基于单片机的输液滴速控制系统设计3851.docx

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1、 电气自动化毕业业设计题 目： 基于单片片机的输液滴滴速控制系统统设计 电气工程，电气气自动化，自自动化，计算算机应用控制制毕业设计，毕毕业论文，单单片机类，PPLC类毕业业设计，强电电，弱电，照照明系统，变变电站等毕业业设计，毕业业论文！QQ：40511127644 电话话：1366680766687本任务及要求：以单片机为核心心，设计一个个液体点滴速速度监测与控控制的系统，能能检测点滴速速度，控制点点滴速度，并并能发出报警警信号。系统统采用主站控控制从站的有有线监控系统统方式实现医医疗输液过程程的群控。设设计的主要内内容是完成群群控系统控制制装置的软、硬硬件设计及调调试。设计包括：1、总总

2、体方案的确确定；2、单单片机的选择择； 3、各各模块电路的的设计；4、软软件设计；55、各模块调调试；6、编编写设计说明明书等。 一、 进度安排及完成成时间：1、 第二周：明确课课题任务及要要求，搜集课课题所需资料料，掌握资料料查阅方法，了了解本课题研研究现状、存存在问题及研研究的实际意意义。2、 第三周至第四周周：查阅相关关资料，自学学相关内容，确确定课题总体体方案，明确确课题任务，确确定个人研究究重点，做好好文献综述、开开题报告。3、 第七周至第十周周：根据自己己研究的方向向，确定自己己的总体设计计方案，设计计硬件总体模模块图及软件件模块图。4、 第十一周至第十十三周：完成成本系统的软软、

3、硬件设计计及调试。 5、 第十四周至第十十七周：整理理资料，撰写写毕业设计论论文。6、 第十八周答辩。目 录摘要1Abstracct2第1章单片机机及多单片机机应用系统11.1单片机机的概述11.2单片机机的特点与应应用11.3MCSS-51单片片机的基本组组成31.3.1MMCS-511单片机的内内部结构及管管脚功能31.3.2 单单片机最小系系统构成51.4多单片片机控制系统统的概述71.5单片机机在输液点滴滴的研究现状状81.6 课题题的主要内容容及发展前景景91.6.1 课课题的主要内内容91.6.2 课课题的发展现现状与前景展展望9第2章系统方方案确定112.1系统设设计要求112.

4、2系统设设计总体方案案122.3系统各各模块方案选选择122.3.1单单片机型号的的选择122.3.2点点滴速度检测测和液面检测测方案的论证证与比较132.3.3滴滴速控制方案案的论证与比比较132.3.4电电机控制算法法的选择142.3.5键键盘、显示及及声光报警部部分152.3.6主主从站协议部部分15第3章硬件设设计163.1系统硬硬件设计163.2主站及通通信网络的设设计173.2.1主主站硬件电路路设计173.2.2通通信网络设计计203.3从站电电路设计213.3.1滴滴速检测与液液面检测电路路设计213.3.2键键盘显示电路路设计223.3.3步步进电机驱动动电路设计243.3.

5、4报报警电路和通通讯网络设计计26第4章软件设设计274.1主站软软件设计274.1.1主主站总体流程程设计274.1.2键键盘显示程序序设计274.1.3 报警程序设设计284.1.4与与从站通讯294.2从站软软件设计304.2.1系系统定义和总总体流程304.2.2滴滴速和液面判判断及报警324.2.3滴滴速控制程序序设计334.2.4键键盘及显示程程序设计344.2.5与与主站通信35第5章系统调调试、抗干扰扰及制板365.1系统调调试365.2单片机机应用系统中中常见的干扰扰现象及影响响365.2.1常常用硬件抗干干扰与保护措措施375.2.2软软件抗干扰375.3PCBB板设计37

6、结束语38参考文献399致 谢400附 录411附录A主站程程序41附录B从站程程序48附录C主站硬硬件电路总图图58附录D从站硬硬件电路总图图59附表E3D效效果图60基于单片机的输输液滴速控制制系统的设计计摘要：近年来随随着科技的飞飞速发展，单单片机的应用用正在不断地地走向深入，同同时带动传统统控制检测日日新月益更新新。在实时检检测和自动控控制的单片机机应用系统中中，单片机往往往是作为一一个核心部件件来使用，仅仅单片机方面面知识是不够够的，还应根根据具体硬件件结构，以及及针对具体应应用对象特点点的软件结合合，以作完善善。本系统以Atmmel89CC52单片机为为核心，辅以以步进电机驱驱动、

