醫(yī)院病區(qū)護(hù)理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 醫(yī)院病區(qū)護(hù)理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 系 別 電氣工程系 專 業(yè) 電氣自動(dòng)化 班 級(jí) 10-1 姓 名 柱子 學(xué) 號(hào) 2010021011* 指導(dǎo)教師（職稱） *副教授 日 期 2012.12 8蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書電氣工程 系 2010 屆 電氣自動(dòng)化 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目醫(yī)院病區(qū)護(hù)理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)校內(nèi)（外）指導(dǎo)教師職 稱工作單位及部門聯(lián)系方式*副教授電氣工程系189190806*一、題目說明（目的和意義）：輸液點(diǎn)滴速度控制對(duì)于老年病人或者是有心臟病疾病的病人來(lái)說十分重要，稍有不慎就會(huì)造成無(wú)法彌補(bǔ)的后果，因此輸液點(diǎn)滴速度的控制是十分必要的。

2、通過對(duì)這一課題的設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握電子技術(shù)，單片機(jī)，傳感器，微機(jī)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)通信控制技術(shù)等知識(shí)的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)行以單片機(jī)為控制核心的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析，解決實(shí)際工程問題的能力。二、設(shè)計(jì)（論文）要求（工作量、內(nèi)容）：1.設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)醫(yī)院病區(qū)護(hù)理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，完成對(duì)輸液點(diǎn)滴速度控制，并通過數(shù)碼動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度。2. 技術(shù)指標(biāo)點(diǎn)滴速度要求用鍵盤設(shè)定并顯示，設(shè)定范圍為2050（滴|分），控制誤差范圍為設(shè)定值±10%±1%滴。調(diào)整時(shí)間3分鐘。（從改變?cè)O(shè)定值到點(diǎn)滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）在滴斗處檢測(cè)點(diǎn)滴速度，并通過

3、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴|分）；（2）通過改變輸液瓶高度控制點(diǎn)滴速度。（3）當(dāng)輸液瓶?jī)?nèi)液體降到警戒值（23cm）時(shí)，能發(fā)出警報(bào)信號(hào)，并將信號(hào)傳至護(hù)士站。（4）能輸出病床號(hào)、點(diǎn)滴速度和報(bào)警信號(hào)，病床號(hào)和點(diǎn)滴速度可以任意設(shè)定。（5）設(shè)定一個(gè)病人向護(hù)士站的呼叫按鈕。4.設(shè)計(jì)成果（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告字?jǐn)?shù)1.5至2萬(wàn)字；（2）畫一張1的系統(tǒng)電路原理圖；（3）根據(jù)檢測(cè)參數(shù)要求，選擇傳感器，必須有相應(yīng)的計(jì)算或說明； （4）顯示電路有限流電阻的定量分析計(jì)算 三、進(jìn)度表日 期內(nèi) 容20 20 學(xué)年秋第十五周第十六周第十七周第十八周第十九周第二十周20 20 學(xué)年春第一周第二周查閱、消化資料?？傮w方案論

4、證、方案設(shè)計(jì)。硬件線路設(shè)計(jì)硬件電路分析、參數(shù)計(jì)算撰寫論文撰寫論文  答辯答辯完成日期 20 年 月 日答辯日期 20 年 月 日 月 日 四、主要參考文獻(xiàn)、資料、設(shè)備和實(shí)習(xí)地點(diǎn)及翻譯工作量：1. 胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，20042. 孫涵芳.MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：北京航天航空出版社，20053. 陳美杰.電子儀器. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20034. 潘興民.單片微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：人民郵電出版社，2005教研室意見：教研室主任（簽字）： 20 年 月 日 系審核意見：系主任（簽字）：20 年 月 日摘 要本

