毕业设计（论文）基于称重法的输液瓶流量检测装置

1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):基于称重法的输液流量检测装置(英 文):a detector set of current infu-sion flow based on weighing method姓 名xxx学 号院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 2007级指导教师2010年 9 月 15 日湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

2、体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 二一年九月十五日 毕业论文（设计）任务书课题名称：基于称重法的输液流量检测装置学生姓名：xxx系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师：xxx 2010 年 9 月 15 日湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目基于stc89c51单片机的输液瓶流量检测装置作 者 姓 名xxx所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2007年级指导教师姓名、职称xxx 副教授预计字数10000开题日期2010.10.2选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内

3、外有关本选题的研究动态和自己的见解本装置用于对输液瓶的流量进行实时检测，主要需克服两个技术难题：一，设计精度较高的重量传感器对输液瓶实时重量进行检测；二，装置的精确度。因为输液瓶的流量约为若干滴每秒，这就要求装置需要高精确度。对此，采取以下解决办法：采用电阻应变片构成测量电桥，制作成重量传感器。电阻应变片能够感知极微小的变化，应用电桥测量原理，输出一随着外部重量变化而变化的极小电压信号，从而制作成精确度较高的重量传感器。该重量传感器理论上能够感知极小的重量变化，可广泛的应用于各种微小重量的检测，具有一定的应用价值；为了提高装置的精确度，a/d转换器选择12位的max187，利用该a/d转换器理

4、论上可使流量精确到克每秒，进一步解决了装置精确度的问题。国内目前有关的输液瓶流量的研究基本上局限于通过一定的方法（活塞调节或是转轴调节）来控制输液瓶的流量，方法旨在实现输液瓶流量的方便调节。于该类方法的区别思想是，本装置旨在研究输液瓶的实时流量，并通过计时和实时流量的统计对输液瓶的剩余液体等总体情况进行分析。我们知道，医生在给病人输液时需要根据病人的体质和病情等总体情况确定输液瓶的最佳输液流量，而且医生和病人经常都需要对输液的时间进行估计。本装置在对输液瓶的实时流量进行检测的同时，还对输液时间和输液瓶剩余液体等情况进行了统计，具有比较大的使用价值。该装置的整体框图如下： 重量传感器stc89c

5、51放大器a/d转换显示模块主要内容： 本装置主要研究输液瓶流量的实时检测。通过电阻应变片设计重量传感器，用于检测输液瓶的实时重量，同时通过控制器对输液时间进行计时，通过同时对实时重量和时间的检测，得出实时流量，并对输液时间进行统计。本装置的设计思想是：传感器微处理器显示。如上所述，传感器采用电阻应变片构成测量电桥，制作成的重量传感器，该传感器随着重量的变化输出一线性变化的电压。微处理器用于对传感器输出信号进行分析和处理，同时将处理后的信号，送往显示模块。1、 主要研究内容：a. 电阻应变片的使用b. 重量传感器的设计c. 传感器输出微小的模拟信号的处理过程d. 输液瓶实时流量的检测和输液时间

6、的统计e. 输液瓶流量检测装置的误差分析和处理2、 创新点： a. 基于电阻应变片的重量传感器的设计b. 一中低成本，实用性强的流量检测装置的设计3、 重点解决的问题： a. 电阻应变片的使用和重量传感器的制作b. 小模拟信号的处理过程c. 输液瓶流量检测装置的总体设计d. 流量检测装置的误差分析和处理4、 预期的研究成果a. 制作出输液瓶流量检测装置一台b. 学术论文一篇研究方法：1. 理论研究法。利用所学的理论知识进行理论推导了研究，制作出可行的方案。2. 仿真法。利用protues进行电路原理仿真，调试，进而得到理论验证。3. 实验法。根据理论知识进行实物制作，通过硬件调试和试验分析等手

7、法，根据试验数据进行误差分析和装置的改进，知道达到预期目标。完成期限和采取的主要措施：1. 完成期限（1）2010年7月-9月：查找相关资料，进行软件仿真和实物制作（2）2010年9月：写好开题报告，整理论文大概结构；（3）2010年10月-11月：全面进行论文的写作；（4）2010年12月：文成论文答辩。2.主要措施 （1）查阅相关资料，参考已有研究成果，确定研究方法。 （2）通过与老师和同学的交流，吸收建议，不断改进设计。主要参考资料：1 单片机原理与接口技术（第三版）北京航空航天大学出版社 李朝青 编著 2 12位串行a/d转换器max187的应用 西安石油大学 付启刚，吴九辅 3百度4