7、键盘、LCD 显示、LED 显示、光电传感器数据采集等外围电路组成，实现了一个主站控制多个从站的有线液体点滴速度监控系统。电机控制使用了模糊控制的控制算法，可以有效的减小超调量和静态误差，缩短调节时间。主站使用LCD 显示，用户界面友好。关键字：单片机机；驱动；键盘；光电传感器器摘要The dessign oof thee liquuid innputinng sysstem bbasingg on oone-chhip coomputeerAbstracct:With the ddeveloopmentt at ffull sspeed of scciencee and technnolog

8、yy in rrecentt yearrs, thhe appplicattion oof thee one-chip compuuter iis beiing mooved ttowardds deeepenniing coonstanntly, drivee tradditionn is iit meaasure cresccent bbenefiit to upgraade daay to contrrol att the same time. In mmeasurring iin reaal timme andd autoomaticcally contrrolledd one-chi

9、p compuuter aappliccationn systtem, tthe onne-chiip commputerr ofteen usees as a keyy partt, onlly onee-chipp compputer respeect knnowleddge iss not enouggh, shhould also folloow thee conccrete hardwware sstructture , and direcct agaainst and uuse thhe sofftwaree of ttargetts chharactteristtic too c

10、ombbine cconcreetly, in orrder tto do perfeectly.The sysstem iis dessignedd to cconstrruct aa wireed monnitor systeem of a masster sstatioon conntrollling mmultipple sllave sstatioons,wiith a one-miicro contrrollerr Atmeel89C52 as thhe keyy, commplimeented by sttepperr motoordriive, kkeyboaard, LLCD

11、 diisplayy, LEDD dispplay aand phhotoellectriic cennsor ddata ccollecction out sside ccircuiit. Thhe commbinattion oof fuzzzy coontroll workking oon thee motoor driive caan efffectivvely rreducee the amounnt of over regullatingg and stablle errror annd shoorten the ttime oof adjjustinng. Key worrds:

12、onne-chiip commputerr；drivee；keybooard；photooelecttricAbstracct51第1章单片机机及多单片机机应用系统1.1单片机机的概述单片机，也称单单片微型计算算机，是微型型计算机家族族中的一员，它它以独特的结结构和超群的的优点，深得得各个领域的的青睐，应用用十分之泛，近近年来发展极极其迅速。世世界上的各个个半导体厂商商都抓住这个个机会，推出出自己的产品品，一时间单单片机如雨后后春笋般蓬勃勃发展和流行行起来。在近30年的时时间里，电子子计算机的发发展经历了从从电子管、晶晶体管、中小小大体集成电电路到大规模模集成电路四四个阶段，尤尤其是随着大大规

13、模集成电电路技术的飞飞跃发展，220世纪700年代初诞生生的单片机微微型计算机，使使得计算机应应用日益广泛泛。而单片机机的问世，更更进一步推动动了计算机应应用技术的发发展，使计算算机应用渗透透到各行各业业，达到了前前所未有的普普及程度。1.2单片机机的特点与应应用一、单片机的特特点：（）重量轻、耗耗电少、价格格低、电源单单一。（）抗干扰能能力强、可靠靠性高。芯片片本身是按工工业测控环境境设计的，其其抗工业噪声声干扰优于一一般的通用CCPU；程序序指令及常数数、表格固化化在ROM中中，不易被破破坏；许多信信号通道均在在一块芯片内内。（）集成度限限制，片内存存储器容量较较小。一般RROM小于88K

14、B，RAAM小于2556个字节，但可可在外部扩展展，通常ROOM、RAMM可分别扩展展至64KBB。（）面向控制制，控制功能能强，运行速速度快。其结结构组成与指指令系统都着着重满足工控控要求。指令令系统中均有有极其丰富的的条件转移指指令，I/OO口的逻辑操操作及位处理理功能。一般般来说，单片片机的逻辑控控制功能及运运行速度均高高于同一档次次的其它微处处理器。（）开发应用用方便，研制制周期短。片片内具有计算算机正常运行行所必须的部部件，芯片外外部有许多供供扩展用的三总线以及并行、串串行输入/输输出管脚，很很容易构成各各规模的计算算机应用系统统。二、单片机的应应用单片机具有体积积小、使用灵灵活、成