5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以單片機(jī)8051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(dòng)機(jī)作為輸出系統(tǒng)的智能化輸液控制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。鍵盤系統(tǒng)為獨(dú)立式按鍵系統(tǒng)，光電傳感器的功能為液體點(diǎn)滴的速度以及輸液瓶頁(yè)面高度的可靠檢測(cè)。當(dāng)液面低于警戒值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并可以手動(dòng)除去警報(bào)。電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)速可控功率大及輸入脈沖不變時(shí)可保持大力矩等優(yōu)點(diǎn)，這樣就可以通過控制吊瓶的上、下緩慢移動(dòng)達(dá)到智能控制液體點(diǎn)滴速度的目的。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 光電傳感器 步進(jìn)電機(jī) Abstract The system design is based on 8051 microcontroller as the core to keyboar

6、d 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-alone system, the function of photoelectric sensors the speed of the liquid drip infusion bottle and reliable detection of page

7、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 can be maintained constant high torque, etc. So you can control the bottle through the upper and lower slow-moving liquid drip to

8、 control the speed of intelligent purpose.Keywords: SCM；Photoelectric sensor；Stepper motor 目錄第一章    緒論11.1課題研究的目的與意義11.2 醫(yī)院護(hù)理智能化的發(fā)展現(xiàn)狀11.3 醫(yī)院護(hù)理智能化展望21.4 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容3第二章 方案論證42.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖42.2控制核心的選擇方案52.3.單片機(jī)52.4液位的測(cè)量62.5速度的測(cè)量72.7呼叫及聲光報(bào)警電路72.8電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路8第三章 硬件電路設(shè)計(jì)93.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖93.2 單片機(jī)8051介紹103.2.1 8051內(nèi)部結(jié)

9、構(gòu)介紹103.2.2 8051管腳及功能介紹113.2.3計(jì)數(shù)器介紹123.2.4中斷系統(tǒng)143.3液位及速度的測(cè)量143.3.1液位的測(cè)量143.3.2速度的測(cè)量153.4 8155的介紹163.5鍵盤顯示電路································&#

10、183;·····················17 3.5.1 顯示電路173.5.2 鍵盤電路183.5.3 鍵盤、顯示和8155的連接電路圖193.6聲光報(bào)警及呼叫顯示電路203.7電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路213.8擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器213.9供電單元23第四章 軟件設(shè)計(jì)264.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖264.1.1 控制系統(tǒng)的主程序流程圖274.1.2 控制系統(tǒng)的子程序流程圖274.2 系

11、統(tǒng)的程序294.2.1 主程序294.2.2 子程序30第五章 結(jié)論33第六章 致謝34第七章 參考文獻(xiàn)35附件VIII第一章    緒論1.1課題研究的目的與意義隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及與提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)運(yùn)于各行各業(yè)，傳統(tǒng)的醫(yī)療護(hù)理方式已經(jīng)不能滿足醫(yī)護(hù)人員和患者的需求了，在這種背景下，醫(yī)療護(hù)理智能化的開發(fā)勢(shì)在必行，醫(yī)院病區(qū)護(hù)理智能化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生了。靜脈輸液是臨床常用的重要治療手段，是醫(yī)院護(hù)理工作的主要內(nèi)容，故點(diǎn)滴速度的監(jiān)控和控制成為醫(yī)院病區(qū)護(hù)理智能化的主要標(biāo)志。靜脈輸液治療時(shí)臨床醫(yī)療工作中常用的治療手段,但目前大多數(shù)醫(yī)院及醫(yī)療機(jī)構(gòu)都沒有實(shí)現(xiàn)