8、输液磊在临床应用中的安全管理 荆州市中心医院 杨春梅指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 地点与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）谭永宏xxx梁晓琳李荣会议记录摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目基于称重法的输液流量检测装置学生姓名xxx学 号200706002348系 别物理与电子工程专 业电子信息工程指导教

9、师xxx检查日期指导教师检查情况记载及修改意见：签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目基于称重法的输液流量检测装置学生姓名xxx学号200706002348专业班级电子信息工程0702指导教师xxx职称副教授系（教研室）指导过程记录指导内容记录(一)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(二)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录（三)学 生 签 名： 200 年 月

10、 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(四)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(六)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(七)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(八)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 200 年 月 日注：本表与毕业论文一起

11、装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目（楷体_gb2312 小四号字体）作者姓名所属系、专业、年级物理与电子工程 系 电子信息工程 专业 2005年级指导教师姓名、职称字 数定稿日期2009.4.25中文摘要本装置涉及一种基于称重法的输液瓶流量检测系统，主要实现实时地检测输液瓶流量和对输液时间进行计时的功能。本装置主要由重量传感器，微处理器（at89c51），显示模块和报警模块构成。重量传感器采用应变电阻构成的测量电桥，具有灵敏度高的特点，能够有效地减少在测量输液瓶实时重量时产生的误差。微处理器和显示模块分别采用at89c51和lcd1602。经试验得知，该装置能够达到预期效

12、果。测试误差在2g-10g以内。关键词（3-5个）输液瓶流量检测 重量传感器 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.关键词(3-5个)flow of infusion bottle weight sensor at89c851 lcd1602指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本

15、要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实

16、践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅

17、教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计

18、能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等

19、、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目基于称重法的流量检测装置作者姓名xxx所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2007年级指导教师姓名、职称xxx 副教授答 辩 会 纪 要时间2010年12月4日地点三教610答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）谭永宏xxx梁晓琳李荣答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：问题一：设计中为什么采用max187a/d转换器？答：max187为12位串行输出a/d转换器，节

20、省了单片机i/o口。另外，对于传感器精确度达到g的要求，采用max187芯片也能较好满足需求。问题二：装置的设计目的是什么？答: 本装置旨在研究输液瓶的实时流量，并通过计时和实时流量的统计对输液瓶的剩余液体等总体情况进行分析。问题三：装置的突出特点是什么？答：综合起来有以下特点： （1）装置具有较高的精确地（2）该装置具有一定的理论研究和实际意义（3）该装置具有简便，实用的特点会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人

21、（签名）： 年月 日目 录绪论11 输液瓶流量检测装置的总体设计32 硬件电路设计42.1 系统总体方案42.2 各模块的设计与功能的实现52.2.1 信号检测模块52.2.2 信号处理模块82.2.3 显示模块102.2.4 报警模块113 系统软件设计133.1 系统主程序流程图133.2 a/d转换子程序的设计143.3 显示子程序的设计143.4 计时程序的设计154 实验测试及误差分析184.1 测量仪器及实验器材184.2 重量ad转换输出曲线实验18结论20参考文献21致 谢22插图索引图1 设计流程图3图2 输液瓶流量检测装置基本模块方框图4图3 电阻应变片重量传感器测量原理图

22、7图4 电阻应变片量传感器设计实图8图5 ina128放大模块电路图9图6 at89c52最小系统及外围电路图11图7 lcd1602外围电路及于微机接口11图8 报警外围电路图12图9 主程序流程图13图10 ad转换程序流程图14图11 显示子程序流程图15图12 计时程序流程图17图13 重量a/d转换值函数图象19附表索引表1 lcd1602液晶引脚说明.10 表2m1和m0控制的四种工作模式.15 表3实验仪器设备列表18 表4重量-ad转换值关系表.19基于称重法的输液瓶流量检测装置摘 要本装置涉及一种基于称重法的输液瓶流量检测系统，主要实现实时地检测输液瓶流量和对输液时间进行计时

23、的功能。本装置主要由重量传感器，微处理器（at89c51），显示模块和报警模块构成。重量传感器采用应变电阻构成的测量电桥，具有灵敏度高的特点，能够有效地减少在测量输液瓶实时重量时产生的误差。微处理器和显示模块分别采用at89c51和lcd1602。经试验得知，该装置能够达到预期效果。测试误差在2g-10g以内。【关键词】输液瓶流量检测 重量传感器 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绪论国内目前有关的输液瓶流量的研究基本上局限于通过一定的方法（活塞调节或是转轴调节）来控制输液瓶的流量，方法旨在实现输液瓶流量的方便调节或是达到自动调节的目的。其实输液瓶流量的自动调节或是手动调节，只不过是为人们除掉了少许麻烦，在当代时间观念日益被人们重视的今天，真正为人们所重视的是做事的效率和时间的消耗。例