15、本低低、易于产品品化、抗干扰扰能力强、可可在各种恶劣劣的条件下工工作等特点。特特别是它强大大的面向控制制的能力、使使它在工业控控制、智能仪仪表、外设控控制、家用电电器、机器人人、军事装置置等方面得到到广泛应用。（1） 单片机在智能仪仪表中的应用用在各类仪器仪表表中，引入单单片机使得仪仪器仪表数字字化、智能化化、微型化功功能大大提高高，例如精密密数字温度计计、智能电度度表、微机多多功能PH测测试等等。（2） 单片机在工业测测控中的应用用。用单片机可以构构成各种工业业测控系统、自自适应控制系系统、数据采采集系统等，例例如MCS-51单片机机控制电镀生生产线、温度度人工气候控控制、报警系系统控制、I

16、IBM-PCC/XT和单单片机组成的的二级计算机机控制系统等等。（3） 单片机在计算机机网络与通信信技术中的应应用 MCCS-51系系列单片机具具有通信接口口，为单片机机在计算机网网络与通信设设备中的应用用提供了良好好的条件，例例如MCS-51系列单单片机控制的的串行自动呼呼叫应答系统统、列车无线线通信系统、MMCS-511单片机无线线遥控系统等等。（4） 单片机在日常生生活及家电中中的应用单片机越来越广广泛应用于日日常生活的智智能电器产品品以及家电中中。例如电子子秤、银行计计息电脑、电电脑缝纫机、心心率监护控制制、彩色电视视机、电冰箱箱控制、洗衣衣机控制等等等。（5） 单片机与Inttern

17、ett随着网络技术的的发展，Innterneet已经成为为信息社会的的重要组成部部分，Intternett技术已经深深入到日常生生活中和工作作中。Intternett技术得以迅迅速发展，其其主要推动力力之一是标准准成熟的PCC工业。无论论是PC机的的硬件平台，还还是软件操作作系统，都要要求高度标准准化，上网方方式也大同小小异。而对于于各类家用电电器和智能装装置，情况就就不同了，它它们的心脏多多是单片机，但但由于单片机机芯片品种繁繁多，其结构构和指令系统统也各不相同同，因此，它它不能像PCC机那样通过过标准的硬件件接口和接口口软件直接接接到Inteernet，如如果能够将各各类智能装置置或家用电

18、器器与Inteernet连连接起来，一一方面可充分分利用Intternett资源，另一一方面还可获获得一些电子子设备信息。由此可见，单片机与Internet的紧密结合将为单片机应用系统的发展开创另一片天地。机电一体化是机机械工业发展展的方向。它它是通过机械械技术与微电电子技术、信信息技术紧密密结合而成的的一个新的学学科领域。这这种结合形成成一种技术趋趋势，涌现了了崭新的产品品及先进的制制造技术，因因而使整个机机械、仪表、控控制的产品结结构发生根本本变化。机电电一体化产品品是指机械微微电子技术、机机电转换技术术、自动控制制技术与计算算机于一体，具具有智能化特特征的机电产产品。采用单单片机作为机机

19、电产品的控制制器，可充分分发挥其体积积小、功能强强、可靠性高高、价格低、安安装灵活方便便等优点，提提高产品的自自动化、智能能化水平。1.3MCSS-51单片片机的基本组组成1.3.1MMCS-511单片机的内内部结构及管管脚功能一、MCS-551单片机的的内部结构MCS-51单单片机的功能能框图如图11.1所示。在在一块小芯片片上集成了一一个微型计算算机的各个部部分，其核心心部分是中央央处理器CPPU，它由运运算器和控制制器两大部分分组成。运算算器用来完成成算术运算、逻逻辑运算和进进行位操作，由由算术逻辑单单元（ALUU）、位处理理器、累加器器ACC、寄寄存器B、暂暂存器TMPP1和TMPP2

