畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于稱重法的輸液瓶流量檢測裝置

1、本科學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目(中 文):基于稱重法的輸液流量檢測裝置(英 文):a detector set of current infu-sion flow based on weighing method姓 名xxx學(xué) 號院 （系）電子工程系專業(yè)、年級電子信息工程 2007級指導(dǎo)教師2010年 9 月 15 日湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集

2、體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 二一年九月十五日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書課題名稱：基于稱重法的輸液流量檢測裝置學(xué)生姓名：xxx系 別：電子工程系專 業(yè)：電子信息工程指導(dǎo)教師：xxx 2010 年 9 月 15 日湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書論文（設(shè)計(jì)）題目基于stc89c51單片機(jī)的輸液瓶流量檢測裝置作 者 姓 名xxx所屬系、專業(yè)、年級 電子工程系 電子信息工程專業(yè) 2007年級指導(dǎo)教師姓名、職稱xxx 副教授預(yù)計(jì)字?jǐn)?shù)10000開題日期2010.10.2選題的根據(jù)：1）說明本選題的理論、實(shí)際意義2）綜述國內(nèi)

3、外有關(guān)本選題的研究動(dòng)態(tài)和自己的見解本裝置用于對輸液瓶的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，主要需克服兩個(gè)技術(shù)難題：一，設(shè)計(jì)精度較高的重量傳感器對輸液瓶實(shí)時(shí)重量進(jìn)行檢測；二，裝置的精確度。因?yàn)檩斠浩康牧髁考s為若干滴每秒，這就要求裝置需要高精確度。對此，采取以下解決辦法：采用電阻應(yīng)變片構(gòu)成測量電橋，制作成重量傳感器。電阻應(yīng)變片能夠感知極微小的變化，應(yīng)用電橋測量原理，輸出一隨著外部重量變化而變化的極小電壓信號，從而制作成精確度較高的重量傳感器。該重量傳感器理論上能夠感知極小的重量變化，可廣泛的應(yīng)用于各種微小重量的檢測，具有一定的應(yīng)用價(jià)值；為了提高裝置的精確度，a/d轉(zhuǎn)換器選擇12位的max187，利用該a/d轉(zhuǎn)換器理

4、論上可使流量精確到克每秒，進(jìn)一步解決了裝置精確度的問題。國內(nèi)目前有關(guān)的輸液瓶流量的研究基本上局限于通過一定的方法（活塞調(diào)節(jié)或是轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)）來控制輸液瓶的流量，方法旨在實(shí)現(xiàn)輸液瓶流量的方便調(diào)節(jié)。于該類方法的區(qū)別思想是，本裝置旨在研究輸液瓶的實(shí)時(shí)流量，并通過計(jì)時(shí)和實(shí)時(shí)流量的統(tǒng)計(jì)對輸液瓶的剩余液體等總體情況進(jìn)行分析。我們知道，醫(yī)生在給病人輸液時(shí)需要根據(jù)病人的體質(zhì)和病情等總體情況確定輸液瓶的最佳輸液流量，而且醫(yī)生和病人經(jīng)常都需要對輸液的時(shí)間進(jìn)行估計(jì)。本裝置在對輸液瓶的實(shí)時(shí)流量進(jìn)行檢測的同時(shí)，還對輸液時(shí)間和輸液瓶剩余液體等情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具有比較大的使用價(jià)值。該裝置的整體框圖如下： 重量傳感器stc89c

5、51放大器a/d轉(zhuǎn)換顯示模塊主要內(nèi)容： 本裝置主要研究輸液瓶流量的實(shí)時(shí)檢測。通過電阻應(yīng)變片設(shè)計(jì)重量傳感器，用于檢測輸液瓶的實(shí)時(shí)重量，同時(shí)通過控制器對輸液時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，通過同時(shí)對實(shí)時(shí)重量和時(shí)間的檢測，得出實(shí)時(shí)流量，并對輸液時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。本裝置的設(shè)計(jì)思想是：傳感器微處理器顯示。如上所述，傳感器采用電阻應(yīng)變片構(gòu)成測量電橋，制作成的重量傳感器，該傳感器隨著重量的變化輸出一線性變化的電壓。微處理器用于對傳感器輸出信號進(jìn)行分析和處理，同時(shí)將處理后的信號，送往顯示模塊。1、 主要研究內(nèi)容：a. 電阻應(yīng)變片的使用b. 重量傳感器的設(shè)計(jì)c. 傳感器輸出微小的模擬信號的處理過程d. 輸液瓶實(shí)時(shí)流量的檢測和輸液時(shí)間