27、如，杨春梅在输液磊在临床应用中的管理中提到，很多大型医院使用输液磊控制输液流量，输液磊能够精确控制输液速度和输液总量，并能够对输液过程中的气泡、阻塞等异常情况进行检测。但是该仪器存在使用方法复杂，一旦使用不当，很容易造成严重后果。本次设计思想旨在运用一重力传感器感知输液瓶实时重量，联合微控制器的计时，测量输液瓶的流量。本装置用于对输液瓶的流量进行实时检测，主要需克服两个技术难题：一，设计精度较高的重量传感器对输液瓶实时重量进行检测；二，装置的精确度。因为输液瓶的流量约为若干滴每秒，这就要求装置需要高精确度。对此，采取以下解决办法：采用电阻应变片构成测量电桥，制作成重量传感器。电阻应变片能够感知

28、极微小的变化，应用电桥测量原理，输出一随着外部重量变化而变化的极小电压信号，从而制作成精确度较高的重量传感器。该重量传感器理论上能够感知极小的重量变化，可广泛的应用于各种微小重量的检测，具有一定的应用价值；为了提高装置的精确度，a/d转换器选择12位的max187，利用该a/d转换器理论上可使流量精确到克每秒，进一步解决了装置精确度的问题。基于以上思想，本装置与该类方法的区别是，本装置旨在研究输液瓶的实时流量，并通过计时和实时流量的统计对输液瓶的剩余液体等总体情况进行分析。我们知道，医生在给病人输液时需要根据病人的体质和病情等总体情况确定输液瓶的最佳输液流量，而且医生和病人经常都需要对输液的时

29、间进行估计。本装置在对输液瓶的实时流量进行检测的同时，还对输液时间和输液瓶剩余液体等情况进行了统计，具有比较大的使用价值。课题研究的目的和主要内容1. 主要研究目的a. 基于电阻应变片的重量传感器的设计b. 输液瓶流量的研究2. 主要研究内容a.电阻应变片的使用b.重量传感器的设计c.传感器输出微小的模拟信号的处理过程d.输液瓶实时流量的检测和输液时间的统计e.输液瓶流量检测装置的误差分析和处理1 输液瓶流量检测装置的总体设计本装置设计的主要思路是：由应变电阻制作而成的重量传感器安装于一弹性很好的钢横梁上，衡量的一段连接一小铁勾，输液瓶悬挂于铁勾上。当开始输液时，重量传感器感知输液瓶内液体的实

30、时重量，随着该重量的大小输出一线性大小的信号；重量传感器输出信号经ina128放大，再经max187进行模数转换，将该数字信号送往微处理器at89c51，微处理器在接受信号的同时启动定时器，开始对输液时间进行计时，同时将传感器输出信号和计时时间送往lcd1602进行显示；lcd1602显示内容为time（计时时间），t（total weight）和l（left weight），通过这三个变量，对输液瓶内液体的重量和输液流量进行实时检测。设计流程图如图1： 装置方案确定实验测试软件设计硬件设计调试系统整合调试元器件的选择图1 设计流程图2 硬件电路设计2.1 系统总体方案系统可以分为信号检测模块

31、，信号处理模块，显示模块和报警模块。信号检测模块即重量传感器。信号处理模块包括ina128放大模块，max187a/d转换模块和微处理器单元。显示模块即lcd1602液晶显示器。报警模块即蜂鸣器电路。各模块框图如下图所示：信号检测模块ina128放大模块max187a/d转换模块显示模块报警模块 at89c51微处理器单元图2 输液瓶流量检测装置基本模块方框图本装置的硬件结构采用“传感器微处理器显示器”的基本模式。在设计中运用了传感检测技术，模拟电子技术和微电子技术。系统可以分为信号检测模块，信号处理模块和显示模块。信号检测模块：本装置利用电阻应变片构成测量电桥制作成的重量传感器，根据输液瓶连

32、同瓶内液体的重量大小的不同输出一线性变化的电压信号，该信号为一微弱信号，需经过后续模块做相应处理。信号处理模块：该模块主要对前一模块的输出的微弱信号进行放大，a/d转换等处理，再经微处理器单元处理后送往显示单元。同时，微处理器单元还起着定时作用。该模块包括3个子模块：ina128放大模块，max187a/d转换模块和微处理器单元。显示模块：该模块为lcd1602液晶显示器，显示内容为time（输液时间）和输液瓶流量（=（输液瓶连同瓶内液体总重量-临时重量）/输液时间）。报警模块：该模块为蜂鸣器电路，当输液完时用于报警提示。2.2 各模块的设计与功能的实现2.2.1 信号检测模块信号检测模块用于

