【JP073】基于单片机的输液监护器的设计[C]
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【JP073】基于单片机的输液监护器的设计[C],jp073,基于,单片机,输液,监护,设计
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湘 潭 大 学 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 基于单片机的输液监护器的设计 学号： 2008963204 姓名： 李树功 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 李玉声 系主任： 周友行 一、主要内容及基本要求 本系统设计是以单片机 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速度。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。 二、重点研究的问题 为了克服传统临床输液中由患者、陪护或医护人员随时观察监视药液余量情况，牵扯精力大、效率低、不利于病区的综合管理的弊端，结合临床实践，利用光电原理和单片机技术研制出一种智能输液监测装置。 这种装置能够实现远距离，多床位，集中分时显示各床位的输液状况，并自动报警，对医疗工作有很大的帮助。 本装置由 液滴采集电路、 示与键盘控制电路、报警输出电路以及通信装置组成，通过光电开关传感器把液滴信号转换为电脉冲信号，并以电信号的形式传给单片机，经运算，分析，处理后单片机将数据传送给 示 模块，并能报警，以提醒医护人员进行相应的处理。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 根据课题要求，查阅相关资料，参考书，进一步加深多毕业设计课题的理解和认识；完成开题报告，并写出毕业设计的摘要及目录 三月 2 根据课题要求，实现硬件的设计 三月到四月 3 设计软件流程及编写程序，并对程序进行注释 四月 4 进行硬件及软件的调试及软硬件的联调 四月到五月 5 课题资料的整理 、修改、完善、装订，论文答辩 五月 四、应收集的资料及主要参考文献 1 胡乾斌 M 版 中科技大学出版社， 2003. 2 冯建华 M 版 民邮电出版社， 2005. 3 张桂香 M 版 械工业出版社， 2005. 4 阎石 M 版 高等教育出版社， 1998. 5 华成英 M 版 高等教育出版社， 2001. 6 , 2000 7 余成波 M 版 等教育出版社， 2005. 8 叶志良 A34 9 李哲 . 基于单片机的输液监控系统设计 A方医科大学， 14 10 江勇 . 基于 医院输液监控系统 A明理工大学， 10 11 贾方 . 单片 机在步进电机控制中的应用 A南大学， 2002. 62 63 12 王志林 . 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制 D2006. 13 陈隆昌 M 版 安电子科技大学出版， 2006. 14 , 1999 15 余永权 M. 第 1版 北京航空航天大学出版社，2002 16 何其才 M版 机械工业出版社， 2003 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963204 姓名 李树功 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 基于单片机的输液监护器的设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 献、综合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 论文选题符合专业特点和教学计划的要求，能体现学科专业特点，达到了综合训练的目的。该生具有较强的文献查阅、资料综合归纳整理的能力，能在设计中较熟练运用所学的知识，设计方案可行，结构严谨合理，论文质量中等。 同意参加答辩。 评阅人： 2012 年 5 月 30 日 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963204 姓名： 李树功 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 1 页 图 表 61 张 论文（设计）题目： 基于单片机的输液监护器的设计 内容提要： 为了克服传统临床输液中由患者、陪护或医护人员随时观察监视药液余 量情况，牵扯精力大、效率低、不利于病区的 综合管理的弊端，结合临床实践，利用 光电原理和单片机技术研制出一种智能输液监测装置。 这种装置能够实现远距离，多床 位，集中分时显示各床位的输液状况，并自动报警，对医疗工作有很大的帮助。本装置 由 液滴采集电路、 示与键盘控制电路、报警输出电路以及通信装置；组成，通过 光电开关传感器把液滴信号转换为电脉冲信号，并以电信号的形式传给单片机，经运算 分析，处理后单片机将数据传送给 示模块，并能报警，以提醒医护人员进行的处 理。 指导教师评语 该同学对待毕业设计任务 认真负责，积极查阅资料，认真思考解决问题的方法，并能主动和老师积极探讨。具备综合运用知识去确定设计方案，独立解决设计中问题的能力。所设计的干粉压片机的设计原理正确，控制方法得当。所绘制图纸基本达到工程图的水平，所完成的毕业设计说明书条理清楚 、计算 正确，文字基本流畅。整个毕业设计工作量达到要求，完成质量较高，达到学士学位论文要求。 同意参加答辩，推荐毕业设计成绩等级为“ ”。 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 根据答辩情况，答辩小组同意其成 绩评定为 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为 答辩委员会主任： 年 月 日 摘要 ： 本系统设计是以单片机 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速度。