20、等组成。控制器是用来统统一指挥和控控制计算机进进行工作的部部件，它由控控制逻辑、内内部振荡电路路OSC、指指令寄存器及及其译码器、程程序计数器PPC及其增量量器、程序地地址寄存器、程程序状态字寄寄存器PSWW、RAM地地址寄存器、数数据指针DPPTR、堆栈栈指针SP等等组成。图1.1MCS-51单片机内部结构二、MCS-551单片机的的管脚功能采用HMOS制制造工艺的MMCS-511单片机都采采用40管脚脚双列直插式式封装；而采采用CHMOOS制造工艺艺的80C51/80C31,除采用400脚双列式直直插式封装外外，还有用方方形的封装方方式。如图11.2所示为为双列直插式式封装单片机机管脚图。

21、 图1.28031管管脚 各管脚功能说明明如下：电源管脚VCC(40脚脚):接55V；VSSS（20脚）：接地。时钟信号脚脚XTAL1(119脚),XXTAL2(18脚):外部时钟信信号脚。控制线1）RST/VVpd(9脚脚):当作RRST使用时时，为复位输输入端；当作作为Vpd使使用时，当VVCC掉电下下，可作备用用电源。2）/Vpp（331脚）：为为访问内部或或外部程序储储存器的选择择号。对片内内RPROMM编程时，VVpp接入221V编程电电压。3）ALE/（330脚）：当当访问外部储储存器时，AALE信号的的负跳变将PP0口上的低低8位送入地地址锁存器，不不访问外部储储存器时，AALE

22、端仍以以固定的振荡荡频率的1/6速率输出出正脉冲信号号。当对片内内EPROMM编程时，该该管脚PROOG用于输入入编程脉冲。4）（29脚）：外部程序存存储器读选通通信号。输入/输出出口线1）P0口（33239脚脚）：双向II/O口，既既可接地址锁锁存器作低88位地址I/O口使用也也可以作数据据I/O口使使用。能驱动动8个LSTTTL负载。2)P1口（118脚）：具有内部上上位电阻的88位准双向II/O口，可可驱动4个LLSTTL负负载。3）P2口（22128脚脚）：8位具具有内部上位位电阻的准双双向I/O口口，在接收外外部存储器时时，P2口作作为地址高88位。能驱动动4个LSTTTL负载。4）

23、P3口（11017脚脚）：8位具具有内部上位位电阻的准双双向I/O口口，其每一位位又有如下特特殊功能：P3.0（RXXD）：串行行口输入端。P3.1（TXXD）：串行行口输出端。P3.2（）:外部中断00输入端，低低电平有效。P3.3（）:外部中断11输入端，低低电平有效。P3.4（T00）：定时/计数器0外外部事件计数数输入端。P3.5（T11)：定时/计数器1外外部事件计数数输入端。P3.6（):外部数据存存储器写选通通信号，低电电平有效。P3.7（):外部数据存存储器读选通通信号，低电电平有效。1.3.2 单单片机最小系系统构成单片机最小系统统是指单片机机能够工作所所必需的外部部电路，这

24、些些电路包括晶晶振电路、复复位电路、外外部程序存储储器以及数据据存储器等。下下面以典型MMCS-511单片机为代代表介绍最小小系统的各个个部分。一、单片机晶振振电路MCS-51单单片机内部有有一个用于构构成振荡器的的高增益反相相放大器，管管脚XTALL1和XTAAL2分别是是反相放大器器的输入端和和输出端，由由这个放大器器与作为反馈馈元件的片外外晶体或陶瓷瓷谐振器一起起构成一个自自激振荡器，这这种方式形成成的时钟信号号称为内部时时钟方式，如如图1.3aa所示；图11.3b所示示为外部时钟钟方式。 a) b)图1.3 aa) 外部时时钟方式 b) 内部部时钟方式二、单片机复位位电路1）单片机复位

