基于单片机控制的家用智能制氧机系统研究

罗干 黄成嵩 陈昊

摘   要：目前家用制氧机存在供氧过甚和不够智能化等问题，导致使用者得不到较好的氧疗以及用户体验。为解决这一问题，本文拟构建血压计、单片机和家用智能制氧机相结合的智能化系统，通过单片机中间系统动态监测血压手环，由实时血压数据的变化来控制制氧机的启停，以此改善氧疗以及用户体验。

关键词：智能化系统  动态监测  制氧机

中图分类号：TP273;TH39                        文献标识码：A                       文章編号：1674-098X（2020）01（b）-0069-02

Abstract： At present， household oxygen generators have problems such as excessive oxygen supply and insufficient intelligence， resulting in users not getting better oxygen therapy and user experience. In order to solve this problem， this paper intends to construct an intelligent system combining sphygmomanometer， single-chip microcomputer and household intelligent oxygen generator. The blood pressure bracelet is dynamically monitored by the intermediate system of the single-chip microcomputer， and the start and stop of the oxygen generator is controlled by the change of real-time blood pressure data. To improve oxygen therapy and user experience.

Key Words： Intelligent system; Dynamic monitoring; Oxygen generator

我们的生命离不开氧气，在某些特殊情况下会因人体缺氧或补氧不及时而威胁到健康。家用制氧机可以制取出高浓度的氧气[1]，然而目前的家用制氧机存在着供氧过甚和不够智能化等问题，使用者很难获得很好的氧疗及用户体验。为了让人们更加便捷地使用，家用智能制氧机系统通过特定接口连接血压计，单片机中间控制系统和制氧机，建立三者智能化系统，以改善上述问题。

1  设计理念

在符合现代医疗设备要求的前提下，以现有家用制氧机为设计原型，通过特定连接方式将血压手环、单片机中间控制系统和制氧机连接成一个系统。以单片机中间控制系统为枢纽来实时监测、控制该系统的工作状态，通过该中间控制系统接收血压手环反馈的实时血压等数据，然后将收集的数据进行系统分析并反馈到制氧机系统中，利用该数据的变化来控制整个系统的自动启停，让使用者获得最佳的氧疗及用户体验。

2  整体设计

本家用智能制氧机由结构设计和智能嵌入设计两部分组成。

2.1 结构设计

本部分主要由制氧机、单片机中间控制系统和血压手环三个部分组成。

2.1.1 制氧机设计

制氧机的前侧设有控制面板和出气口，出气口连接有供氧连接软管，其中供氧连接软管的外表对称一体注塑成型有两个橡胶套管，且橡胶套管的内侧嵌入设有弹性支撑钢丝，左侧设置有继电器，继电器的输出端与制氧机的输入端电性连接（见图1）。

2.1.2 单片机控制系统设计

单片机控制系统设有控制按键、显示屏和智能语音播放器，内侧设有上位机（ARM或者x86）、单片机（型号为 STM32）、WIFI 模块、无线接收器、存储器和定时控制器;WIFI 模块、无线接收器和存储器均内置在该系统的内侧，并且WIFI 模块、无线接收器和存储器均通过连接线与上位机连接;上位机的输入端与定时控制器的输出端电性以及无线接收器的输出端电性连接;上位机的输出端与继显示屏的输入端、智能语音播放器的输入端电性、 WIFI 模块的输入端电性以及存储器的输入端电性连接;单片机与电器的输入端电性连接，单片机只负责控制制氧机电路（见图2）。

2.1.3 血压手环设计

血压手环使用现有心电监测血压手环，对其结构进行改变，使其通过 WIFI 模块与单片机控制系统进行无线连接。

2.2 智能嵌入设计

上位机是具有完整功能的片上系统（SoC），兼具硬件与操作系统，可以随时追加功能。应用程序有多种权限，灵活度很高，硬件上也具有可扩展性，可以通过相关接口追加功能。上位机本身有自主的计算功能，可以实现一些简单的自动方案，较复杂的方案则通过网络询问服务端应该怎么做。以这种线下线上相结合的方式实现相对比较自动化的方案。

3  结语

本家用智能制氧机结构上设计严谨、合理巧妙，功能上实用多元，操作便捷，既有效地保证了使用者的氧需求，也让使用者能够更智能更便捷地使用，极大地提升了使用者氧疗以及用户体验。

参考文献

[1] 毕光迎.医用分子筛制氧机的应用研究[J].医疗装备，2009（9）：21-23.

[2] 郑开明.基于单片机设计的心率检测仪[J].电脑知识与技术，2012，8（6）：1431-1433.

[3] 周传运，李汉挺.基于单片机的家用制氧机电控系统优化设计[J].机电工程，2013，30（8）：974-977.

[4] 周斌，薛文奎，吴超.家用制氧机的技术设计原理与发展方向[J].海峡科技与产业，2018（9）：24-25.