12、輸液的自動(dòng)監(jiān)控管理,從而在輸液的過程中,當(dāng)輸液完成需要換藥時(shí),需要醫(yī)務(wù)人員發(fā)現(xiàn)及時(shí),否則就會(huì)出現(xiàn)空氣進(jìn)入血管內(nèi)形成空氣栓塞,凝血堵塞針頭等情況，輕則耽誤治療，重則危及病人的生命安全，發(fā)生醫(yī)療事故。平時(shí)臨床輸液中采取的應(yīng)對(duì)措施一般是由患者、陪護(hù)或醫(yī)務(wù)人員隨時(shí)觀察監(jiān)視藥液余量情況，從而加重了護(hù)理人員的工作負(fù)擔(dān)，也不利于病區(qū)的綜合管理。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合臨床實(shí)踐，可以開發(fā)基于單片機(jī)的醫(yī)院輸液監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)代替人工監(jiān)護(hù)，既減輕了醫(yī)務(wù)人員的工作強(qiáng)度，也病人和陪護(hù)不斷觀察輸液是否完成而形成的壓力，同時(shí)管理系統(tǒng)記錄輸液過程，并能夠作為醫(yī)療檔案，為解決各種醫(yī)患糾紛提供證據(jù)，又實(shí)現(xiàn)醫(yī)療護(hù)理自動(dòng)化和智能化。1.

13、2 醫(yī)院護(hù)理智能化的發(fā)展現(xiàn)狀早在60年代計(jì)算機(jī)技術(shù)就進(jìn)入了美國(guó)，英國(guó)，日本等國(guó)家醫(yī)院，并承擔(dān)醫(yī)院經(jīng)濟(jì)，醫(yī)療管理，急救醫(yī)療等領(lǐng)域的信息管理工作，并形成了一門新的，生命力很強(qiáng)的學(xué)科。進(jìn)入90年代，各種表征人體指標(biāo)的測(cè)量?jī)x器應(yīng)用而生，電動(dòng)護(hù)理床和病床呼叫系統(tǒng)也開始在醫(yī)療護(hù)理中嶄露頭角，這其中當(dāng)屬日本生產(chǎn)的多功能電動(dòng)遙控護(hù)理床，它采用世界領(lǐng)先科技成果，在九十年代中期開發(fā)成功，暢銷日本及歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，深受消費(fèi)者喜愛，被譽(yù)為醫(yī)療及家庭護(hù)理領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。 醫(yī)院護(hù)理智能化監(jiān)控系統(tǒng)作為醫(yī)院智能化的一個(gè)重要部分，在國(guó)外早已引起了人們的關(guān)注，并且作了大量的研究與開發(fā)工作。先后開發(fā)出了病床呼叫系統(tǒng)，醫(yī)療護(hù)理床，心

14、電監(jiān)護(hù)儀，輸液泵，重癥監(jiān)護(hù)室等一系列高科技護(hù)理儀器。其產(chǎn)品具有技術(shù)先進(jìn)，測(cè)量準(zhǔn)確，功能強(qiáng)大，抗干擾能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，外形設(shè)計(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)。所以我國(guó)目前進(jìn)口醫(yī)用通訊和護(hù)理信息智能化管理系統(tǒng)占很大的比重。但由于國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格昂貴，操作界面不合國(guó)情，易損壞且更換不便等一些不利因素，限制了其在國(guó)內(nèi)的普及。1.3 醫(yī)院護(hù)理智能化展望  二十一世紀(jì)最具代表性的前沿科學(xué)當(dāng)屬生命科學(xué)和信息科學(xué)，他們的發(fā)展勢(shì)必影響到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域與人類生活的方方面面。反應(yīng)在醫(yī)用電子領(lǐng)域方面，將是生物技術(shù)與現(xiàn)代電子工程技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的更加緊密結(jié)合，診療設(shè)備的高度數(shù)字化，信息化，網(wǎng)絡(luò)化。反應(yīng)在臨床應(yīng)用上，設(shè)備將具備更強(qiáng)的信

15、息綜合分析處理能力，更高的智能化工作程度，并能通過網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)化使診斷，監(jiān)護(hù)，治療相結(jié)合，發(fā)揮出最佳效能。  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。上世紀(jì)50年代中期，經(jīng)典的控制理論已經(jīng)發(fā)展成熟和完備，并在不少工程技術(shù)領(lǐng)域中得到了成功的應(yīng)用。但是，經(jīng)典的控制理論也有明顯的局限性，在設(shè)計(jì)具有復(fù)雜控制規(guī)律的系統(tǒng)時(shí)，很難滿足設(shè)計(jì)者對(duì)控制精度，控制時(shí)間等的更高要求?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)與綜合添加了理論基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為復(fù)雜控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)提供了非常有效的手段，兩者的結(jié)合極大地推動(dòng)了自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)在醫(yī)療事業(yè)中，不僅能用于診治