33、检测输液瓶连同瓶内液体的总重量，要求使用的传感器具有较高的精确度，能随着输液瓶液体的重量变化相应地输出一线性的电量值，具有良好的线性度。2.2.1.1 信号检测模块方案的选择方案一：可到市场上购买比较普遍的重量传感器，根据本装置的测量范围，精度要求等选择合适的重量传感器。一般的具有较好性能的重量传感器都能够都将重量信号转化为可测量的电信号，而且觉有较好的线性度，能基本满足系统需要。方案二：采用电阻应变片制作成一重量传感器，电阻应变片为学生实验室常备器件，因其具有原理简单、灵敏度高、线性度好的特点被广泛用于各类相应设计中。用电阻应变片制作成的重量传感器因此具有灵敏度高、线性度好的优点，而且其制作

34、流程简单，成本低，能够较好满足实验需求。基于以上分析拟定方案二。在本装置中采用电阻应变片重量传感器，理论上使得信号传感模块能够较好地满足系统测量范围、灵敏度、精确度和线性度各方面的要求，而且使得设计的制作具有制作流程简单，成本低的优点。为本装置设计的制作奠定了基础。2.2.1.2 电阻应变片重量传感器电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 由

35、此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。 一、电阻应变片 电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数k。 设有一个金属电阻丝，其长度为l，横截面是半径为r的圆形，其面积记作s，其电阻率记作，这种材料的泊松系数是。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为r： r = l/s（） （21） 当他的两端受f力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长l，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少r。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作。 对

36、式（2-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。则有： 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，导线的横截面积s = r2，则 s = 2r*r，所以 s/s = 2r/r （24） 从材料力学知道 r/r = -l/l （25） 其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。是表示材料横向效应泊松系数。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）说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。 需要说明的是：灵敏度系数k值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的k值一般在1.73.6之间；其次k值是一个无因次量，即它没有量纲。 在材料力学中l/l称作为应变，记作，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便 常常把它的百万分之一作为单位，记作。这样，式（-）常写作： r/r = k (28) 二、弹性体 弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平

38、衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。系统中根据实际需要采用一钢片弹性体。 三、检测电路 检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。 因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。电路图设计如下：图3 电阻应变片重量传感器测量原理图照此接法，四个桥臂电阻都由应变片代替，且使两个应变片受拉，另两

39、个受压。因为各应变片参数一致，令r1=r2=r3=r4=r、电源电压为e，理论上各应变片的应变值r应该相等。则有：u0=e*（r+r）/2r- e*（r-r）/2r =e/2r*(r+r-r+r) =e*r/r2.2.1.3 电阻应变片重量传感器设计原则（一）、电阻应变片的选取原则：根据系统需要选择型号、参数一致的应变片，使得在设计电桥测量电路时能够较容易的抵消各种干扰的相互影响，提高重量传感器的灵敏度。（二）、弹性体的选取原则：这部分的材料作用很关键，弹性体器件的选择直接影响到传感器性能的拙劣。在选择弹性体时，需要首先考虑系统对于灵敏度和测量范围的整体需求，然后合适的选择弹性较好的、质轻的弹

40、性体。（三）、传感器制作的注意事项及经验：a.必须仔细研究测量电桥原理，按照测量电路图谨慎接线。需要注意的是位于钢片弹性体上方的电阻应变片发生应变时会拉伸，即电阻增加；相应地，位于钢片弹性体下方的电阻应变片发生应变时会压缩，即电阻减小。相应参考图4。b.在将电阻应变片黏贴于钢片弹性体上时，必须注意胶水的选择。像502胶水和硅胶等质地太硬，会严重影响电阻应变片的应变性能，因此不能选用。本设计中选用ab胶，属于液体胶，具有良好的柔韧性能，能够较好地应用于电阻应变片传感器的设计，对其应变性能影响较小。c.在将电阻应变片黏贴于钢片弹性体上时，必须注意黏贴位置的选择，以及上下电阻应变片位置的严格对齐，才