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 ： 单片机；静脉输液；自动监测 he is in in of or is to Or be in is or so is to or of to In to in by a to or as in a of CU of to 要 . 6 目录 . 3 1 系统方案选择与论证 . 错误 !未定义书签。 第一章 题目要求 . 错误 !未定义书签。 1 基本要求 . 错误 !未定义书签。 2 发挥部分 . 错误 !未定义书签。 第二章 系统基本方案 . 错误 !未定义书签。 1 系统基本框图 . 错误 !未定义书签。 2 系统各个模块的选择与论证 . 错误 !未定义书签。 3 系统最终方案确定 . 错误 !未定义书签。 2 系统的硬件设计与实现 . 错误 !未定义书签。 第一章 系统硬件的基本组成部分 . 错误 !未定义书签。 第二章 主要单元电路设计 . 错误 !未定义书签。 1 系统总设计图 . 错误 !未定义书签。 2 单片机的选用 . 错误 !未定义书签。 3 点滴速度测量电路设计 . 错误 !未定义书签。 4 储液检测电路 . 错误 !未定义书签。 5 点滴速度控制电路设计 . 错误 !未定义书签。 6 键盘显示电路 . 错误 !未定义书签。 3 系统的软件设计 . 错误 !未定义书签。 第一章 检测点滴速度子程序 . 错误 !未定义书签。 第二章 储液检测子程序 . 错误 !未定义书签。 第三章 点滴速度控制子程序 . 错误 !未定义书签。 第四章 键盘显示子程序 . 错误 !未定义书签。 第五章 系统的主程序设计 . 错误 !未定义书签。 4 输液监护器的抗干扰措施 . 错误 !未定义书签。 第 一章 单片机抗干扰的概述 . 错误 !未定义书签。 第二章 输液监护器的抗干扰措施 . 错误 !未定义书签。 5 通信模块 . 错误 !未定义书签。 第一章 片结构、引脚介绍及工作模式 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 湘潭大学兴湘学院毕业论 文 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 基于单片机的输液监护器的设计 学 院： 兴湘学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963204 姓 名： 李树功 指导教师： 李玉声 完成日期： 2012 年 5 月 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 2 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 基于单片机的输液监护器的设计 学号： 2008963204 姓名： 李树功 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 李玉声 系主任： 周友行 一、主要内容及 基本要求 本系统设计是以单片机 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速度。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。 二、重点研究的问题 为了克服传统临床输液中由患者、陪护或医护人员随时观察 监视药液余量情况，牵扯精力大、效率低、不利于病区的综合管理的弊端，结合临床实践，利用光电原理和单片机技术研制出一种智能输液监测装置。 这种装置能够实现远距离，多床位，集中分时显示各床位的输液状况，并自动报警，对医疗工作有很大的帮助。 本装置由 液滴采集电路、 示与键盘控制电路、报警输出电路以及通信装置组成，通过光电开关传感器把液滴信号转换为电脉冲信号，并以电信号的形式传给单片机，经运算，分析，处理后单片机将数据传送给 示模块，并能报警，以提醒医护人员进行相应的处理。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 3 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 根据课题要求，查阅相关资料，参考书，进一步加深多毕业设计课题的理解和认识；完成开题报告，并写出毕业设计的摘要及目录 三月 2 根据课题要求，实现硬件的设计 三月到四月 3 设计软件流程及编写程序，并对程序进行注释 四月 4 进行硬件及软件的调试及软硬件的联调 四月到五月 5 课题资料的整理、修改、完善、装订，论文答辩 五月 四、应收集的资料及主要参考文献 1 胡乾斌 M 版 中科技大学出版社， 2003. 2 冯建华 M 版 民邮电出版社， 2005. 3 张桂香 M 版 械工业出版社， 2005. 4 阎石 M 版 高等教育出版社， 1998. 5 华成英 M 版 高等教育出版社， 2001. 6 , 2000 7 余成波 M 版 等教育出版社， 2005. 8 叶志良 A34 9 李哲 . 基于单片机的输液监控系统设计 A方医科大学， 14 10 江勇 . 基于 医院输液监控系统 A明理工大学， 10 11 贾方 . 单片机在步进电机控制中的应用 A南大学， 2002. 62 63 12 王志林 . 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制 D2006. 13 陈隆昌 M 版 安电子科技大学出版， 2006. 14 , 1999 15 余永权 M. 