6、的統(tǒng)計(jì)e. 輸液瓶流量檢測裝置的誤差分析和處理2、 創(chuàng)新點(diǎn)： a. 基于電阻應(yīng)變片的重量傳感器的設(shè)計(jì)b. 一中低成本，實(shí)用性強(qiáng)的流量檢測裝置的設(shè)計(jì)3、 重點(diǎn)解決的問題： a. 電阻應(yīng)變片的使用和重量傳感器的制作b. 小模擬信號的處理過程c. 輸液瓶流量檢測裝置的總體設(shè)計(jì)d. 流量檢測裝置的誤差分析和處理4、 預(yù)期的研究成果a. 制作出輸液瓶流量檢測裝置一臺b. 學(xué)術(shù)論文一篇研究方法：1. 理論研究法。利用所學(xué)的理論知識進(jìn)行理論推導(dǎo)了研究，制作出可行的方案。2. 仿真法。利用protues進(jìn)行電路原理仿真，調(diào)試，進(jìn)而得到理論驗(yàn)證。3. 實(shí)驗(yàn)法。根據(jù)理論知識進(jìn)行實(shí)物制作，通過硬件調(diào)試和試驗(yàn)分析等手

7、法，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析和裝置的改進(jìn)，知道達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。完成期限和采取的主要措施：1. 完成期限（1）2010年7月-9月：查找相關(guān)資料，進(jìn)行軟件仿真和實(shí)物制作（2）2010年9月：寫好開題報(bào)告，整理論文大概結(jié)構(gòu)；（3）2010年10月-11月：全面進(jìn)行論文的寫作；（4）2010年12月：文成論文答辯。2.主要措施 （1）查閱相關(guān)資料，參考已有研究成果，確定研究方法。 （2）通過與老師和同學(xué)的交流，吸收建議，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)。主要參考資料：1 單片機(jī)原理與接口技術(shù)（第三版）北京航空航天大學(xué)出版社 李朝青 編著 2 12位串行a/d轉(zhuǎn)換器max187的應(yīng)用 西安石油大學(xué) 付啟剛，吳九輔 3百度4

8、輸液磊在臨床應(yīng)用中的安全管理 荊州市中心醫(yī)院 楊春梅指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 教研室意見：簽 名： 年 月 日開 題 報(bào) 告 會(huì) 紀(jì) 要時(shí)間 地點(diǎn)與會(huì)人員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）譚永宏xxx梁曉琳李榮會(huì)議記錄摘要：會(huì)議主持人：記 錄 人：年 月 日指導(dǎo)小組意見負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日系部 意 見負(fù)責(zé)人簽名：年月日注：此表由學(xué)生本人填寫，一式三份，一份留系里存檔，指導(dǎo)老師和本人各保存一份湖南科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目基于稱重法的輸液流量檢測裝置學(xué)生姓名xxx學(xué) 號200706002348系 別物理與電子工程專 業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教

9、師xxx檢查日期指導(dǎo)教師檢查情況記載及修改意見：簽名： 注：此表用于指導(dǎo)教師在學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）初稿完成后對學(xué)生執(zhí)行任務(wù)書情況進(jìn)行中期檢查時(shí)用，由指導(dǎo)教師填寫。湖南科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)過程記錄表畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目基于稱重法的輸液流量檢測裝置學(xué)生姓名xxx學(xué)號200706002348專業(yè)班級電子信息工程0702指導(dǎo)教師xxx職稱副教授系（教研室）指導(dǎo)過程記錄指導(dǎo)內(nèi)容記錄(一)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(二)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄（三)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月

10、 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(四)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)過程記錄指導(dǎo)內(nèi)容記錄(五)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(六)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(七)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(八)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日答辯小組組長意見(對情況是否屬實(shí)做出意見)組長(簽名)： 200 年 月 日注：本表與畢業(yè)論文一起

11、裝訂存檔。湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評審表論文題目（楷體_gb2312 小四號字體）作者姓名所屬系、專業(yè)、年級物理與電子工程 系 電子信息工程 專業(yè) 2005年級指導(dǎo)教師姓名、職稱字 數(shù)定稿日期2009.4.25中文摘要本裝置涉及一種基于稱重法的輸液瓶流量檢測系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地檢測輸液瓶流量和對輸液時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的功能。本裝置主要由重量傳感器，微處理器（at89c51），顯示模塊和報(bào)警模塊構(gòu)成。重量傳感器采用應(yīng)變電阻構(gòu)成的測量電橋，具有靈敏度高的特點(diǎn)，能夠有效地減少在測量輸液瓶實(shí)時(shí)重量時(shí)產(chǎn)生的誤差。微處理器和顯示模塊分別采用at89c51和lcd1602。經(jīng)試驗(yàn)得知，該裝置能夠達(dá)到預(yù)期效

