液體點滴速監(jiān)控裝置的設計

1、液體點滴速度監(jiān)控裝置的設計【摘要】 隨著電子技術的發(fā)展，醫(yī)療設備也在發(fā)生著一些變化，而傳統(tǒng)的人工式監(jiān)護方式顯然已經越來越不能滿足當今的監(jiān)護需要了。目前，我國醫(yī)療機構在進行輸液治療時，輸液速度的控制還是采用人工方。常規(guī)臨床輸液，普遍采用掛瓶式輸液，并用眼睛直接觀察，依靠手動夾子來控制輸液速度，這樣的操作方式不能精確控制輸液的速度，而且工作也量大。因此，就需要既廉價又實用的醫(yī)療輸液檢測監(jiān)控裝置來滿足現(xiàn)今的醫(yī)療需求。本系統(tǒng)的設計是以單片機AT89C51為核心，以鍵盤及光電傳感器作為輸入系統(tǒng)，以數(shù)碼管及電動機作為輸出系統(tǒng)的智能化輸液控制及監(jiān)測系統(tǒng)。鍵盤系統(tǒng)為獨立式按鍵系統(tǒng)，光電傳感器的功能為液體點滴的

2、速度以及輸液瓶頁面高度的可靠檢測。當液面低于警戒值時，系統(tǒng)發(fā)出警報，并可以手動除去警報。電動機具有轉速可控功率大及輸入脈沖不變時可保持大力矩等優(yōu)點，這樣就可以通過控制吊瓶的上、下緩慢移動達到智能控制液體點滴速度的目的?！娟P鍵字】 單片機 光電傳感器 步進電機The Design Of Liquid Drip Speed Monitoring Device【Abstract】 With the development of electronic technology, medical equipment is also undergoing some changes, but the tradi

3、tional artificial way of manuai-style care has become increasingly clear that the guardian can not meet the needs of today. At present, China's medical institution at the time of infusion therapy, infusion speed control is the use of artificial parties. Routine clinical transfusion, infusion bot

4、tle hanging widely used, and direct observation with your eyes, relying on clips to control the infusion speed manual, this mode of operation can not precisely control the speed of infusion, and the large amount of work. Therefore, we need cheap and practical inspection and monitoring of medical inf

5、usion devices to meet today's health care needs.The system design is based on AT89C51 microcontroller as the core to keyboard and optical sensor system as input to digital control and the motor output system of intelligent infusion as a control and monitoring system. Keyboard keys for the stand-

6、alone system, the function of photoelectric sensors the speed of the liquid drip infusion bottle and reliable detection of page height. When the liquid amount is less than the warning value, alert systems, and you can manually remove the alert. Large motors have speed control and input pulse power c

7、an be maintained constant high torque, etc. So you can control the bottle through the upper and lower slow-moving liquid drip to control the speed of intelligent purpose.【Keywords】 SCM Photoelectric sensor Stepper motor目 錄第1章系統(tǒng)方案選擇與論證11.1各模塊方案選擇和論證1液體點滴速度檢測1輸液瓶液面檢測2鍵盤方案3顯示方案3電動機系統(tǒng)方案31.1.6點滴速度控制方案51.

8、2方案確定51.3基本系統(tǒng)框圖6第2章系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn)72.1系統(tǒng)硬件的基本組成部分7液體點滴速度檢測電路7儲液瓶液面檢測電路8鍵盤電路9顯示電路9步進電機驅動電路102.3原件說明101013數(shù)碼管14第3章系統(tǒng)軟件設計163.1液體點滴速度檢測子程序163.2儲液瓶液面檢測子程序163.3點滴速度檢測子程序173.4鍵盤顯示子程序183.5系統(tǒng)的主程序設計19第4章總結20致 謝21參考文獻22第1章 系統(tǒng)方案選擇與論證1.1各模塊方案選擇和論證1.1.1液體點滴速度檢測紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線1。人眼可見的波長為380nm-78mm，發(fā)射波長為780nm-1

9、mm的長射線稱為紅外線，紅外線光電傳感器，它是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通電路而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測，而且檢測距離可近可遠，根據具體情況選擇自己合適的傳感器即可。接收光源方案一：利用光透射原理。使用紅外對管實現(xiàn)對液體點滴速度的檢測。當沒有點滴落下的時候,檢測系統(tǒng)輸出一個比較低的電壓，而當有點滴滴下，經過紅外對管，檢測電路就會產生一個比較高的電壓。如此就可以產生脈沖信號。但檢測到的電壓變動比較小，所以必須加一個電壓放大電路。經過放大的信號在通過一個電壓比較器就可以得到單片機可以識別的脈沖信號，從而實現(xiàn)對點滴滴數(shù)的計數(shù)。實現(xiàn)框圖如