41、能较好的消除干扰，提高传感器性能。电阻应变片应黏贴于钢片弹性体中间或稍微偏向固定端的一侧。相应参考图4。图4 电阻应变片量传感器设计实图2.2.2 信号处理模块该模块主要对信号检测模块输出地微弱电信号进行放大、a/d转换，以及送往微处理器单元处理，包括一下三个子模块。2.2.2.1 ina128放大模块该模块中使用ina128运放芯片，主要对信号检测模块输出的微弱电信号进行放大处理。ina128是低功耗、高精度的通用仪表放大器。它通用的3运放设计和体积小巧使其应用范围广泛。其封装形式为8引脚的dip。该运放芯片的增益可通过反馈电阻实现手动调节。ina128模块设计电路图如下：图5 ina128

42、放大模块电路图其中，ina128增益g=1+50k/r，改变r值可以调节增益g至合适值。2.2.2.2 max187a/d转换模块该模块使用max187a/d转换芯片，将经放大的线性模拟电信号转换成数字信号，送往微处理器单元进行处理。max187是美信公司推出的12位a/d转换芯片，内含有采样/保持电路，单5v操作电源，转换速度为8.5us，具有片上4.096v参考电压，模拟量输入范围为0vref。三线串行接口，兼容spi，qspi，microwire总线。采用max187芯片，满足了输液瓶流量检测装置精确度为1g的要求，信号检测模块的电信号输出经放大后能够良好的满足其模拟量输入范围，而且其本

43、身也具有转换速度快，操作方便、简单等优点，便于装置的设计。max187a/d转换模块设计电路图如下：图6 max187a/d转换模块电路图2.2.2.3 微处理器单元该模块对max187a/d转换模块输出的数字信号进行分析，处理，再将相关信息送往显示模块。微处理器采用atmel公司的at89c52单片机。该单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，在各个领域应用广泛。微处理器单元最小系统及外围电路如图7所示。2.2.3 显示模块显示模块采用lcd1602液晶显示器。针对系统要求显示内容为time（输液时间

44、）和输液瓶流量，需分两行显示，lcd1602能够较好满足系统要求。lcd1602为字符型液晶显示器，可用于显示字母、数字、符号等。该液晶显示器的引脚分布如下表所示：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1vss电源地9d2数据口2vdd电源正极10d3数据口3vl显示偏压信号11d4数据口4rs数据/命令端12d5数据口5rw读/写端13d6数据口6e使能信号14d7数据口7d0数据口15bla背光源正极8d1数据口16blk背光源负极表1 lcd1602液晶引脚说明图7 at89c52最小系统及外围电路图lcd1602液晶外围电路以及于微处理器单元接口电路如下：图8 lcd1602外围电路及于微机

45、接口2.2.4 报警模块该模块为蜂鸣器电路，用单片机p2.0口控制，当输液完时用于报警提示。外围电路如下：图9 报警外围电路图3 系统软件设计系统的软件设计采用c语言，对单片机编程，通过若干子程序组合在一起，实现各项功能。程序是在windows 98环境下采用keilu vision 2软件编写的，可实现对传感器单元输出的电信号进行线性处理、ad转换、分析显示、计时等功能。3.1 系统主程序流程图系统主程序流程图能起到一个导向和决策功能，在程序调试过程中，主要通过调用具体的子程序，决定什么时候该做什么。系统主程序流程图如图所示。开始初始化n开始检测y开定时、显示采集总重量 采集临时重量显示n临

46、时重量=0？y报警图10 主程序流程图3.2 a/d转换子程序的设计程序的基本思想是：定义单片机p1.0脚为时钟sclk，p1.1脚为片选端cs，p1.2脚为数据端dout。片选信号有效后延时一段时间以确保转换完成，在时钟sclk作用下从数据端读出转换的数据并保存在max187_data中。需要注意的是，为确保转换精度，减小转换误差，设计程序时采取连续获取3个转换值，然后取平均值（aver_weight）作为最终转换输出值。程序流程图如下：入口启动转换获取转换值求平均值返回 图11 ad转换程序流程图3.3 显示子程序的设计显示子程序采用lcd1602的16*2显示模式，显示内容为time（计时时间，内容为时、分、秒，从启动流量检测时刻考试计时，停止流量检测停止，用于计算实时流量），t（输液瓶连同瓶内液体的总重量，当启动流量检测时为一固定量）和l（输液瓶连同瓶内剩余液体的总重量，连同计时时间和输液瓶连同瓶内液体总重量一起计算出输液瓶流量）。显示子程序流程图如下：入口 液晶初始化启动检测ny显示计时时间获取流量值显 示图12 显示子程序流程图3.4 计时程序的设计89c51单片机内有两个16位定时器/计数器，即定时器t0和t1，他们都有定时和事件计数功能。两个16位的定