12、果。測試誤差在2g-10g以內(nèi)。關(guān)鍵詞（3-5個(gè)）輸液瓶流量檢測 重量傳感器 at89c51 lcd1602英文摘要 this set is refered to one kind infusion flow check-out facility based on weighing method, used to exame the real-time current capacity of the infusion bottle and count the infusion time. this set consists of a weight sensor, a microprocesso

13、r (at89c51), a display unit and a alarm uint. the weight sensor uses the resistance strain chip to constitute a measuring bridge, with the characteristic of high sensitivity , which can effectively reduce the error when measuring the real-time weight of the infusion bottle. the microprocessor and th

14、e display unit uses at89c51 and lcd1602 accordingly. as the experiment shows, this equipment can achieve the result as expected,with the erro ranging from 2g to 10g.關(guān)鍵詞(3-5個(gè))flow of infusion bottle weight sensor at89c851 lcd1602指導(dǎo)教師評定成績評審基元評審要素評審內(nèi)涵滿分指導(dǎo)教師實(shí)評分選題質(zhì)量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本

15、要求，達(dá)到畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合訓(xùn)練的目的。10理論意義或?qū)嶋H價(jià)值符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用性研究中的某個(gè)理論或方法問題進(jìn)行研究，具有一定的實(shí)際價(jià)值。10選題恰當(dāng)題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。5能力水平40%查閱文獻(xiàn)資料能力能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果。10綜合運(yùn)用知識能力能運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進(jìn)行整理和運(yùn)用；能對其科學(xué)論點(diǎn)進(jìn)行論證。10研究方案的設(shè)計(jì)能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運(yùn)用能力能運(yùn)用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)

16、踐并加工處理、總結(jié)信息。10外文應(yīng)用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語水平。5論文質(zhì)量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點(diǎn)鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規(guī)范符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)。10論文篇幅10000字左右。5實(shí)評總分 成績等級 指導(dǎo)教師評審意見： 指導(dǎo)教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級，實(shí)評總分90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。評閱

17、教師評定成績評審基元評審要素評審內(nèi)涵滿分評閱教師實(shí)評分選題質(zhì)量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合訓(xùn)練的目的。10理論意義或?qū)嶋H價(jià)值符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用性研究中的某個(gè)理論或方法問題進(jìn)行研究，具有一定的實(shí)際價(jià)值。10選題恰當(dāng)題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。5能力水平40%查閱文獻(xiàn)資料能力能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果。10綜合運(yùn)用知識能力能運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進(jìn)行整理和運(yùn)用；能對其科學(xué)論點(diǎn)進(jìn)行論證。10研究方案的設(shè)計(jì)

18、能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運(yùn)用能力能運(yùn)用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并加工處理、總結(jié)信息。10外文應(yīng)用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語水平。5論文質(zhì)量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點(diǎn)鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規(guī)范符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)。10論文篇幅10000字左右。5實(shí)評總分 成績等級 評閱教師評審意見： 評閱教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等

19、、及格、不及格五個(gè)等級，實(shí)評總分90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表論文題目基于稱重法的流量檢測裝置作者姓名xxx所屬系、專業(yè)、年級電子工程系 電子信息工程專業(yè) 2007年級指導(dǎo)教師姓名、職稱xxx 副教授答 辯 會(huì) 紀(jì) 要時(shí)間2010年12月4日地點(diǎn)三教610答辯小組成員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）譚永宏xxx梁曉琳李榮答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄：問題一：設(shè)計(jì)中為什么采用max187a/d轉(zhuǎn)換器？答：max187為12位串行輸出a/d轉(zhuǎn)換器，節(jié)

20、省了單片機(jī)i/o口。另外，對于傳感器精確度達(dá)到g的要求，采用max187芯片也能較好滿足需求。問題二：裝置的設(shè)計(jì)目的是什么？答: 本裝置旨在研究輸液瓶的實(shí)時(shí)流量，并通過計(jì)時(shí)和實(shí)時(shí)流量的統(tǒng)計(jì)對輸液瓶的剩余液體等總體情況進(jìn)行分析。問題三：裝置的突出特點(diǎn)是什么？答：綜合起來有以下特點(diǎn)： （1）裝置具有較高的精確地（2）該裝置具有一定的理論研究和實(shí)際意義（3）該裝置具有簡便，實(shí)用的特點(diǎn)會(huì)議主持人：記 錄 人：年 月 日答辯小組意見評語：評定等級： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日系學(xué)位委員會(huì)意見評語：論文（設(shè)計(jì)）最終評定等級：負(fù)責(zé)人（簽名）： 系部（公章） 年月 日校學(xué)位委員會(huì)意見評語：評定等級： 負(fù)責(zé)人