25、位后的状态无论是HMOSS型还是CHHMOS型单单片机，振荡荡器处于运行行状态时，如如果在单片机机的RST引引脚保持2个个机器周期（224个振荡周周期）的高电电平，则单片片机内部执行行复位操作，以以后每个周期期执行一次，直直至RST端端变低。为保保证单片机可可靠复位，设设计复位电路路时要考虑VVCC的上升升时间的振荡荡器建立时间间，通常使RRST端持续续20ms以以上的高电平平。复位后单单片机从程序序存储器的地地址00000H处开始运运行，内部寄寄存器的状态态如表1.11所示。表1.1复位位后单片机寄寄存器状态专用寄存器复位状态专用寄存器复位状态PC0000HTH000HACC00HTL000

26、HB00HTH100H专用寄存器复位状态专用寄存器复位状态PSW00HTL100HSP07HTH200HDPTR0000HTL200HP0P3FFHRLDH00HIP00000BRLDL00HIE000000BSCON00HTMOD00HSBUFTCON00HPCON000000BT2CON00H复位后，ALEE和PESEE为高电平，内内部RAM不不受复位的影影响，此时内内部RAM的的状态不确定定。2）单片机复位位电路如图1-4所示示分别为单片片机的几种复复位电路。 a) b) c) 图1.4a)上电复位b)按键电电平复位cc)按键脉冲冲复位上电复位如图11.4a所示示，它是在VVCC与VSS

27、S管脚之间间接入RC电电路。上电瞬瞬间RST端端电位与VCCC相同，随随着电容充电电电流的减小小，RST端端的电位逐渐渐下降。只要要VCC的上上升时间不超超过1ms，振振荡器建立时时间不超过110ms，按按图中的时间间常数（C11=22F，R1=1K），上电复复位电路就就能保证在上上电开机时完完成复位操作作。上电复位位所需要的最最短时间是振振荡器建立时时间加上2个机器周期期。在这段时时间内，RSST端的电平平应维持高于于施密特触发发器的下阀值值。图1.4b所示示为一种上电电与按键复位位电路，在实实际应用系统统中，有些外外围芯片也需需要复位电路路，如果这些些复位电平与与单片机的要要求一致，则则可

28、以与相连连。为了防止干扰窜窜入复位端，引引起内部某些些寄存器错误误复位，可在在RST管脚脚上接一个去去耦电容。在应用系统中，为为了保证复位位电路可靠地地工作，常将将RC电路在在接施密特电电路后，再接接入单片机复复位端和外围围电路复位端端，如图1.4c所示。系系统有多个复复位端时，能能保证可靠地地同步复位。1.4多单片片机控制系统统的概述随着人类社会的的不断进步，工工程科学技术术在推动人类类文明的进步步中一直起着着发动机的作作用。随着科科学技术的不不断更新，单单片机控制系系统在各个领领域中的应用用日趋广泛，不不但使得更多多的单片机控控制系统投入入生产设备，大大大的提高了了劳动生产效效率和产品质质

29、量，改善劳劳动条件。在在工业控制领领域，多机控控制系统很多多，如大型检检测监控系统统、机器人控控制系统、水水利工程、桥桥梁工程等。单单个单片机在这些应用用场合往往只只负责一小部部分系统和控控制和检测，对对于整个系统统的检测和各各个子系统的的协调控制则则由功能更为为强大的单片片机的或者工业PC机机来完成。单片机虽然有着着强劲的功能能，但在要求求快速响应、实实时性强、控控制量多的场场合（如电梯梯群控系统等等），单个单单片机是很难难胜任的，虽虽然此时可以以选用高性能能处理器，但但综合考虑其其性价比，多多单片机控制制系统更为突突出。多单片片机控制系统统就是指由多多个单片机或或者PC机与与多个单片机机构

30、成的更为为复杂的控制制系统，其间间构成多为分分布式等，多多个单片机通通过网络协议议连接成主从从式或者对等等式等。在性性能更为强大大的基础上能能完成的任务务更复杂、应应用场合更多多、人机界面面更完善，在在此等应用场场合，多单片片机控制系统统显示出了优优越性。单片机以高可靠靠性、高性价价比、小小体体积等而广泛泛应用工业控控制、数据采采集、智能化化仪表等实时时控制系统中中。但其内存存小，指令系系统简单，在在人机交换数据管理理等方面有一一定的局限性性。因此利用用PC机与单单片机混合控控制系统就能能将一系列的的参数有机的的结合起来。PPC机与单片片机构成的控控制系统是典典型的多机控控制系统，它它可分两类