10、圖1-1。圖中的轉換電路由放大電路和比較電路兩部分組成。-發(fā)送單片機脈沖信號轉換電路圖1-1光透射原理檢測電路方案二：利用光的反射原理。使用反射式紅外光電傳感器檢測。紅外發(fā)光二極管垂直于漏斗壁發(fā)送紅外光，紅外接收管依據接收到的紅外光信號的強弱產生脈沖信號，先通過放大電路的處理再通過電壓比較電路的處理就可以得到單片機可以處理的脈沖信號。實現(xiàn)原理框圖如圖1-2。其中整形電路包括放大電路和比較電路。前置電路發(fā)送 -單片機脈沖信號產生整形接收圖1-2光反射原理檢測電路方案三：使用電容式接近開關。電路集成度高，使用繼電器輸出，輸出信號標準，電路簡單。但其工作原理是根據電容中介質的改變對外產生開關量。1.

11、1.2輸液瓶液面檢測方案一：采用金屬電極檢測儲液瓶液面信號。原理如圖1-3，利用藥液的導電特性實現(xiàn)液滴速度及儲液瓶液面信號的檢測，通常電極采用不銹鋼等耐腐蝕材料制成。圖1-3 金屬電極檢測儲液瓶液面信方案二：采用光電傳感器檢測點儲液瓶液面信號。原理如圖1-4所示。發(fā)光二極管發(fā)射的平行光束穿過茂菲氏滴管投射到光敏三極管的感光面上，在沒有液體時，光敏三極管接收到的光照度最大，產生的光電流也最大，當有液體時，由于液滴對紅外光的吸收特性，使平行光束發(fā)散，投射到光敏三極管上的光照度將減弱，從而使光敏三極管產生的光電流減小。在低液面（2cm-4cm）的情況下，進氣所形成上升氣泡在液面的聚集與運動，使平行光

12、束的發(fā)散效應明顯增強。圖1-4光電傳感器檢測點儲液瓶液方案三：通過軟件設置完全可以通過檢測點滴速度來產生報警信號，因此可以去掉液面檢測電路而完全由液體點滴速度檢測電路代替。這樣就不需要硬件的儲液瓶液面檢測電路，而由軟件控制。1.1.3鍵盤方案方案一：采用矩陣式鍵盤,此類鍵盤利用矩陣式行列掃描方式，優(yōu)點是當按鍵盤較多時可降低占用行列掃描方式，單片機的I/O口數(shù)目，缺點為電路復雜且會加大編程難度。方案二：采用獨立式按鍵電路，每個按鍵單獨占有一根I/O接口線,每個I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。缺點為當按鍵較多時占用單片機的I/O口數(shù)目較多，優(yōu)點為電路設計簡單，且編程極其容

13、易。1.1.4顯示方案方案一：采用液晶顯示屏。液晶顯示屏（LCM）具有功耗小、輕薄短小無輻射危險，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強等特點。但由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器資源占用較多，其成本也偏高。方案二：采用三位LED七段數(shù)碼管顯示點滴數(shù)目。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化，對外界環(huán)境要求較低。同時數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。1.1.5電動機系統(tǒng)方案方案一：采用單片機和A/D轉換構成系統(tǒng)，控制普通電機的步數(shù)和旋轉方向，可以考慮達林管組成的H型PWM電路。用單片

14、機控制達林管使之工作在占空比可調的開關狀態(tài)，精確調整電機轉速，減小因慣性，速度，步距角過大而引起的調整誤差，達到改變點滴高度的要求，缺點是控制信號為模擬信號，需要將單片機輸出的序列脈沖轉換，延長了控制的時間，并且步距角為9°，不能精確的控制點滴速度。4方案二：采用單電機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的執(zhí)行機構是電機，用電機控制儲液瓶的高度，點滴測速傳感器測點滴水速，傳給從單片機處理輸出。單片機根據儲液瓶內液面的高度H1，滴斗內液面的高度H2，利用經驗公式或是實測關系計算出儲液瓶應在的高度。用直流電機控制液瓶上升或下降的高度。這個方案避開了因為點滴速度不準確，測試點滴水速很長的時間開銷的問題。所以控制