16、，也能用于管理監(jiān)控，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)可以及時(shí)，全面，準(zhǔn)確地提供患者的全部歷史資料。過去患者到醫(yī)院看病，先要掛號(hào)，等護(hù)士將病歷從案庫(kù)中取出，交到大夫手中，大夫才能進(jìn)行診斷，而科學(xué)的病歷管理系統(tǒng)就要將這些變成歷史了。大夫可以方便地通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)閱病歷和資料。電腦進(jìn)入醫(yī)院，為醫(yī)院帶來(lái)了高效率，使醫(yī)療診斷與服務(wù)水平大為提高。今后人們?nèi)メt(yī)院看病，將免去各種排隊(duì)辦手續(xù)的痛苦，花費(fèi)最少的時(shí)間便可得到醫(yī)療服務(wù)。1.4 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容此次醫(yī)院病區(qū)護(hù)理計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是通過應(yīng)用電子技術(shù)、單片機(jī)、傳感器、微機(jī)控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)通信技術(shù)等知識(shí)的綜合應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一套完整的、科學(xué)的智能控制系統(tǒng)。以此來(lái)完成對(duì)輸

17、液點(diǎn)滴速度的控制，并通過數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。第二章 方案論證 2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖 整個(gè)設(shè)計(jì)電路是以單片機(jī)為控制核心的，可分成CPU電路、鍵盤顯示電路、聲光報(bào)警電路、液位檢測(cè)電路、滴速檢測(cè)電路、呼叫系統(tǒng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路幾個(gè)部分。如圖2.1所示。 圖2.1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖其中液位的檢測(cè)是通過紅外線液位傳感器進(jìn)行測(cè)量的，并將所測(cè)的數(shù)據(jù)傳入到控制核心。速度傳感器則是檢測(cè)點(diǎn)滴的速度，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，使點(diǎn)滴速度控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。呼叫按鈕是病人呼叫護(hù)士時(shí)所使用的開關(guān)按鈕。擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器是當(dāng)控制核心不能滿足實(shí)際所需的端口是所準(zhǔn)備的擴(kuò)展器。鍵盤是通過擴(kuò)展I/O口設(shè)定

18、數(shù)據(jù)傳入到控制核心，而控制核心則將速度傳感器所測(cè)得數(shù)據(jù)再由擴(kuò)展I/O口傳出到顯示器并顯示。呼叫按鈕顯示燈是顯示是否對(duì)呼叫按鈕進(jìn)行操作的顯示裝置。聲光報(bào)警是當(dāng)液位超出系統(tǒng)設(shè)定的范圍時(shí)，通過發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。步進(jìn)電機(jī)則是通過改變輸液瓶的高度達(dá)到控制點(diǎn)滴速度。2.2控制核心的選擇方案1.PLC PLC即可編程控制器，是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，它具有以下特點(diǎn)；1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 2豐富的I/O接口模塊 3編程簡(jiǎn)單 4安裝簡(jiǎn)單，維修方便 5配套齊全，功能完美 6體積小，重量輕，能耗低 。但PLC生產(chǎn)商的產(chǎn)品型號(hào)各不一樣，不能通用，且部分價(jià)格昂貴。2.CPLD C

19、PLD名為復(fù)雜可編程邏輯器件，是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。它的工作大部分是在電腦上完成的，其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。對(duì)于特殊的個(gè)體設(shè)計(jì)來(lái)說，這種方法工作過程比較復(fù)雜。3.單片機(jī) 單片機(jī)的特點(diǎn):1集成度高，體積小。單片機(jī)、CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等各種功能部件集成在一塊晶體芯片上，體積小，節(jié)省空間。能靈活方便地應(yīng)用于各種智能化的控制設(shè)備和儀器。 2可靠性高，抗干擾性強(qiáng)。單片機(jī)把各種功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各