31、：一类是PCC机与单个单单片机构成的的双机控制系系统；另一类类是PC机与与多个单片机机构成分布式式控制系统。在工业控制系统统中，一般较较为复杂一点点的应用系统统多采用PCC机作为上位位机，其价格格不但昂贵而而且对于小型型系统也不适适合，因此基基于此种问题题，我们不妨妨采用单片机机作为上位机机，简易键盘盘输入，LEED数码管作作显示，PLLC作控制单单元。这样不不但可以将单单片机的优点点不互补，而而且其体积小小，成本低，使用方方便，作为多多机控制的另另一个领域。现场总线在工业业控制甚至民民用领域中应应用最为广泛泛，可靠而简简单的连接降降低了分布线线的成本，灵灵活而功能强强大的协议又又为系统模块块

32、设计提供了了保证。目前前，将现场总总线与以单片片机为核心的的多个物理层层模块连接应应用构成多机机控制系统也也倍受人们欢迎迎。1.5单片机机在输液点滴滴的研究现状状随着科学技术的的发展，MCCS-51为核心的单片机机控制系统，已已经渗透到日日常生活的各各个方面。相相对其他领域域来说，速度度控制是单片片机系统最典典型，最广泛泛的应用领域域之一。单片片机输液滴速速控制是医院院中常见的问问题。输液滴滴速控制针对对不同的病人人情况采用不不同的点滴速速度进行输液液控制，比如如对成人输液液滴速一般设在在60800滴/分钟，而对对儿童输液滴滴速一般设在在30400滴为宜。医医院中常见的的输液管虽然然能进行速度

33、度调节，但调调节不准确，不不易控制，而而且常因为疏疏忽大意发生生血液回流现现象，有时速速度过快还会会对病人造成成不良反应，另另外作为医疗疗过程，医务务人员也需要要对每个病人人的输液过程程进行监控和和记录完善病病人档案，为为此研究点滴滴速度控制就就显得非常必必要。且单片片机的控制容容易实现，控控制过程也比比较简单，更更能够满足输输液滴速的高高要求控制。目目前市场上常常见的点滴速速度控制产品品主要是输液液泵，此种设设备控制精度度高，功能也也比较强大，但但价格不菲，适适用于输液要要求较高的场场合，而且使使用前后都要要进行清洗，不不太方便。针针对以上情况况我们对系统统进行改进设设计了一种方方便实用、低

34、低成本的滴速速速测控系统统。在输液点滴速度度控制系统中中，广泛应用用与80511系列兼容的的单片机，滴滴速检测和液面面检测可用光光电传感器或或者电容式传传感器，显示示部分可选择择液晶显示和和数码管显示示。键盘可采采用82799 扩展键盘盘或者直接利利用I/O 扩展而成。通通讯协议采用用串行通信方方式RS2332。滴速控控制采用步进进电机提高输输液瓶高度来来控制滴速的的快慢，步进进电动机控制制采用模糊控控制或者PII控制或者两两者结合控制制，报警电路路同时采用蜂蜂鸣器和发光光二极管。1.6 课题题的主要内容容及发展前景景1.6.1 课课题的主要内内容一、要求本课题是以单片片机为核心，设设计一个液

35、体体点滴速度监监测与控制装装置，能检测测点滴速度，控控制点滴速度度，并能发出出报警信号。系系统采用主站站控制从站的的有线监控系系统方式实现现医疗输液过过程的群控。设设计的主要内内容是完成群群控系统控制制装置的软、硬硬件设计及调调试。二、内容1）、总体方案案的确定；22）、单片机机的选择；33）、各模块块电路的设计计；4）、软件设设计；5）、各模块块调试；6）、撰写设设计说明书。1.6.2 课课题的发展现现状与前景展展望随着电子技术的的发展，我们们在生活中的的各方面大部部分都采用了了人工智能代代替人，特别别在一些工业业应用场合。应应用技术的飞飞速发展，使使得单片机应应用系统已经经逐渐成熟，应应用