15、起來的反應相對比較快。但存在電機是不是能測準控制長度，傳感器能不能測準高度的問題。 顯示 高度 H1，H2 電機單片機系統(tǒng)鍵盤儲液瓶測量點滴速度 圖 1-5 電動機驅動電路圖方案三：采用電機加輸出量直接反饋的控制系統(tǒng)。本方案的執(zhí)行機構是電機，電機用來調節(jié)儲液瓶的高度，同時改變滴斗的高度，從而達到改變水滴的目的。利用光電傳感器測試水滴的速度，再將此反饋量給控制器比較，然后通過調整高度再比較反饋量。直到調到所要的水滴速度為止，此系統(tǒng)為是輸出量直接反饋的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。在控制的穩(wěn)定性上講，可以較穩(wěn)定的調節(jié)水滴速度，再則是由于輸出量直接作為反饋量，有利于輸出量的穩(wěn)定。 顯示 電機單片機系統(tǒng) 鍵盤儲液

16、瓶控制測量點滴速度圖 1-6 電動機驅動電路圖1.1.6點滴速度控制方案方案一：通過改變滴斗到受液瓶的高度來調節(jié)點滴的速度。由步進電機帶動儲液瓶使儲液瓶上升或下降改變滴斗到受液瓶的高度,從而調節(jié)點滴速度。由于其高度的改變與點滴速度基本成線性關系,這易于對點滴速度進行控制。而液滴管的高度可通過電機實現(xiàn)精確的定量控制。但此方法對機械設備的要求高,不容易安裝。設備可移動性小，而且對電機的功率也有一定的要求，要采用大功率的電機。方案二：采用單片機和可編程邏輯器件控制輸液軟管的松緊來控制點滴速度。改變塑料點滴管的形狀以控制液體的流速。這樣的方法雖然直觀,但存在很多的缺點。首先由于對管壁施壓改變其形狀,其

17、所施加的壓力與流量改變的關系非線性,這給流量控制帶來了難度。其次由于滴管是由塑料制成,在長時間受壓后松開并不能使塑料滴液管完全恢復原形,控制裝置無法保證理想的控制效果。此外,要完成滴速夾的制作有一定的困難。即使此方案有很多缺點，但以其結構小巧，可移動性強，電機要求低，機械設備簡潔的優(yōu)點。61.2方案確定液體點滴速度檢測，方案一利用透射原理來檢測點滴速度，采用槽式光電傳感器來實現(xiàn)。槽式光電開關通常是標準的U字型結構其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一個光軸，當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了檢測到的開關量信號。槽式光電開關比較安全可靠，適合檢測高速變化的信號，分辨透明

18、與半透明物體，但槽間的距離一般比較小，不適合檢測體積較大的物體。方案二利用光的反射原理。使用反射式紅外光電傳感器檢測。直接反射式光電開關是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經過時，將光電開關發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時， 直接反射式的光電開關是首選的檢測模式。方案三電容式接近開關，但瓶中液體和周圍環(huán)境隨時會發(fā)生變化，很容易觸發(fā)傳感器，而使系統(tǒng)采集到錯誤的信號。因此，選擇方案二。輸液瓶液面檢測，液瓶液面檢測 電極接觸控制方式原理簡單，易于實現(xiàn)，可靠性強，但會導致藥品污染，危及患者安全。光電控制方式雖然結

19、構復雜，易受外界光源影響，但可防止藥品的污染，保證患者用藥安全。而軟件方式對程序有一定的要求，并且響應時間比較慢，但其優(yōu)點更明顯，完全拋棄了硬件結構。因此，選擇方案三，軟件方式。鍵盤方案，本系統(tǒng)按鍵較少，所以采用方案二。 顯示方案，采用方案二。電機系統(tǒng)方案，一方面調節(jié)的步長盡可能的小，定位要好；另一方面如果停止信號到來，要能立刻停止電機。因此選擇步進電機，采用方案三。點滴速度控制方案，選用方案二，控制輸液軟管的松緊來控制點滴速度。1.3基本系統(tǒng)框圖根據題目要求系統(tǒng)可以分為以下幾個模塊：點滴速度測量模塊，儲液液面檢測模塊，鍵盤顯示模塊，電機系統(tǒng)控制（點滴速度控制）模塊。基本系統(tǒng)框圖7如圖1-5。

