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工程电子线路课程论文 论文题目：输液点滴流速控制装置姓 名：班级学号：学号： 输液点滴流速控制装置输液点滴流速控制装置摘 要本系统设计是以单片机AT89C51为核心，以键盘及红外对射式传感器作为输入系统，以数码管及电动机作为输出系统的智能化输液控制及监测系统。键盘系统为独立式按键系统，红外传感器的功能为检测点滴的流速。电动机具有转速可控功率大及输入脉冲不变时可保持大力矩等优点，这样就可以自如控制吊瓶的上、下缓移可以达到智能控制的目的。关键字：红外对射式传感器独立式按键系统 智能化输液监测系统引 言现在大部分医院中所使用的静脉输液器都是悬挂在病人的身体水平线以上才能输液，这种传统的输液方法的输液流速难以准确控制，这对特护病人和对输液流速有较严格要求的病人是很不方便的，也会加重医护人员的工作强度。本系统是以均衡人力为目的，以设备代替人力看护，获得了良好医疗效果，利用这种装置可以通过电机控制储液瓶的高度来达到控速的目的；通过传感系统来确定点滴流速和对液位警戒线的检测；通过键盘设置输液点滴流速，方便而又实用。1系统原理框图及分析利用电机和压强的原理来控制输液滴的流速，有公式可以知道由于液面高度的不同而使压强不同，从而改变液滴的流速。这样的系统比控制输液软管的松图1.1 系统原理框图紧更好控制，而且比较容易实现。1.8m的高度足以实现流速从20150(滴/min)的调节。首先大概测出对应高度所对应的水滴流速，并记下来存在单片机内，需要使用时就直接调出来。在滴斗处用红外系统来测量水滴的流速，再在储液瓶到瓶口3cm处装一个对射式红外传感器来控制水位。当在键盘上按人某个点滴流速时，从单片机内调出相对应的某一个高度，然后控制步进电动机转动进行粗调，再利用红外系统进行反馈来细调，直到红外反馈和所按的流速一样为止。调好以后由于液面的下降和一些其他的因素，又会产生一些流速的变化，或者本身水滴的流速又不是均匀的，所以调好以后流速有可能自身就会发生变化。可以利用红外控制，智能化的调整高度来控制流速，即利用单片机随时自动调整。如图1.1所示。 2应用主要单元的电路设计2.1点滴流速测量电路采用红外对管发射接收测量点滴流速，其电路原理图如图2.1所示。 图2.1点滴流速测量电路由电路图可以看到，接收管与发射管正相对，无液滴滴下时，接收管收到信号，输出低电平，有液滴滴下时，下落的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的发散作用，导致接收光强的较大改变，接收管不能收到较强的信号，产生一个较长的脉动，但是波形不是太好，需要经过一级施密特触发器整形，输出一个正向的脉冲信号送给单片机中断口，据此就可以正确的测出液滴的滴数，即点滴的流速（滴/min）。 2.2储液检测电路储液检测电路图仍然是和点滴流速测量电路一样，只是所接单片机的接口不同。其电路图如图2.2所示。该电路图的原理和点滴雕塑度检测电路的原理是一样的。由于红外光在水中和空气中的吸收系数不同，从而通过空气和水后的光强也是不同的。其报警信号也是由储液信号来决定的。当储液的液面的高度为23cm后，会由红外对管发射接收产生检测信号，即为报警信号。图2.2储液检测电路图2.3 NE555驱动蜂鸣器电路2.3点滴流速控制电路系统将点滴流速采集信号和储液信号进行处理后，在相应的单片机的I/O控制口输出对应的控制信号来驱动电动机的正反转，从而进行精确的控制。图2.4所示的电路为电动机的流速采集电路。在电动机上安装一个连杆，连杆的另一头接S1开关，每当电动机旋转一周，S1开关闭合一次，则通过单片机的P3.2口就可以送入一个计数信号。在单位时间内观察计数值即可的到电动机的转速。图2.4电机的转速采集电路点滴的控制其实是靠单片机检测滴速，得到一个反馈量，输出一定信号驱动电动机，控制电动机的正转或反转，进而带动储液瓶的上升或下降来调节滴斗的高度即控制点滴的流速。电动机驱动电路就如图2.5所示。图2.5驱动电路采用的是H型的开关驱动电路。整个的电路可以分为两级：第一级接单片机的I/O口，用射级跟随电路加大电流的驱动能力；第三级才是驱动电路。当P3.0为高电平时，Q5导通，Q3、Q7导通，电动机两端的电压为+5V，电动机正转；当P3.1为高电平时，Q6导通，Q4、Q8导通，电动机两端的电压为-5V，电动机反转。图2.5电动机驱动电路所以点滴控制是靠单片机检测滴速，得到一个反馈量，输出一定信号控制电机上升或下降调节滴斗的高度。2.4键盘显示电路由于本系统中采用动态显示方式驱动3个七段数码管，来显示点滴的流速。数码管采用共阴极，由于AT89C51单片机每个I/O的拉电流只有12mA。所以在位码和段码都加上了反向驱动器。键盘采用按键开关经上拉电阻分别接P1.0、P1.1、P1.2口上，起到确定、上调和下调作用。每按上调和下调键，设定流速值增1减1。单片机XTAL1、XTAL2接12MHZ晶振，提供系统时钟基值。RESET接上电复位按键。原理图如图2.6所示。图2.6键盘显示电路3结论利用本系统装置可以通过传感器及电机进行输液点滴流速的自动调节，从而实现工作安全可靠，减少人力浪费，获得良好医疗效果的目的。为了不断地完善和改进，同时提高系统的灵活适用性，可以对系统进行进一步开发设计。在本次设计的过程中，查阅了大量的资料，包括查阅书籍和网上的资料，获得了一些相关信息。通过这次的设计，让我了解了设计电路的程序与设计理念。通过这次学习，让我对很多种电路有了更多的了解，也对我今后的学习和即将毕业从事的工作有很大的帮助。或许这个装置应用后可以给医护人员和病人带来启发和实用价值。 参考文献1刘刚，秦永左.单片机原理及应用.北京大学出版社,2006.2高吉祥.大学生电子设计大赛培训系列教程.电子工业出版社,2007。3丁涛.储罐液位检测技术研究D.合肥工业大学出版社,2005年.4果莉.点滴控制系统的研究J中国科技信息,2005年17期.5刘迎春,叶湘滨.现代新型传感器原理与应用M北京.