第 1版 北京航空航天大学出版社， 2002 16 何其才 M版 机械工业出版社， 2003 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 4 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963204 姓名 李树功 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 基于单片机的输液监护器的设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 生产、科研、 社会 等实际 相 结合 。 能力 合归纳资料的能力； 的设计能力、研究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 论文选题符合专业特点和教学计划的要求，能体现学科专业特点，达到了综 合训练的目的。该生具有较强的文献查阅、资料综合归纳整理的能力，能在设计中较熟练运用所学的知识，设计方案可行，结构严谨合理，论文质量中等。 同意参加答辩。 评阅人： 2012 年 5 月 30 日 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 5 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963204 姓名： 李树功 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 1 页 图 表 61 张 论文（设计）题目： 基于单片机的输液监护器的设计 内容提要： 为了克服传统临床输液中由患者、陪护或医护人员随时观察监视药液余 量情况，牵扯精力大、效率低、不利于病区的综合管理的弊端，结合临床实践，利 用 光电原理和单片机技术研制出一种智能输液监 测装置。 这种装置能够实现远距 离，多床 位，集中分时显示各床位的输液状况，并自动报警，对医疗工作有很大的 帮助。本装置 由 液滴采集电路、 示与键盘控制电路、报警输出电路以及通信装置 ；组成，通过 光电开关传感器把液滴信号转换为电脉冲信号，并以电信号的形式传给单 片机，经运算 分析，处理后单片机将数据传送给 示模块，并能报警，以提醒医 护人员进行的处 理 。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 6 指导教师评语 该同学对待毕业设计任务认真负责，积极查阅资料，认真思考解决问题的方法，并能主动和老师积极探讨。具备综 合运用知识去确定设计方案，独立解决设计中问题的能力。所设计的干粉压片机的设计原理正确，控制方法得当。所绘制图纸基本达到工程图的水平，所完成的毕业设计说明书条理清楚 、计算 正确，文字基本流畅。整个毕业设计工作量达到要求，完成质量较高，达到学士学位论文要求。 同意参加答辩，推荐毕业设计成绩等级为“ ”。 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为 答辩委员会主任： 年 月 日 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 7 摘要 ： 本系统设计是以单片机 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速度。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 ： 单片机；静脉输液；自动监测 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 8 he is in in of or is to Or be in is or so is to or of to In to in by a to or as in a of CU of to 潭大学兴湘学院毕业（论文） 9 摘要 .录 . 系统方案选择与论证 .一章 题目要求 . 基本要求 . 发挥部分 .二章 系统基本方案 . 系统基本框图 . 系统各个模块的选择与论证 . 系统最终方案确定 . 系统的硬件设计与实现 .一章 系统硬件的基本组成部分 .二章 主要单元电路设计 . 系统总设计图 . 单片机的选用 . 点滴速度测量电路设计 . 储液检测电路 . 点滴速度控制电路设计 . 键盘显示电路 . 系统的软件设计 .一章 检测点滴速度子程序 .二章 储液检测子程序 .三章 点滴速度控制子程序 .四章 键盘显示子程序 .五章 系统的主程序设计 . 输液监护器的抗干扰措施 .一章 单片机抗干扰的概述 .二章 输液监护器的抗干扰措施 . 通信模块 .一章 片结构、引脚介绍及工作模式 .结 .考文献 .录 .潭大学兴湘学院毕业（论文） 10 1 系统方案选择与论证 第一章 题目要求 设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置。 1 基本要求 （ 1）在漏斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。 （ 2）通过改变 制点滴速度，也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其他方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为 20 150（滴 /分），控制误差范围为设定值 10% 1 滴。 （ 3）调整时间 3改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读 出数据为止）。 （ 4）当 到警戒值（ 2 3，能发出报警信号。 2 发挥部分 设计并制作一个有主站控制 16 个从站的有线监控系统。 16 个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套点滴速度监控装置，其他从站为模拟从站（仅要求制作一个模拟从站）。 1 主站功能： 站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各个从站的点滴速度。