20、芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。3低功耗。許多單片機(jī)的工作電壓只有2-4伏特，電流幾百微安，功耗很低，適用于便攜式系統(tǒng)4控制功能強(qiáng)。其CPU可以對(duì)I/O端口直接進(jìn)行操作，能方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)控制，使整個(gè)系統(tǒng)的控制效率大為提高，適用于專門的控制領(lǐng)域。5可擴(kuò)展性好。單片機(jī)具有靈活方便的外部擴(kuò)展總線接口，使得當(dāng)片內(nèi)資源不夠使用時(shí)可以非常方便地進(jìn)行片外擴(kuò)展。豐富的通信接口使得單片機(jī)系統(tǒng)與外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信變得非常容易6性價(jià)比高。單片機(jī)應(yīng)用廣泛，生產(chǎn)批量大，產(chǎn)品供應(yīng)商的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)使得單片機(jī)產(chǎn)品的性能越來(lái)越強(qiáng)而價(jià)格低廉，有優(yōu)異的性能價(jià)格比。  綜合比較上面方案優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)系統(tǒng)具

21、有成本低、效益高的優(yōu)點(diǎn)，所以在此次設(shè)計(jì)中，選擇單片機(jī)比較好。2.3液位的測(cè)量 儲(chǔ)液液面檢測(cè)是液體點(diǎn)滴液位控制的重要組成部分，能否正確檢驗(yàn)到液面變化是整個(gè)液體點(diǎn)滴液位控制電路性能和可靠性的主要參考標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)輸液瓶?jī)?nèi)的液體降到警戒值（23cm）時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)傳至護(hù)士站。方法一：采用超聲波脈沖回波方法測(cè)液位。 測(cè)出超聲波脈沖從發(fā)射聲波到接受所需的時(shí)間，根據(jù)超聲波的聲音速度及其發(fā)射傳感器與液面之間的距離計(jì)算而得到液位高度。由于短距離內(nèi)超聲波存在盲區(qū)影響精度，且超聲波檢測(cè)裝置安裝復(fù)雜，不太適合用于液體點(diǎn)滴液位控制電路系統(tǒng)。 方法二：使用拉力傳感器間接測(cè)量。 將拉力傳感器

22、接在滑輪和儲(chǔ)液瓶之間，利用液面高度變化和拉力變化之間的線性關(guān)系進(jìn)行間接測(cè)量。但是拉力傳感器價(jià)格貴，從實(shí)用性角度考慮，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中不合適。 方法三：采用金屬電極檢測(cè)儲(chǔ)液瓶液面信號(hào)。 利用藥液的導(dǎo)電特性實(shí)現(xiàn)液滴速度及儲(chǔ)液瓶液面信號(hào)的檢測(cè)，通常電極采用不銹鋼等耐腐蝕材料制成。電極接觸控制方式原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可靠性強(qiáng)，但會(huì)導(dǎo)致藥品污染，危及患者安全。方法四：使用紅外線傳感器對(duì)液面進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 利用光在不同媒質(zhì)界面的折射或反射原理，通過紅外發(fā)射接收光信號(hào)實(shí)現(xiàn)液面檢測(cè)功能。 綜合比較上面方案，由于紅外光波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)，受可見光的影響較小，且紅外系統(tǒng)具有尺寸小、重量輕、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，因此使用紅外發(fā)射接收