20、圖1-5系統(tǒng)基本框圖第2章 系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn)2.1系統(tǒng)硬件的基本組成部分本題目中運用了檢測技術、自動控制技術和電子技術。系統(tǒng)可以分為傳感器檢測部分和控制部分。傳感器檢測部分：系統(tǒng)利用紅外對管發(fā)射接收即光電傳感器將檢測到的信號轉化為控制器可以辨別的電信號。傳感器檢測電路包括2個單元電路：點滴速度測量電路、儲液檢測電路?？刂撇糠郑合到y(tǒng)中控制器件根據有傳感器變換輸出的電信號進行邏輯判斷，控制點滴的速度及數(shù)碼管的顯示，完成了點滴裝置的自動檢測、自動調速、數(shù)碼顯示及報警功能等各項任務?？刂撇糠种饕?個電路：單片機控制電路、電動機的驅動電路、數(shù)碼管的動態(tài)顯示電路。2.1.1液體點滴速度檢測電路液體

21、點滴速度檢測是整個系統(tǒng)的重要組成部分，檢測精度是衡量系統(tǒng)精確性的一個最重要指標。將滴管放置在檢測用槽形光耦的中間，在檢測過程中，液滴呈近橢圓狀向下加速運動并通過槽型光耦。由于液滴的表面是曲面，上半部與下半部將光線兩次折射，使接收端接收不到光，僅在液滴中部光線可以直射穿過，產生這樣的波形是不穩(wěn)定的，干擾較大，系統(tǒng)采用了定時器NE555接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，將輸出脈沖波形整形后再輸入單片機。因為系統(tǒng)滴速范圍為60-80 滴/分，以最快要求來算，每分 80 滴，兩滴之間的最小間隔時間為0.75s，所設計的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就應該使得暫穩(wěn)態(tài)的時間小于0.75s。取R=400K,C=1uF,則暫穩(wěn)態(tài)的時間為T=1

22、.1RC=0.44s，可以有效的避免兩個液滴之間的干擾。當沒有液滴滴落時，通過傳感器的光照強度最大，產生的光電流最大，使得光敏三極管導通，它的集電極和射極之間電壓很小，輸出低電平；當有液滴滴落時，切斷光路，產生的光電流減小，光敏三極管介質，輸出高電平，根據輸出脈沖電平高低情況就可以檢測是否有液滴通過。8圖2-1液體點滴速度檢測電路2.2.2儲液瓶液面檢測電路液位檢測是指輸液時，當液面低于給定的輸液位置時，認為輸液過程己經結束，應發(fā)出報警信號，停止輸液操作，以保證患者的安全液位檢測電路原理圖如圖2-2所示。當瓶內藥液液面在光路之上時，紅外接收三極管不能接收到紅外發(fā)射二極管發(fā)出的光，從而截止，放大

23、器正極輸入為“1”；當瓶內藥液液面逐漸下降至光路附近時，紅外接收二極管能接收到紅外發(fā)射二極管發(fā)出的光，從而導通，放大器正極輸入為“0”，此時驅動相應電路發(fā)出報警信號，通知醫(yī)護人員及時采取措施。報警時的輸液剩余量應該足夠，符合護理人員對藥液剩余量的9其報警信號也是由儲液信號來決定的。當儲液的液面的高度為23cm后，會由紅外對管發(fā)射接收產生檢測信號，即為報警信號。報警電路如圖2-3所示。10圖2-2儲液瓶液面檢測電路圖2-3報警電路2.2.3鍵盤電路每個按鈕開關都接 10K 的下接電阻，使其處于關斷狀態(tài)輸出位低電平，而非浮空狀態(tài)。要進行設定之前首先要按下“Ctrl”按鈕，輸出高電平給單片機的 P0

24、.0，說明設定開始。之后若按下按鈕“+”，輸出高電平給單片機的 P0.1；若按下按鈕“-”，輸出高電平給單片機的 P0.2。退出設定，要求同時給 P0.1和 P0.2 以高電平,即需要同時按下按鈕 “+”“-”對單片機進行說明。鍵盤電路如圖2-4所示。圖2-4鍵盤電路2.2.4顯示電路采用動態(tài)顯示方式驅動3個七段數(shù)碼管，來顯示點滴的速度。數(shù)碼管采用共陰極。 2.2.5步進電機驅動電路電動機驅動電路就如圖2-5示。圖2-5路采用的是H型的開關驅動電路。整個的電路可以分為兩級：第一級接單片機的I/O口，用射極跟隨電路加大電流的驅動能力；第二級才是驅動電路。當P3.0為高電平時，Q2導通，Q1，Q3