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 11 声光报警并能显示相应的从站号；可以手动方式解除报警状 态。 2 从站功能： 滴速度和报警信号；从站号和点滴速度可以任意设定。 (3)主站和从站家的通信方式不限，通信协议自定，但应该尽量减少信号传输线的数量。 (4)其他 3 说明 （ 1）控制电机类型不限，其安装位置与安装方式自定。 （ 2）储液瓶用医用 250射页玻璃瓶（瓶中为无色透明液体）。 （ 3）受液瓶用 饮料瓶。 （ 4）点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器（滴管滴出 20 点水相当与 1. （ 5）赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约为 可以自带支架；测试所需其他设备自备。 （ 6）滴速夹在测试开始后不允许调节。 （ 7）发挥部分第（ 2）项从站功能中， c 中的异常情况自行确定。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 12 第二章 系统基本方案 1 系统基本框图 根据题目要求系统可以分为以下几个模块：点滴速度测量模块，储液液面检测模块，键盘显示模块，电机系统控制（点滴速度控制）模块。系统的基本框图如图 1 所示 。 图 1 系统基本框图 输液监控系统以 片机为中心，单片机需要电源电路，复位电路，振荡电路来保证其正常工作。默认速度设定值为 60 滴 /以通过键盘来修改设定值。采集装置通过光电开关传感器对速度进行检测，并以电信号的形式传给单片机，经运算，分析，处理后单片机将数据传送给 示模块，实现输液速度的显示。通过对设定值和实际值的比较来控制电动机的正，反转，从而带动输液器上的控制齿轮上升下降，达到控制输液速度的目的。另外，当采集装置通过光电开关传感器检测到速度值过高或过低时，直接启动声报警装置。若声报警持晶振电路 复位电路 键盘输入 示装置 报警装置 控制电机 电源电路 05 05 控电脑 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 13 续一分 钟后无人复位，则由单片机发出信号控制电动机，使输液器上的小齿轮处于无液滴滴出状态，这样可以大大提高输液的安全性。 2 系统各个模块的选择与论证 （ 1） 点滴速度测量 方案一 ：采用电感式传感器测量点滴速度。在输液器的漏斗外围绕线圈作为敏感元件。当液滴滴下是电感量发生变化，通过 荡电路后输出变化的频率值，经过 F/V 变换电路及电压比较后输出 平信号来检测点滴速度。此方案测量精度比较高，但是外围电路比较复杂。 方案二：采用红外对管发射接收。采用断续式的工作方式，在点滴落下时阻挡了接收管接收红外线，产生 高电平的脉冲信号。为了提高抗干扰能力，可以采用两对红外传感器一发一收，而不是只用一只传感器以反射式状态工作。红外传感器有以下优点：尺寸小，质量轻，安装在滴斗上较简单；对辅助电路要求少，在近距可以用直流发射，电路简单，性能稳定。此方案简单，较容易实现。 （ 2） 储液检测电路 题目要求是在储液瓶中的液位低于 2 3发出报警信号。在此是关键如何检测到液位的高度，报警较易实现。检测液位有多种方法。 方案一：同点滴速度测量模块，仍然采用红外对管发射接收。根据该接收管收到的光强的大小来判断液位是否达到警戒水位。 方案二：采用称重传感器检测。利用称重传感器检测总质量，并与实际测量中当液体液面达到设定位置时的总质量相比较，根据液体体积与质量的关系，当测量总质量与设定值相等时发出报警。 方案三：用测定电容的方法来检测。在瓶壁上用两块薄金属箔包裹构造出一个电容。根据电容中的介质不同，可以确定是否达到警戒水位。此数据可以由实验中得出。 （ 3） 电机控制系统（点滴速度控制）模块 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 14 利用电机来控制调节点滴的速度有两种方案： 方案一：通过改变滴斗到受液瓶的高度 调节点滴的速度。由电动机带动储液瓶使储液瓶上升或下降改变滴斗到受液 瓶的高度 而调节点滴速度。此种调节方法简单，容易实现。 方案二：通过控制滴速夹的松紧来控制点滴的速度。不过滴速夹用于大范围的调节滴速，难以控制，适用于粗调。 （ 4） 键盘显示单元 根据题目条件，滴速的大小要由人工设定的。滴速的设定值与调整值都可以在键盘上显示。对于其显示有以下的两种方案： 方案一：采用液晶显示屏和通用矩阵键盘。液晶显示屏（ 有功耗小、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强等特点。但由于只需显示三位温度值，信息量比较少，且由于液晶 是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器资源占用较多，其成本也偏高。 方案二：采用三位 段数码管显示点滴数目。按键采用单列三按键。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化，对外界环境要求较低。同时数码管采用 码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。 3 系统最终方案确定 根据以上方案的论证分析，结合器件与设备等因素，系统各模块方案确定如下： （ 1）点滴速度测量采用红外对管发射接收方式。 （ 2）储液检测电路仍然采纳红外对管发射接收装置。 （ 3）点滴速 度控制是利用电动机正反转来调节储液瓶的高度来实现的。 （ 4）键盘显示用的是单列三按键数码来显示的 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 15 2 系统的硬件设计与实现 第一章 系统硬件的基本组成部分 本题目中运用了检测技术、自动控制技术和电子技术。系统可以分为传感器检测部分和控制部分。 传感器检测部分：系统利用红外对管发射接收即光点传感器将检测到的信号转化为控制器可以辨别的电信号。