21、（簽名）： 年月 日目 錄緒論11 輸液瓶流量檢測裝置的總體設(shè)計(jì)32 硬件電路設(shè)計(jì)42.1 系統(tǒng)總體方案42.2 各模塊的設(shè)計(jì)與功能的實(shí)現(xiàn)52.2.1 信號檢測模塊52.2.2 信號處理模塊82.2.3 顯示模塊102.2.4 報(bào)警模塊113 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)133.1 系統(tǒng)主程序流程圖133.2 a/d轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)143.3 顯示子程序的設(shè)計(jì)143.4 計(jì)時(shí)程序的設(shè)計(jì)154 實(shí)驗(yàn)測試及誤差分析184.1 測量儀器及實(shí)驗(yàn)器材184.2 重量ad轉(zhuǎn)換輸出曲線實(shí)驗(yàn)18結(jié)論20參考文獻(xiàn)21致 謝22插圖索引圖1 設(shè)計(jì)流程圖3圖2 輸液瓶流量檢測裝置基本模塊方框圖4圖3 電阻應(yīng)變片重量傳感器測量原理圖

22、7圖4 電阻應(yīng)變片量傳感器設(shè)計(jì)實(shí)圖8圖5 ina128放大模塊電路圖9圖6 at89c52最小系統(tǒng)及外圍電路圖11圖7 lcd1602外圍電路及于微機(jī)接口11圖8 報(bào)警外圍電路圖12圖9 主程序流程圖13圖10 ad轉(zhuǎn)換程序流程圖14圖11 顯示子程序流程圖15圖12 計(jì)時(shí)程序流程圖17圖13 重量a/d轉(zhuǎn)換值函數(shù)圖象19附表索引表1 lcd1602液晶引腳說明.10 表2m1和m0控制的四種工作模式.15 表3實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備列表18 表4重量-ad轉(zhuǎn)換值關(guān)系表.19基于稱重法的輸液瓶流量檢測裝置摘 要本裝置涉及一種基于稱重法的輸液瓶流量檢測系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地檢測輸液瓶流量和對輸液時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)

23、的功能。本裝置主要由重量傳感器，微處理器（at89c51），顯示模塊和報(bào)警模塊構(gòu)成。重量傳感器采用應(yīng)變電阻構(gòu)成的測量電橋，具有靈敏度高的特點(diǎn)，能夠有效地減少在測量輸液瓶實(shí)時(shí)重量時(shí)產(chǎn)生的誤差。微處理器和顯示模塊分別采用at89c51和lcd1602。經(jīng)試驗(yàn)得知，該裝置能夠達(dá)到預(yù)期效果。測試誤差在2g-10g以內(nèi)?！娟P(guān)鍵詞】輸液瓶流量檢測 重量傳感器 at89c51 lcd1602a detector set of infusion flow based on weighing methodabstract this set is refered to one kind infusion flow

24、 check-out facility based on weighing method, used to exame the real-time current capacity of the infusion bottle and count the infusion time. this set consists of a weight sensor, a microprocessor (at89c51), a display unit and a alarm uint. the weight sensor uses the resistance strain chip to const

25、itute a measuring bridge, with the characteristic of high sensitivity , which can effectively reduce the error when measuring the real-time weight of the infusion bottle. the microprocessor and the display unit uses at89c51 and lcd1602 accordingly. as the experiment shows, this equipment can achieve

26、 the result as expected,with the erro ranging from 2g to 10g. 【key words】 the decteting of flow of infusion bottle weight sensor at89c851 lcd1602緒論國內(nèi)目前有關(guān)的輸液瓶流量的研究基本上局限于通過一定的方法（活塞調(diào)節(jié)或是轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)）來控制輸液瓶的流量，方法旨在實(shí)現(xiàn)輸液瓶流量的方便調(diào)節(jié)或是達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。其實(shí)輸液瓶流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)或是手動(dòng)調(diào)節(jié)，只不過是為人們除掉了少許麻煩，在當(dāng)代時(shí)間觀念日益被人們重視的今天，真正為人們所重視的是做事的效率和時(shí)間的消耗。例