36、也越来越越广泛，目前前，单片机已已经成为IPP库中的重要要成员。我个人认为，单单片机输液点点滴速度控制的发展展在今和未来来将成为医疗疗设施发展的的趋势，毕竟竟，单片机凭凭着优越的性性价比，与以以往的点滴滴滴速控制系统统相比，其单单片机价格便便宜，操作易易于实现，而而且对滴速的的控制要求精精度也较高。再再者，单片机机操作多机控控制系统，还还可减轻工作作人员的压力力，提高医护护人员的工作作效率。在人人为控制下有有时候如不小小心将会为安安全设施带来来很大的麻烦烦，而且人工工控制滴速精精度也很难掌掌握，而使用用单片机设计计只要在设计计时考虑周到到，运行起来来就不会带来来这种问题了了，因此，单单片机滴速

37、控控制系统将在在医疗中得到到广泛应用。医医疗事业的发发展是顺应科科学技术而发发展的，医疗疗的安全问题题更离不开科科学，把高科科技应用到医医疗事业中来来是对医疗事事业的一大促促进与补充。随着现代信息和和电子技术应应用领域的不不断拓宽，越越来越多的应应用领域提出出了各种特殊殊要求。例如如，航空航天天领域要求的的小体积大系系统，信息应应用领域提出出的个性化等等要求，都使使得一般固件件技术难以胜胜任。特别是是在民用领域域，重视个性性化的产品设设计概念使应应用电子产品品的更新速度度极快，而且且小批量多品品种的要求也也越来越高。这这就是提出了了小批量产品品与成本、集集成化与成本本、产品研制制周期与成本本等

38、一系列的的问题。也将将是单片机在在医疗设施中中展的必然趋趋势。第2章系统方方案确定2.1系统设设计要求本系统要求设计计一个以单片片机为核心的的液体点滴速速度监测与控控制装置，检检测点滴速度度、控制点滴滴速度，并能发出出报警信号，系系统采用主站站控制从站的的有线监控系系统方式实现现医疗输液过过程的群控。设设计主要是完完成群控系统统控制的硬、软软件设计及调调试。1、基本要求：1）在滴斗斗处检测滴速速，并制作一一个数显装置置，能动态显显示点滴速度度（滴/miin）。2）通过过改变控制点点滴速度，如如图2.1所所示，或通过过控制输软管管夹头的松紧紧等其它方式式来控制点滴滴速度。点滴滴速度可用键键盘设定

39、显示示，设定范围围为201150滴/mmin，控制制误差范围设设定值（101）滴。33）调整时间间3min（从从改变设定值值起到点滴速速度基本稳定定，能人工读读出数据为止止）。4）当当降到警戒值值（23ccm）时，能能发出报警信信号。2、其它部分图2.1液体滴速监测与控制装置设计制作一个由由主站控制116个从站的的有线监控系系统。16个个从站中只有有一个从站是是按基本要求求制作的一套套点滴速度监监控装置，其其它从站为模模拟从站（仅仅要求制作一一个模拟从站站）。（1）主站功能能：a.具有定点和和巡回检测两两种方式b.可显示从站站传输过来的的从站号和点点滴速度。cc.在巡回检检测时，主站站能任意设

40、定定要查询从站的数量、从从站号和各从从站的点滴速速度。d.收收到从站发来来的报警信号号后，能声光光报警并能显显示相应的从从站号；可用用手动方式解解除报警状态态。（2）从站功能能：a.能输出从站站号、点滴速速度和报警信信号；从站号号和点滴速度度可任意设定定，b.接收收主站设定的的点滴速度信信息并显示。cc.对异常情情况进行报警警。（3）主站和从从站间的通讯讯方式不限，通通信协议自定定，但应尽量量减少信号传传输线的数量量。2.2系统设设计总体方案案本系统从站以AAT89C52单单片机为核心心，辅以一些些必须的外围围电路，实现现滴速检测和和控制。而用用另外一片AAT89C52单片机作作为主站，采采用

41、通讯协议议进行传输，设设计实现一个个主站控制多多个从站的有有线监控系统统。主机采用用大屏幕液晶晶显示器，不不但可以显示示当前滴速、在在声光报警后后还可显示相相应的从机号号，更嵌入时时间显示模块块，实现简单单友好的人机机界面，符合合实际要求。主主站键盘直接接采用I/OO扩展而成，充充分考虑到了了操作的便捷捷和简易性。外外围电路电源源均由主机统统一控制管理理。监测与点点滴速度调节构成从从站的主要功功能，其主要要模块除单片片机控制部分分外，还有滴滴速检测、滴滴速调节、异异常报警电路路、速度设定定与数码显示示等。系统采采用光电耦合合传感器来进进行检测滴速速和液面高度度产生中断进进行计数，采采用步进电机