传感器检测电路包括 2 个单元电路：点滴速度测量电路、储液检测电路。 智能控制部分：系统中控制器件根据有传感器变换输出的电信号进行逻辑判断，控制点滴的速度及数码管的显示，完成了 点滴装置的自动检测、自动调速、数码显示及报警功能等各项任务。开控制部分主要包括 3 个电路：单片机控制电路、电动机的驱动电路、数码管的动态显示电路。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 16 第二章 主要单元电路设计 1 系统总设计图 S P E A K E R X T X I N T 012P 3 I N T 113P 3 T 014P 3 T 115P 3 W R A L 218X T A L 119G N D 20P 2 E E / P R O / V P c 8 9 C 5 1Q?A T 8 9 C 5 1显示模块 驱动电路数 据采 集装 置数 据采 集装 置步进电 动机+ 5 p p M H 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 17 输液监护器以 片机为核心，由显示电路、传感器检测电路、限速报警电路，键盘电路等部分组成。传感器检测电路发出微弱的电信号，经过信号调理电路的放大整形处理，转变成单片机能够接收的电信 号，通过单片机的定时计数控制，经过数据的计算处理送液晶显示模块显示，实时显示当前速度。通过按键选择功能设定液体点滴速度的极限速度，当液体点滴速度超过所设定的极限速度时限速报警电路发出报警信号，提示医护人员目前的输液状况异常。 2 单片机的选用 单片机作为系统的主控制单元，它控制所有的输入输出。监控系统是一个单片机最小应用系统，系统中有一些功能无法集成到芯片内部，如晶振，复位电路等，需在片外加相应的辅助电路。对于片内无 单片机，还应该配置片外程序存储器。这里选用的是 司的 带内置 需加电源，震荡电路。复位电路等，单片机最小应用系统，如图 3 所示。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 18 图 3 单片机最小应用系统 一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ 单片机 ，其指令集和传统的51 单片机指令集是一样的。 由于将多功能 8 位 闪烁存储器组合在单个芯片中， 一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 1 要 性能 ： （ 1） 与 容 （ 2） 4K 字节可编程 储器 (寿命： 1000 写 /擦循环 ) （ 3） 全静态工作： 0 4） 三级程序存储器保密锁定 （ 5） 128*8 位内部 6） 32 条可编程 I/O 线 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 19 （ 7） 两个 16 位定时器 /计数器 （ 8） 6 个中断源 （ 9） 可编程串行通道 （ 10） 低功耗的闲置和掉电模式 （ 11） 片内振荡器和时钟电路 2 脚 图 ： 1289765431 01 11 21 81 91 71 61 51 41 32 03 02 92 32 22 42 52 62 72 82 14 03 93 33 23 43 53 63 73 83 1P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 7R S . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 3 . 0P 3 . 1P 3 . 7X T A L 2P 3 . 6P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 3P 3 . 2P 2 . 7P 2 . 6P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 7E A / V P . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2X T A L 1G N E / P R O E T 0I N T 1W T 0R 8 9 C 5 13 脚功能 ： 为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8电流。当的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 程时， 作为原码输入口，当 行校验时， 出原码，此时 部必须被拉高。 ： 是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 缓冲器能接图 4 脚 图 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 20 收输出 4电流。 管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， 被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 程和校验时， 作为第八位地址接收。 ： 为一 个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 缓冲器可接收，输出 4 个 电流，当 被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， 的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， 输出地址的高八位。在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， 输出其特殊功能寄存器的内容。 