25、導通，電動機兩端的電壓為+5V，電動機正轉；當P3.1為高電平時，Q5導通，Q4，Q6導通，電動機兩端的電壓為-5V，電動機反轉。圖2-5電機驅動電路2.3原件說明MCS-51系列中，用HMOS工藝制造的單片機都采用雙列直插式(DIP40)腳封裝，引腳信號完全相同。圖為2-8引腳圖，這40根引腳大致可分為：電源（VCC、VSS、VPP、VPD）、時鐘（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0P3）、地址總線(P0口、P2口)和控制總線（ALE、RST、PROG、PSEN、EA）等幾部分。管腳功能： 圖2-6 AT89C51（1）電源VCC（引腳號40）：供電電壓，接+5V。 VSS（引腳號20

26、）：電源接地端。 （2）I/O線P0口（引腳號3239）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據存儲器，它可以被定義為數(shù)據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口（引腳號18）：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第

27、八位地址接收。 P2口（引腳號2128）：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口（引腳號1017）：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，

28、可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 （3）控制總線

29、RST（引腳9）：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG（引腳號正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在

30、外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN（引腳號29）：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP（引腳號31）：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。（4）時鐘 XTAL1(引腳號19)：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2（引腳

31、號18）：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。NE555的特點有： 1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發(fā)準位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大

32、，可直接推動多種自動控制的負載。 4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 NE555引腳位配置說明下：   圖2-7NE555的結構圖Pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點) -這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出) -當時間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200 mA 。 Pin 4 (重置) -一個低邏輯電位送至這個

33、腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時啟動這個動作。 Pin 7 (放電) -這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。 Pin 8 (V +) -這是555個計時器IC的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5伏特

34、(最小值)至+16伏特(最大值)。 參數(shù)功能特性： 供應電壓4.5-18V 供應電流3-6 mA 輸出電流225mA (max) 上升/下降時間100 ns 2.3.3數(shù)碼管數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽極數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應

35、字段就不亮。共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。在此次設計中，使用的是共陰極七段數(shù)碼管。是因為計數(shù)的值全位整數(shù)，沒有小數(shù)。點亮LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定的導通和截至，這種方式，每一位顯示都需要一個8位輸出口控制，占用硬件較多，一般僅用于顯示器位數(shù)較少的場合。所謂動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點亮各位顯示器。對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一

36、次。顯示位的亮度既跟導通電流有關，也和點亮時間與間隔時間的比例有關。動態(tài)顯示器因其硬件成本較低，多數(shù)顯示時常常采用。下圖為七段數(shù)碼管內部結構與引腳圖：圖2-8七段數(shù)碼管內部結構與引腳圖數(shù)碼管使用條件：（1）段及小數(shù)點上加限流電阻；（2）使用電壓：段：根據發(fā)光顏色決定； 小數(shù)點：根據發(fā)光顏色決定；（3）使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動態(tài)：平均電流 4-5mA峰值電流 100mA。上面這個只是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的。數(shù)碼管選用好后，將與其他硬件連接以完成一個理想的動態(tài)顯示系統(tǒng)。然而，每個數(shù)碼管都需要6個段碼掃描端和2兩個位碼掃描端。但是單片

37、機上輸出口只有有限的幾個可以使用，難以滿足數(shù)碼管的多輸入（單片機多輸出）的要求。因此，需要解決端口的局限問題進行進一步的設計。解決端口問題時，我們使用雙向總線發(fā)送器/接收器74LS245與高壓輸出反相緩沖器/驅動器74LS06進行對端口的擴展與補充。第3章 系統(tǒng)軟件設計主程序對模塊進行初始化，接收從傳感器傳來的信號，并對此信號進行處理，輸出調整信號控制電動機的轉動，掃描鍵盤進行動態(tài)顯示。用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制點滴的速度。11121314153.1液體點滴速度檢測子程序檢測點滴速度子程序主要是用與系統(tǒng)信號的采集。經過光電傳感器采集，后由施密特觸發(fā)器整形，輸出到單片機的端口送入單片機內部