27、如，楊春梅在輸液磊在臨床應(yīng)用中的管理中提到，很多大型醫(yī)院使用輸液磊控制輸液流量，輸液磊能夠精確控制輸液速度和輸液總量，并能夠?qū)斠哼^程中的氣泡、阻塞等異常情況進(jìn)行檢測。但是該儀器存在使用方法復(fù)雜，一旦使用不當(dāng)，很容易造成嚴(yán)重后果。本次設(shè)計(jì)思想旨在運(yùn)用一重力傳感器感知輸液瓶實(shí)時(shí)重量，聯(lián)合微控制器的計(jì)時(shí)，測量輸液瓶的流量。本裝置用于對輸液瓶的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，主要需克服兩個(gè)技術(shù)難題：一，設(shè)計(jì)精度較高的重量傳感器對輸液瓶實(shí)時(shí)重量進(jìn)行檢測；二，裝置的精確度。因?yàn)檩斠浩康牧髁考s為若干滴每秒，這就要求裝置需要高精確度。對此，采取以下解決辦法：采用電阻應(yīng)變片構(gòu)成測量電橋，制作成重量傳感器。電阻應(yīng)變片能夠感知

28、極微小的變化，應(yīng)用電橋測量原理，輸出一隨著外部重量變化而變化的極小電壓信號，從而制作成精確度較高的重量傳感器。該重量傳感器理論上能夠感知極小的重量變化，可廣泛的應(yīng)用于各種微小重量的檢測，具有一定的應(yīng)用價(jià)值；為了提高裝置的精確度，a/d轉(zhuǎn)換器選擇12位的max187，利用該a/d轉(zhuǎn)換器理論上可使流量精確到克每秒，進(jìn)一步解決了裝置精確度的問題?；谝陨纤枷?，本裝置與該類方法的區(qū)別是，本裝置旨在研究輸液瓶的實(shí)時(shí)流量，并通過計(jì)時(shí)和實(shí)時(shí)流量的統(tǒng)計(jì)對輸液瓶的剩余液體等總體情況進(jìn)行分析。我們知道，醫(yī)生在給病人輸液時(shí)需要根據(jù)病人的體質(zhì)和病情等總體情況確定輸液瓶的最佳輸液流量，而且醫(yī)生和病人經(jīng)常都需要對輸液的時(shí)

29、間進(jìn)行估計(jì)。本裝置在對輸液瓶的實(shí)時(shí)流量進(jìn)行檢測的同時(shí)，還對輸液時(shí)間和輸液瓶剩余液體等情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具有比較大的使用價(jià)值。課題研究的目的和主要內(nèi)容1. 主要研究目的a. 基于電阻應(yīng)變片的重量傳感器的設(shè)計(jì)b. 輸液瓶流量的研究2. 主要研究內(nèi)容a.電阻應(yīng)變片的使用b.重量傳感器的設(shè)計(jì)c.傳感器輸出微小的模擬信號的處理過程d.輸液瓶實(shí)時(shí)流量的檢測和輸液時(shí)間的統(tǒng)計(jì)e.輸液瓶流量檢測裝置的誤差分析和處理1 輸液瓶流量檢測裝置的總體設(shè)計(jì)本裝置設(shè)計(jì)的主要思路是：由應(yīng)變電阻制作而成的重量傳感器安裝于一彈性很好的鋼橫梁上，衡量的一段連接一小鐵勾，輸液瓶懸掛于鐵勾上。當(dāng)開始輸液時(shí)，重量傳感器感知輸液瓶內(nèi)液體的實(shí)

30、時(shí)重量，隨著該重量的大小輸出一線性大小的信號；重量傳感器輸出信號經(jīng)ina128放大，再經(jīng)max187進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將該數(shù)字信號送往微處理器at89c51，微處理器在接受信號的同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，開始對輸液時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)將傳感器輸出信號和計(jì)時(shí)時(shí)間送往lcd1602進(jìn)行顯示；lcd1602顯示內(nèi)容為time（計(jì)時(shí)時(shí)間），t（total weight）和l（left weight），通過這三個(gè)變量，對輸液瓶內(nèi)液體的重量和輸液流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。設(shè)計(jì)流程圖如圖1： 裝置方案確定實(shí)驗(yàn)測試軟件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)調(diào)試系統(tǒng)整合調(diào)試元器件的選擇圖1 設(shè)計(jì)流程圖2 硬件電路設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)可以分為信號檢測模塊

31、，信號處理模塊，顯示模塊和報(bào)警模塊。信號檢測模塊即重量傳感器。信號處理模塊包括ina128放大模塊，max187a/d轉(zhuǎn)換模塊和微處理器單元。顯示模塊即lcd1602液晶顯示器。報(bào)警模塊即蜂鳴器電路。各模塊框圖如下圖所示：信號檢測模塊ina128放大模塊max187a/d轉(zhuǎn)換模塊顯示模塊報(bào)警模塊 at89c51微處理器單元圖2 輸液瓶流量檢測裝置基本模塊方框圖本裝置的硬件結(jié)構(gòu)采用“傳感器微處理器顯示器”的基本模式。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用了傳感檢測技術(shù)，模擬電子技術(shù)和微電子技術(shù)。系統(tǒng)可以分為信號檢測模塊，信號處理模塊和顯示模塊。信號檢測模塊：本裝置利用電阻應(yīng)變片構(gòu)成測量電橋制作成的重量傳感器，根據(jù)輸液瓶連