42、机升降来进行行滴速的控制制，如果检测测到的滴速在在要求误差范范围内过快或或者过慢，则则驱动步进电电机来调节储储液瓶的高度度或者挤压软软管达到控制制的目的。当当出现异常情情况如储液低低于（233cm）时或或者滴速低于于或高于要求求控制的范围围（201150滴/mmin）时，则则驱动声光报报警电路进行行报警。显示示装置则采用用LED 显示器，从从站键盘采用用8279扩扩展键盘，另另外还可加入入红外遥控键键盘装置，护护士人员不但但对从站控制制方便也还为为医疗人员提提供方便，此此系统暂没有有提供红外遥遥控键盘装置置设计，如读读者有兴趣，可可自行设计。电电机采用模糊糊控制算法，提提高控制精度度，驱动电路

43、路由相关的驱驱动芯片组成成。2.3系统各各模块方案选选择2.3.1单单片机型号的的选择本系统是以单片片机为核心的的输液滴速控控制系统，单单片机应用系系统性能优越越，价格便宜宜，而且功能能强大，用户户界面友好，虽虽然工业PCC机、PLCC和DSP等等，其性能虽虽也强，比如如PLC、DDSP等功能能强，可靠性性也极高，使使用方便，体体积小巧，但但其性价比远远没有单片机机应用系统高高，在更多的的工业控制应应用场合，单单片机应用系系统突出的性性价比而迎得得用户的青睐睐。设计这样样一个简单的的应用系统，IIntel公公司的80551和其它的的一些公司芯芯片均可选用用。其他一些些MCS-551系列兼容容的

44、芯片，如如ATMELL公司生产的的AT89CC系列单片片机，该单片片机完全与88031兼容容，并且还具具有程序加密密等功能，物物美价廉，经经济实用，成成为技术更加加成熟的新一一代单片机应应用系统。AAT89C52内部含有有大容量的FFlash存存储器，功能能强，性价比比忧，可以反反复擦写，给给用户提供了了极大的方便便，所以在生生产开发及便便携式商品中中、手提式仪仪器等方面有有着十分广泛泛的应用，也也是目前取代代传统的MCCS-51系系列单片机的的主流单片机机之一。基于于上述本系统统采用与80031兼容的的AT89CC52单片机机。2.3.2点点滴速度检测测和液面检测测方案的论证证与比较方案一：

45、采用金金属电极检测测点滴速度信信号以及储液液瓶液面信号号。如图2.2a所示，用用药液的导电电特性实现液液滴速度及储储液瓶液面信信号的检测，当当有液滴下落落时，金属电电极接通，此此时产生一个个高信号脉冲冲，无液滴下下落时，金属属电极断开，由由此产生一个个高低信号脉脉冲，通过对对高低脉冲进进行计数，检检测液滴速度度（滴miin），同理理，液面也可可以采用金属属电极检测，如如图2.2bb所示。通常常电极采用不不锈钢等耐腐腐蚀材料制成成。方案二：采用光光电传感器检检测点滴速度度以及储液瓶瓶液面信号，原理如图2.3a所示。发发光二极管发发射的平行光光束穿过滴管管投射到光敏敏三极管的感感光面上，在在没有液滴滴滴落时，光敏敏三极管接收收到的光照度度最大，产生生的光电流也也最大，当有有液滴滴落时时，由于液滴滴的形状特性性，使平行光光束发散，投投射到光敏三三极管上的光光照度将减弱弱，从而使光光敏三极管产产生的光电流流减小，形成成低信号脉冲冲。液位检测测的基本原理理与液滴检测测相同,如图图2.3b所所示。 a) bb) a) b)图2.2金属属电极检测滴滴速和液面装装置 图2.3光电传感器器检测滴速和和液面装置电极接触控制方方式原理简单单，易于实现现，可靠性强强，但会导致致药品污染，危危及患者安全全。而