程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 ： 管脚是 8 个带 内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 电流。当 写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， 将输出电流（ 是由于上拉的缘故。 也可作为 一些特殊功能口，如下所示： 行输入口） 行输出口） 部中断 0） 部中断 1） 0（记时器 0 外部输入） 1（记时器 1 外部输入） 部数据存储器写选通） 部数据存储器读选通） 4 芯片擦除： 整个 列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 0完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 21 此外， 有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下， 止工作。但 时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止 5 单片机 I/O 口管脚分配 由单片机外部接线可知， I/O 口管脚分配情况如下： 报警装置相连，当输液出现异常或报警键被按下时， 会有一个高电平，驱动报警装置。 加健按钮的输入，当检测到加键被按下， 入一个低电平，设定值加一。 减健按钮的输入，当检测到减键被按下， 入一个低电平，设定值加一。 加健按钮的输入，当检测报警键被按下， 入一个低电平，个高电平，触发报警装置。 步进电动机的脉冲输入端，通过轮流置一来控制电动机的旋转和转向。 数据采集端口，当有脉冲经过时，就会给 个高电平信号，从而进行脉冲计数，计算流速。 是与上位机的通信端口 显示器的位控制端口 显示数据的输出口 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 22 3 点滴速度测量电路设计 采用红外对管发射接收测量点滴速度，其电路原理图如图 图 5 点滴速度测量电路 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，即点滴的速度（滴 /分）。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 23 4 储液检测电路 储液检测电路图仍然是和点滴速度测量电路一样，只是所接单片机的接口不同。其电路图如 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 2 3，会由红外对管发射接收产生检测信号，即为报警信号。 图 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 24 5 点滴速度控制电路设计 系统将点滴速度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 7 所示的电路为电动机的速度采集电路。在电动机上安装一个连杆，连杆的另一头接 关，每当电动机旋转一周，四 关闭合一次，则通过单片机的 单位时间内观察计数值即可的到电动机的转速。 图 7 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速度。 电动机驱动电路就如图 8 示。 图 8 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 电平时， 通， 通，电动机两端的电压为 +5V，电动机正转；高电平时， 通， 通，电动机两端的电压为 动机反转。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 25 图 8 电动机驱动电路 本电路采用的是 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 高电平时， 通， 通，电动机两端的电压为 +5V，电动机正转；当 高电平时， 通， 通，电动机两端的电压为 动机反转。 点滴控制靠 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。 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 26 6 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，来显示点滴的速度。数码管采用共阴极，由于 片机每个 I/O 的拉电流只有 1 2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 上，起到确定、上调和下调作用。每按上调和下调键，设定速度值增 1 减 1。单片机 12供系统时钟基值。另 上电复位按键。原理图如图 9 示。 图 9 键盘显示电路 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 27 3 系统的软件设计 系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行编程来实现各项功能。 主程序对模块进行初始化，接收从传感器传来的信号，并对此信号进行处理，输出调整信号控制电动机的转动，扫描键盘进行动态显示。 用的是循环查询方式，来显示和控制 点滴的速度 。 第一章 检测点滴速度子程序 检测点滴速度子程序主要是用与系统信号的采集。经过光电传感器采集，后由施密特触发器整形，输出到单片机的端口送入单片机内部。检测点滴速度子程序如图 10 所示。 图 10 检测点滴速度子程序 开 始 滴速检测，读出 6 秒内点滴的数目 送数目到 加得到滴速 湘潭大学兴湘学院毕业（论文） 28 第二章 储液检测子程序 本程序主要是用于测量储液瓶内部的液
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