32、同瓶內(nèi)液體的重量大小的不同輸出一線性變化的電壓信號，該信號為一微弱信號，需經(jīng)過后續(xù)模塊做相應(yīng)處理。信號處理模塊：該模塊主要對前一模塊的輸出的微弱信號進(jìn)行放大，a/d轉(zhuǎn)換等處理，再經(jīng)微處理器單元處理后送往顯示單元。同時(shí)，微處理器單元還起著定時(shí)作用。該模塊包括3個(gè)子模塊：ina128放大模塊，max187a/d轉(zhuǎn)換模塊和微處理器單元。顯示模塊：該模塊為lcd1602液晶顯示器，顯示內(nèi)容為time（輸液時(shí)間）和輸液瓶流量（=（輸液瓶連同瓶內(nèi)液體總重量-臨時(shí)重量）/輸液時(shí)間）。報(bào)警模塊：該模塊為蜂鳴器電路，當(dāng)輸液完時(shí)用于報(bào)警提示。2.2 各模塊的設(shè)計(jì)與功能的實(shí)現(xiàn)2.2.1 信號檢測模塊信號檢測模塊用于

33、檢測輸液瓶連同瓶內(nèi)液體的總重量，要求使用的傳感器具有較高的精確度，能隨著輸液瓶液體的重量變化相應(yīng)地輸出一線性的電量值，具有良好的線性度。2.2.1.1 信號檢測模塊方案的選擇方案一：可到市場上購買比較普遍的重量傳感器，根據(jù)本裝置的測量范圍，精度要求等選擇合適的重量傳感器。一般的具有較好性能的重量傳感器都能夠都將重量信號轉(zhuǎn)化為可測量的電信號，而且覺有較好的線性度，能基本滿足系統(tǒng)需要。方案二：采用電阻應(yīng)變片制作成一重量傳感器，電阻應(yīng)變片為學(xué)生實(shí)驗(yàn)室常備器件，因其具有原理簡單、靈敏度高、線性度好的特點(diǎn)被廣泛用于各類相應(yīng)設(shè)計(jì)中。用電阻應(yīng)變片制作成的重量傳感器因此具有靈敏度高、線性度好的優(yōu)點(diǎn)，而且其制作

34、流程簡單，成本低，能夠較好滿足實(shí)驗(yàn)需求?；谝陨戏治鰯M定方案二。在本裝置中采用電阻應(yīng)變片重量傳感器，理論上使得信號傳感模塊能夠較好地滿足系統(tǒng)測量范圍、靈敏度、精確度和線性度各方面的要求，而且使得設(shè)計(jì)的制作具有制作流程簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。為本裝置設(shè)計(jì)的制作奠定了基礎(chǔ)。2.2.1.2 電阻應(yīng)變片重量傳感器電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。 由

35、此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡要論述。 一、電阻應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)k。 設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長度為l，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作s，其電阻率記作，這種材料的泊松系數(shù)是。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為r： r = l/s（） （21） 當(dāng)他的兩端受f力作用時(shí)，將會(huì)伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長l，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少r。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作。 對

36、式（2-1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。則有： r = l/s + l/s sl/s2 （22） 用式（2-1）去除式（2-2）得到 r/r = / + l/l s/s （23） 另外，導(dǎo)線的橫截面積s = r2，則 s = 2r*r，所以 s/s = 2r/r （24） 從材料力學(xué)知道 r/r = -l/l （25） 其中，負(fù)號表示伸長時(shí)，半徑方向是縮小的。是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（24）（25）代入（2-3），有 r/r = / + l/l + 2l/l =（1 + 2（/）/（l/l）*l/l = k *l/l （2-6） 其中 k = 1 + 2 +（/

37、）/（l/l） （-） 式（2-6）說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關(guān)系。 需要說明的是：靈敏度系數(shù)k值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的k值一般在1.73.6之間；其次k值是一個(gè)無因次量，即它沒有量綱。 在材料力學(xué)中l(wèi)/l稱作為應(yīng)變，記作，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便 常常把它的百萬分之一作為單位，記作。這樣，式（-）常寫作： r/r = k (28) 二、彈性體 彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對靜平