38、。檢測點滴速度子程序如圖3-1所示。圖3-1液體點滴速度檢測子程序3.2儲液瓶液面檢測子程序本程序主要是用于測量儲液瓶內部的液位高度的，當液位低于23cm時，發(fā)出報警信號。如果液位的高度不在此區(qū)間內，則點滴的速度照常采集，并送入單片機內部。其儲液子程序流程圖如圖3-2所示。開 始光電傳感信號變化否？發(fā)出報警信號，儲液面進入23cm的警戒水位進入檢測點滴速度子程序YN發(fā)出報警信號，儲液面進入警戒水位圖3-2儲液瓶液面檢測子程序3.3點滴速度檢測子程序根據題目的設計要求，首先讀出6秒內的點滴的數(shù)目（將一分種平均劃分成十分），進而得到當前的點滴的速度。根據其設定的速度值與當前的點滴的速度的誤差來確定

39、電動機的正轉與反轉，即控制儲液瓶的位置的高低，進一步影響下一個6秒內的點滴的速度，如此的循環(huán)往復。其點滴速度的電動機控制程序流程圖如3-3所示。開 始當前值與設定值比較小于大于等于電動機正轉，儲液瓶下降電動機維持，滴速穩(wěn)定電動機反轉，儲液瓶上升圖3-3點滴速度檢測子程序3.4鍵盤顯示子程序鍵盤及顯示字程序主要是用于判斷速度有沒有調整的動向和點滴速度的顯示（包括當前值和設定值）。其程序流程圖如3-4所示。開 始初始化繼續(xù)掃描顯示判斷有沒有鍵盤的按下延時子程序顯 示數(shù)據轉化成BCD碼，查表送入顯示緩沖區(qū)YN圖3-4鍵盤顯示子程序3.5系統(tǒng)的主程序設計開 始初 始 化判斷液位的高度，有沒有產生中斷有

40、沒有調整鍵按下調用按鍵處理程序換數(shù)據的BCD碼轉顯 示繼續(xù)執(zhí)行，等待圖3-5系統(tǒng)主程序流程圖第4章 總結本次設計運用了各類傳感器。同時也查閱了大量的相關資料，包括查閱相關的書籍和網上的電子資料，并獲得了一些相關信息。在方案設計的方面，經過仔細斟酌篩選出最好最方便的設計方案，比如在設計顯示電路時我們放棄LCD液晶來顯示,而直接運用了數(shù)碼管顯示電路；設計鍵盤時放棄用矩陣鍵盤，而用了簡便的單列三按鍵。在設計過程中，我遇到的問題很多，在同學老師的幫助下，完成了初次的設計。越是不懂的東西才要去學，在學習的過程中你會收獲很多，其中一點就是互相學習是最好的學習途徑，在學習之后你會感覺到很有成就感，這也是我在

41、完成設計之后體會到的。通過這次的設計，讓我了解設計電路的程序與設計理念。通過這次學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，對于我以后的學習有很大的幫助。在整個畢業(yè)論文設計的過程中我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學問要一絲不茍，對于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學會與人合作的態(tài)度，認真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事倍功半。致 謝在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的導師吉淑嬌，從開題報告、寫作提綱，到一遍一遍地指出每次的具體問題，嚴格把關。感謝

42、導師的指導與督促。同時也感謝她在此過程中對我的諒解和包容。沒有吉淑嬌老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。在這四年的學期中結識的各位生活和學習上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財富。在此，也對他們表示衷心感謝。寫作畢業(yè)論文是再一次系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成同時也意味著新的學習的開始。謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻給你們!參考文獻1 邊春元等.單片機應用開發(fā)實用子程序.人民郵電出版社. 2005 2 高吉祥.全國大學生電子設計大賽培訓系列教程.電子工業(yè)出社.2007 3 張毅坤. 單片微型計

43、算機原理及應用. 西安電子科技大學出版社.1998 4 王兆月等.微型計算機接口技術.機械工業(yè)出版社.2006 5全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編2003.北京理工大學出版.2005 6 王紫婷,王瑞峰,嚴天峰.智能液體點滴速度監(jiān)控儀.自動化與儀器儀表,2004, (5)：48-50.  7 程劍鋒.接觸式液面檢測系統(tǒng).機械工程與自動化,2009,(6） 8 汪國楨.基于89c51的液體點滴速度監(jiān)控系統(tǒng)設計.微計算機信息，2010,9（2），42-43 9 張丹彤,魏巍.智能化醫(yī)療點滴控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).吉林工程技術師范學院學報,2009,25(10) 10 宋雪麗,王

