落后启动计时，若30秒内无新滴落信号，判定为针头堵塞；红外液位传感器检测到低电平（药液低于阈值）时，判定为药液即将耗尽，三种异常分别触发对应报警逻辑。
（二）报警控制与显示通信模块
报警控制模块采用分级响应：药液余量预警时，黄色LED闪烁，LCD显示“Low Liquid!”；速度异常或堵塞时，红色LED常亮、蜂鸣器持续发声，LCD闪烁显示“Speed Error!”或“Blocked!”；药液耗尽时，所有报警器件同步工作，同时触发通信层发送信号。报警触发后，按下P3.0“复位”键可解除本地报警，远程信号需护士站确认后清除。
显示模块分状态更新：正常时LCD第一行显示“Speed: XX drops/min”，第二行显示“Liquid: XX ml Status: Normal”；预警时更新“Status”为“Warning”，报警时显示对应异常信息。传感器信号采用软件滤波处理，对红外对管信号连续采样3次，确认一致后再触发计数，避免环境光干扰导致误检测。
四、系统调试与验证
系统仿真基于Proteus 8.15搭建，构建单片机最小系统，接入红外对管、液位传感器、报警器件、LCD1602，检查接线无误后调试。
功能测试中，模拟输液速度从60滴/分钟降至45滴/分钟，系统触发速度异常报警；将药液余量降至8ml，黄色LED闪烁预警；模拟堵塞（停止滴落），30秒后触发堵塞报警；药液耗尽时，所有报警器件启动，通信信号正常输出。稳定性测试连续模拟4小时输液过程，频繁调整速度与模拟异常，系统无检测错误、报警误触发问题，显示更新及时。仿真结果表明，系统功能完整、安全可靠，符合毕设课设考核标准。
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