38、衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。系統(tǒng)中根據(jù)實(shí)際需要采用一鋼片彈性體。 三、檢測電路 檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。 因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。電路圖設(shè)計(jì)如下：圖3 電阻應(yīng)變片重量傳感器測量原理圖照此接法，四個(gè)橋臂電阻都由應(yīng)變片代替，且使兩個(gè)應(yīng)變片受拉，另兩

39、個(gè)受壓。因?yàn)楦鲬?yīng)變片參數(shù)一致，令r1=r2=r3=r4=r、電源電壓為e，理論上各應(yīng)變片的應(yīng)變值r應(yīng)該相等。則有：u0=e*（r+r）/2r- e*（r-r）/2r =e/2r*(r+r-r+r) =e*r/r2.2.1.3 電阻應(yīng)變片重量傳感器設(shè)計(jì)原則（一）、電阻應(yīng)變片的選取原則：根據(jù)系統(tǒng)需要選擇型號、參數(shù)一致的應(yīng)變片，使得在設(shè)計(jì)電橋測量電路時(shí)能夠較容易的抵消各種干擾的相互影響，提高重量傳感器的靈敏度。（二）、彈性體的選取原則：這部分的材料作用很關(guān)鍵，彈性體器件的選擇直接影響到傳感器性能的拙劣。在選擇彈性體時(shí)，需要首先考慮系統(tǒng)對于靈敏度和測量范圍的整體需求，然后合適的選擇彈性較好的、質(zhì)輕的彈

40、性體。（三）、傳感器制作的注意事項(xiàng)及經(jīng)驗(yàn)：a.必須仔細(xì)研究測量電橋原理，按照測量電路圖謹(jǐn)慎接線。需要注意的是位于鋼片彈性體上方的電阻應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變時(shí)會(huì)拉伸，即電阻增加；相應(yīng)地，位于鋼片彈性體下方的電阻應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變時(shí)會(huì)壓縮，即電阻減小。相應(yīng)參考圖4。b.在將電阻應(yīng)變片黏貼于鋼片彈性體上時(shí)，必須注意膠水的選擇。像502膠水和硅膠等質(zhì)地太硬，會(huì)嚴(yán)重影響電阻應(yīng)變片的應(yīng)變性能，因此不能選用。本設(shè)計(jì)中選用ab膠，屬于液體膠，具有良好的柔韌性能，能夠較好地應(yīng)用于電阻應(yīng)變片傳感器的設(shè)計(jì)，對其應(yīng)變性能影響較小。c.在將電阻應(yīng)變片黏貼于鋼片彈性體上時(shí)，必須注意黏貼位置的選擇，以及上下電阻應(yīng)變片位置的嚴(yán)格對齊，才

41、能較好的消除干擾，提高傳感器性能。電阻應(yīng)變片應(yīng)黏貼于鋼片彈性體中間或稍微偏向固定端的一側(cè)。相應(yīng)參考圖4。圖4 電阻應(yīng)變片量傳感器設(shè)計(jì)實(shí)圖2.2.2 信號處理模塊該模塊主要對信號檢測模塊輸出地微弱電信號進(jìn)行放大、a/d轉(zhuǎn)換，以及送往微處理器單元處理，包括一下三個(gè)子模塊。2.2.2.1 ina128放大模塊該模塊中使用ina128運(yùn)放芯片，主要對信號檢測模塊輸出的微弱電信號進(jìn)行放大處理。ina128是低功耗、高精度的通用儀表放大器。它通用的3運(yùn)放設(shè)計(jì)和體積小巧使其應(yīng)用范圍廣泛。其封裝形式為8引腳的dip。該運(yùn)放芯片的增益可通過反饋電阻實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。ina128模塊設(shè)計(jì)電路圖如下：圖5 ina128

42、放大模塊電路圖其中，ina128增益g=1+50k/r，改變r(jià)值可以調(diào)節(jié)增益g至合適值。2.2.2.2 max187a/d轉(zhuǎn)換模塊該模塊使用max187a/d轉(zhuǎn)換芯片，將經(jīng)放大的線性模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送往微處理器單元進(jìn)行處理。max187是美信公司推出的12位a/d轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)含有采樣/保持電路，單5v操作電源，轉(zhuǎn)換速度為8.5us，具有片上4.096v參考電壓，模擬量輸入范圍為0vref。三線串行接口，兼容spi，qspi，microwire總線。采用max187芯片，滿足了輸液瓶流量檢測裝置精確度為1g的要求，信號檢測模塊的電信號輸出經(jīng)放大后能夠良好的滿足其模擬量輸入范圍，而且其本

