長期以來我國醫(yī)療系統(tǒng)在病人吸氧時(shí),，采用浮球式氧氣流量計(jì)監(jiān)測病人吸氧的流量大小,。該流量只是醫(yī)療的依據(jù),，而不能作為計(jì)費(fèi)的依據(jù),，對病人則按吸氧時(shí)間計(jì)費(fèi),。這種計(jì)費(fèi)方式客觀上存在著很大的不合理性,，在醫(yī)院和病人之間造成了一定的矛盾，隨著醫(yī)療改革的推進(jìn),，這種矛盾日益突出,，急需一種方便可靠,、成本較低能夠自動記錄病人吸氧量的醫(yī)用氧氣流量計(jì)，以解決按病人吸氧量計(jì)費(fèi)的問題,。

　　利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)似乎不難做到吸氧量的自動計(jì)量和記錄,，但是，傳感器元件和封裝材料對病人健康的影響則是一個(gè)很大的問題,，需要經(jīng)過大量的論證和實(shí)驗(yàn),，并且需要專門的機(jī)構(gòu)評估和認(rèn)證，這就使得設(shè)備的成本增加,，給普及推廣工作帶來一定的困難,。

　　通過對醫(yī)院現(xiàn)有吸氧系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有吸氧系統(tǒng)中監(jiān)測氧氣流量的浮球式流量計(jì)的閥門開關(guān)手柄的位置(旋轉(zhuǎn)角度)決定氧氣流量的大小，手柄位置和氧氣流量有一定的對應(yīng)關(guān)系,。通過自動讀取開關(guān)手柄的旋轉(zhuǎn)角度就可以得到氧氣的瞬時(shí)流量,，利用單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)和計(jì)算就可以得出病人吸氧過程中的累計(jì)吸氧量。

1 系統(tǒng)構(gòu)成和基本原理

　　本設(shè)計(jì)是一款簡單,、可靠,、實(shí)用的醫(yī)用氧氣流量計(jì)量系統(tǒng)，它利用現(xiàn)有吸氧系統(tǒng)中金屬浮球式氧氣流量計(jì)閥門開關(guān)手柄旋轉(zhuǎn)角度和氧氣流量的相關(guān)性進(jìn)行計(jì)量,。

　　在閥門手柄上安裝一個(gè)編碼盤,，將編碼盤沿徑向等分為4等份，沿圓周方向等分為16個(gè)面積相等的扇區(qū),，將這16個(gè)扇區(qū)依順時(shí)針方向?qū)较虻?個(gè)相等區(qū)域按二進(jìn)制數(shù)規(guī)則進(jìn)行編碼,，并分別涂上黑色和白色(黑色代表“O”白色代表“1”)這樣在編碼盤上就形成了以O(shè)H～15H表示的16個(gè)手柄轉(zhuǎn)動角度的不同位置，分別代表不同的氧氣流量,。在編碼盤的一側(cè)安裝4對紅外光發(fā)射和接收管,，試其分別對準(zhǔn)編碼盤徑向的4個(gè)編碼區(qū)，當(dāng)閥門手柄轉(zhuǎn)動時(shí)紅外接收管就能接收到一個(gè)編碼序列,，并將其傳送到AT89C55單片機(jī),。AT89C55單片機(jī)對這些編碼進(jìn)行分析比較就能確定手柄的旋轉(zhuǎn)方向、角度,、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和最終停止位置,，從而計(jì)算出相應(yīng)的氧氣流量，同時(shí)記錄吸氧的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間,，最終計(jì)算出病人的總計(jì)吸氧量,。在吸氧過程中顯示吸氧時(shí)間、流量,、吸氧量等信息并提供查詢功能,。吸氧結(jié)束時(shí)通過RS 232串行接口將吸氧信息傳送到上位計(jì)費(fèi)計(jì)算機(jī)。

　　系統(tǒng)由編碼盤、紅外光讀碼裝置,、氧氣流量記錄和計(jì)算裝置,、顯示裝置、操作面板和RS 232串行接口和應(yīng)用系統(tǒng)軟件等組成,。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示,。