44、虎林,萬金領.基于單片機系統(tǒng)的液體點滴速度監(jiān)控裝置設計.電腦開發(fā)與應用,2007,20(5) 11 朱雷平.單片機控制雙步進電機運動控制系統(tǒng).電子通信與自動控制技術,2008,8 12 羚陽.用凌陽SPCE061A實現(xiàn)的液體點滴速度監(jiān)控裝置J.電子世界，2003, 11（21）：35-38 13 于匯泉，呂麗雪.普通輸液報警及控制系統(tǒng)的設計和研制J.醫(yī)療設備信息，2004(9)：10-11 14 肖瑋，涂亞慶，王杰，等.液體點滴的無線智能監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)J.電子測量技術，2008(1)：133-136 15 尹明，謝云.一種新型無線輸液監(jiān)護系統(tǒng)的設計J.計算機與數(shù)字工程，2007(8)：17

45、6-178附錄系統(tǒng)的設計的如件程序清單如下：SDDD DATA 30HMC1 DATA 31HMC2 DATA 32HMC3 DATA 33HMC4 DATA 34HMC5 DATA 35HMC6 DATA 36HMC7 DATA 37HMC8 DATA 38HMC9 DATA 39HMC10 DATA 3AHCJDD DATA 40HXS1 DATA 41HXS2 DATA 42HXS3 DATA 43HK_ENTER BIT P1.0K_JIA BIT P1.1K_JIAN BIT P1.2ORG 0000HLJMP MAINORG 0013HLCALL INT1ORG 001BHLCAL

46、L T1ORG 0100HMAIN:MOV SP,#60H ;給堆棧指針賦初值MOV TMOD,#14H ;定時器1在模式1下工作、計數(shù)器0工作在模式0MOV TL1,#0B0H ;定時器每50ms產生一次溢出MOV TH1,#3CH SETB ET1 ;使能定時器1中斷SETB IT1;邊沿觸發(fā)SETB EX1;開外部中斷1SETB EA ;使能總中斷SETB TR1 ;開始計時MOV TL0,#00HMOV TH0,#00HSETB TR0 ;開始計數(shù)MOV R5,#0AHMOV R6,#0FFHMOV R7,#78HMOV R0,# MC1CLR P1.7MOV SDDD,#64HMOV

47、 CJDD,#78HMOV MC1,#78HMOV MC2,#00HMOV MC3,#00HMOV MC4,#00HMOV MC5,#00HMOV MC6,#00HMOV MC7,#00HMOV MC8,#00HMOV MC9,#00HMOV MC10,#00HLOOP:MOV A,MC1ADD A,MC2ADD A,MC3ADD A,MC4ADD A,MC5ADD A,MC6ADD A,MC7ADD A,MC8ADD A,MC9ADD A,MC10MOV CJDD,ALCALL JPCLMOV R2,CJDDLCALL SJCL;數(shù)據處理程序 LCALL DISPLAY;調用數(shù)碼管顯示子程序

48、LCALL DIANJIAJMP LOOPT1:PUSH PSWPUSH ACCDJNZ R7,TC1MOV R7,#78HMOV R0,TL0INC R0MOV TL0,#00HMOV TH0,#00HCJNE R0,#3BH,TC1MOV R0,# MC1TC1:MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CHPOP ACCPOP PSWRETIINT1:PUSH PSWPUSH ACCSETB P1.7POP ACCPOP PSWRETIJPCL:JB K_ENTER,QUITLCALL K_DELAYJB K_ENTER,QUITLOOP2:MOV R2,SDDDLCALL SJC

49、LLCALL DISPLAYJB K_JIA,QUIT1LCALL K_DELAYJB K_JIA,QUIT1LCALL JIAQUIT1:JB K_JIAN,QUIT0LCALL K_DELAYJB K_JIAN,QUIT0LCALL JIANQUIT0:DJNZ R5,LOOP2MOV R5,#0AHDJNZ R6,LOOP2QUIT:MOV R5,#0AHMOV R6,#0FFHRETJIA:MOV A,SDDDINC AMOV SDDD,ACJNE A,#96H,TC2MOV SDDD,#14HTC2:MOV R5,#00AHMOV R6,#0FFHRETJIAN:MOV A,SDDDDEC AMOV SDDD,A