43、身也具有轉(zhuǎn)換速度快，操作方便、簡單等優(yōu)點(diǎn)，便于裝置的設(shè)計(jì)。max187a/d轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)電路圖如下：圖6 max187a/d轉(zhuǎn)換模塊電路圖2.2.2.3 微處理器單元該模塊對max187a/d轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號進(jìn)行分析，處理，再將相關(guān)信息送往顯示模塊。微處理器采用atmel公司的at89c52單片機(jī)。該單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。微處理器單元最小系統(tǒng)及外圍電路如圖7所示。2.2.3 顯示模塊顯示模塊采用lcd1602液晶顯示器。針對系統(tǒng)要求顯示內(nèi)容為time（輸液時(shí)間

44、）和輸液瓶流量，需分兩行顯示，lcd1602能夠較好滿足系統(tǒng)要求。lcd1602為字符型液晶顯示器，可用于顯示字母、數(shù)字、符號等。該液晶顯示器的引腳分布如下表所示：編號符號引腳說明編號符號引腳說明1vss電源地9d2數(shù)據(jù)口2vdd電源正極10d3數(shù)據(jù)口3vl顯示偏壓信號11d4數(shù)據(jù)口4rs數(shù)據(jù)/命令端12d5數(shù)據(jù)口5rw讀/寫端13d6數(shù)據(jù)口6e使能信號14d7數(shù)據(jù)口7d0數(shù)據(jù)口15bla背光源正極8d1數(shù)據(jù)口16blk背光源負(fù)極表1 lcd1602液晶引腳說明圖7 at89c52最小系統(tǒng)及外圍電路圖lcd1602液晶外圍電路以及于微處理器單元接口電路如下：圖8 lcd1602外圍電路及于微機(jī)

45、接口2.2.4 報(bào)警模塊該模塊為蜂鳴器電路，用單片機(jī)p2.0口控制，當(dāng)輸液完時(shí)用于報(bào)警提示。外圍電路如下：圖9 報(bào)警外圍電路圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用c語言，對單片機(jī)編程，通過若干子程序組合在一起，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。程序是在windows 98環(huán)境下采用keilu vision 2軟件編寫的，可實(shí)現(xiàn)對傳感器單元輸出的電信號進(jìn)行線性處理、ad轉(zhuǎn)換、分析顯示、計(jì)時(shí)等功能。3.1 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖能起到一個(gè)導(dǎo)向和決策功能，在程序調(diào)試過程中，主要通過調(diào)用具體的子程序，決定什么時(shí)候該做什么。系統(tǒng)主程序流程圖如圖所示。開始初始化n開始檢測y開定時(shí)、顯示采集總重量 采集臨時(shí)重量顯示n臨

46、時(shí)重量=0？y報(bào)警圖10 主程序流程圖3.2 a/d轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)程序的基本思想是：定義單片機(jī)p1.0腳為時(shí)鐘sclk，p1.1腳為片選端cs，p1.2腳為數(shù)據(jù)端dout。片選信號有效后延時(shí)一段時(shí)間以確保轉(zhuǎn)換完成，在時(shí)鐘sclk作用下從數(shù)據(jù)端讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)并保存在max187_data中。需要注意的是，為確保轉(zhuǎn)換精度，減小轉(zhuǎn)換誤差，設(shè)計(jì)程序時(shí)采取連續(xù)獲取3個(gè)轉(zhuǎn)換值，然后取平均值（aver_weight）作為最終轉(zhuǎn)換輸出值。程序流程圖如下：入口啟動(dòng)轉(zhuǎn)換獲取轉(zhuǎn)換值求平均值返回 圖11 ad轉(zhuǎn)換程序流程圖3.3 顯示子程序的設(shè)計(jì)顯示子程序采用lcd1602的16*2顯示模式，顯示內(nèi)容為time（計(jì)時(shí)時(shí)間，內(nèi)容為時(shí)、分、秒，從啟動(dòng)流量檢測時(shí)刻考試計(jì)時(shí)，停止流量檢測停止，用于計(jì)算實(shí)時(shí)流量），t（輸液瓶連同瓶內(nèi)液體的總重量，當(dāng)啟動(dòng)流量檢測時(shí)為一固定量）和l（輸液瓶連同瓶內(nèi)剩余液體的總重量，連同計(jì)時(shí)時(shí)間和輸液瓶連同瓶內(nèi)液體總重量一起計(jì)算出輸液瓶流量）。顯示子程序流程圖如下：入口 液晶初始化啟動(dòng)檢測ny顯示計(jì)時(shí)時(shí)間獲取流量值顯 示圖12 顯示子程序流程圖3.4 計(jì)時(shí)程序的設(shè)計(jì)89c51單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器t0和t1，他們都有定時(shí)和事件計(jì)數(shù)功能。兩個(gè)16位的定