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基于STM32的物联网输液控制系统设计与实现

基于STM32的物联网输液控制系统设计与实现

随着物联网技术的发展,智能医疗设备在临床应用中发挥着日益重要的作用。本文详细介绍基于STM32微控制器的物联网输液控制系统的设计与开发过程,涵盖电路设计、程序编写、系统流程图以及计算机软硬件技术实现方案。

一、系统架构设计
本系统采用STM32F103系列微控制器作为核心处理器,通过Wi-Fi模块连接云端服务器实现远程监控。系统主要实现输液速度精确控制、剩余药量监测和异常状态报警功能。硬件平台选择STM32F103C8T6(32位ARM Cortex-M3内核)作为主控芯片,配合24V直流电机驱动模块、18B20温度传感器和32×128液晶显示屏构建完整硬件系统。

二、电路设计详解
主控电路以STM32最小系统为核心,包括8MHz晶振电路、复位电路和SWD调试接口。电机驱动部分采用L298N模块控制步进电机,实现精确的输液速度调节。传感器电路集成DS18B20温度传感器实时监测输液温度,光电传感器检测液滴速度,压力传感器监控输液瓶内压力变化。通信模块采用ESP8266 Wi-Fi模块,通过AT指令与STM32进行串口通信,实现设备与云平台的数据交换。

三、软件程序设计
系统程序采用Keil MDK开发环境,基于HAL库进行开发。主要程序模块包括:

  1. 系统初始化模块:配置GPIO、定时器、ADC和串口等外设
  2. 电机控制模块:通过PID算法精确控制步进电机转速
  3. 数据采集模块:实时采集温度、液滴速度和压力数据
  4. 通信处理模块:处理MQTT协议,实现与云平台的数据传输
  5. 报警处理模块:当检测到异常情况时触发声光报警

四、系统流程图
系统工作流程如下:

  1. 系统上电初始化
  2. 连接Wi-Fi并接入物联网平台
  3. 读取预设输液参数
  4. 启动电机并开始输液
  5. 实时监测各项传感器数据
  6. 数据上传至云平台
  7. 异常检测与处理
  8. 输液完成自动停止

五、计算机软硬件技术开发
在硬件开发层面,采用Altium Designer进行PCB设计,重点考虑电磁兼容性和电源稳定性。软件开发包含嵌入式端和云端两部分:嵌入式程序使用C语言编写,确保实时性和可靠性;云端采用Node.js开发监控界面,提供Web端和移动端的数据展示与控制功能。系统支持通过手机APP实时查看输液进度、调整输液参数和接收报警信息。

六、技术参数与测试结果
经过实际测试,系统达到以下技术指标:

  • 输液速度控制精度:±2%
  • 液滴检测误差:<1%
  • 温度监测范围:0-50℃
  • 网络通信成功率:>99%
  • 系统持续工作时间:>72小时

本系统通过STM32微控制器与物联网技术的结合,实现了输液过程的智能化管理,有效提高了输液安全性和医护工作效率,为现代医疗设备开发提供了可行的技术方案。

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更新时间:2025-12-02 23:28:34

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