2 硬件實(shí)現(xiàn)方案

　　2．1 編碼盤

　　如圖2所示編碼盤是由厚度為2 mm直徑為80 mm塑料園板制成，編碼盤安裝于浮球氧氣流量計(jì)的閥門手柄上,，編碼盤的“0H”位置對應(yīng)于閥門的關(guān)閉狀態(tài),，其余16個(gè)位置對應(yīng)于不同的氧氣流量。

　　2．2 紅外光讀碼裝置

　　紅外光讀碼裝置是由4對反射式紅外開關(guān)管組成,，利用編碼盤上黑色和白色區(qū)域?qū)t外光的不同反射率識別不同的編碼,。黑色對紅外光的反射很弱，接收管處于截止?fàn)顟B(tài),，白色對紅外光的反射很強(qiáng),，接收管處于飽和狀態(tài)。信號直接,，接入AT89C55的P1口,。其主體電路如圖3所示。

　　2．3 氧氣流量記錄和計(jì)算裝置

　　本設(shè)計(jì)采用AT89C55單片機(jī)作為氧氣流量記錄,、計(jì)算,、查詢的核心，由DSl2887提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘,。單片機(jī)每分鐘讀一次編碼信息并計(jì)算流量,，同時(shí)進(jìn)行存儲和顯示，單片機(jī)通過中斷方式接受操作鍵產(chǎn)生的中斷信號,，調(diào)用相應(yīng)的子程序完成時(shí)間設(shè)置,、流量設(shè)置、查詢,、清零等工作,。

　　2．4 顯示裝置

　　顯示裝置采用SMGl9264液晶模塊電路作為顯示器，其主體電路如圖4所示,。

　2．5 操作面板

　　操作面板上共有開始／結(jié)束,、設(shè)置、上／下調(diào),、查詢,、清零5個(gè)操作鍵,，其主體電路如圖5所示,。

　　2．6 電源部分

　　單片機(jī)及外圍所連接的芯片工作電壓要求為+5 V。先將220 V的交流電壓經(jīng)交流到直流的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到+9 V，再將+9 V電壓通過穩(wěn)壓器穩(wěn)壓到+5 V對系統(tǒng)供電,?？紤]到電源部分的抗干擾問題，有必要加上光電隔離,，以防止影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作,。主要電路如圖6所示。

　　2．7 RS232串行接口

　　RS 232串行接口是單片機(jī)和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的必備環(huán)節(jié),。AT89C55單片機(jī)片內(nèi)包含了一個(gè)全雙工的可編程的串行I／O端口,，在串行通信中采用RS 232標(biāo)準(zhǔn)。RS 232標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯,，規(guī)定+3～+15 V之間的任意電平為邏輯“O”,，-3～-15 V之間的任意電平為邏輯“1”，通信時(shí)要將TTL或CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS 232電平,，本設(shè)計(jì)采用MAX232芯片來完成電平轉(zhuǎn)換,，其電路如圖7所示。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)采用單片機(jī)C語言設(shè)計(jì),，總程序設(shè)計(jì)包括：時(shí)間設(shè)置模塊設(shè)計(jì),、流量設(shè)置模塊設(shè)計(jì)、計(jì)量模塊設(shè)計(jì),、查詢模塊設(shè)計(jì),、顯示模塊設(shè)計(jì)、清零模塊設(shè)計(jì),、操作鍵設(shè)置模塊設(shè)計(jì)等,，其總程序流程圖如圖8所示。

　　4 結(jié)語

　　給出了一種簡單實(shí)用,、安全可靠,、成本低廉的智能型醫(yī)用氧氣流量計(jì)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。在不改變醫(yī)院現(xiàn)有吸氧系統(tǒng)及設(shè)施的基礎(chǔ)上,，利用本儀器就能方便地解決病人吸氧時(shí)按吸氧量計(jì)費(fèi)的問題,，具有較高的推廣價(jià)值，將會為我國的醫(yī)療改革做出貢獻(xiàn),。