23、對(duì)儲(chǔ)液瓶液面高度是最理想的選擇。2.4速度的測(cè)量 方案一:采用電感式傳感器測(cè)量點(diǎn)滴速度。在輸液器的漏斗外圍繞線圈作為敏感元件。當(dāng)液滴滴下時(shí)電感量發(fā)生變化,通過LC振蕩電路后輸出變化的頻率值,經(jīng)過F/V變換電路及電壓比較后輸出TTL電平信號(hào)來(lái)檢測(cè)點(diǎn)滴速度。此方案測(cè)量精度比較高,但是外圍電路比較復(fù)雜。 方案二:利用光的反射原理。使用紅外發(fā)光二極管和光敏三極管實(shí)現(xiàn)光源檢測(cè)。紅外發(fā)光二極管垂直于漏斗壁發(fā)送紅外光,紅外接收三極管依據(jù)接收到的紅外光信號(hào)的強(qiáng)弱產(chǎn)生脈沖信號(hào),通過定時(shí)采樣計(jì)算出液體點(diǎn)滴速度。 方案三:利用光透射原理。使用紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)液體點(diǎn)滴檢測(cè)。當(dāng)沒有點(diǎn)滴下落的時(shí)候,檢測(cè)系統(tǒng)輸出一個(gè)比較低的電

24、壓，而當(dāng)有點(diǎn)滴經(jīng)過紅外檢測(cè)電路就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較高的電壓。再經(jīng)過轉(zhuǎn)化處理就可以產(chǎn)生脈沖信號(hào)。 在所選擇方案中,方案一設(shè)計(jì)精度較高,但是外圍電路復(fù)雜。方案二實(shí)現(xiàn)容易,但是易受外界干擾。方案三中采用紅外對(duì)管發(fā)射接收。紅外傳感器有以下優(yōu)點(diǎn):尺寸小、質(zhì)量輕、安裝在滴斗上較簡(jiǎn)單，對(duì)輔助電路要求少、電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定。綜上所述，故采用第三種方案。2.5鍵盤顯示電路 鍵盤顯示電路采用MCS-51對(duì)行列式非編碼鍵盤和四位一體LED七段數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有低能耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、對(duì)外界環(huán)境要求較低。同時(shí)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。2.6呼叫及聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警采用紅外發(fā)射

25、管和紅外接收管。因?yàn)橐后w對(duì)紅外光的傳播有一定的散射作用,所以能夠根據(jù)該接收管收到的光強(qiáng)的大小來(lái)判斷液位是否達(dá)到警戒水位。儲(chǔ)液瓶告警信號(hào)一旦為低電平時(shí),單片機(jī)立刻轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序,進(jìn)行聲光報(bào)警。呼叫采用手動(dòng)按鈕進(jìn)行緊急呼叫。手動(dòng)按鈕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉，一直被廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)。2.7電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路1.電機(jī)的選擇方案一：采用直流減速電機(jī)控制儲(chǔ)液瓶的運(yùn)動(dòng)，直流減速電機(jī)力矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，但其制動(dòng)能力差,無(wú)法達(dá)到短距離控制儲(chǔ)液瓶上下移動(dòng)的要求。方案二：采用型號(hào)4B2YG的步進(jìn)電機(jī)控制儲(chǔ)液瓶的運(yùn)動(dòng)，最小步進(jìn)角為0.9度，因此能實(shí)現(xiàn)短距離控制儲(chǔ)液瓶上下移動(dòng)，而且當(dāng)不給步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖的時(shí)候，能實(shí)

26、現(xiàn)自鎖，從而能較好的實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)液瓶及時(shí)停止的目的。經(jīng)過比較、論證，最終選用了方案二。該型號(hào)步進(jìn)電機(jī)加驅(qū)動(dòng)器后與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，控制方便。2. 驅(qū)動(dòng)電路 采用ULN2003A芯片驅(qū)動(dòng)、PWM調(diào)制方式控制電機(jī)。ULN2003 是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)常在伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中使用。2.8擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器 擴(kuò)展程序存儲(chǔ)區(qū)是根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，選擇一定容量的ROM器件，為其分配一定的程序存儲(chǔ)區(qū)地址范圍與單片機(jī)連接。常用的EPROM電路用于MCS-51的外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)2716,2732,2764,27128等。方案一：選擇2716。2716可以擴(kuò)展2k

27、的存儲(chǔ)空間。方案二：選擇2732。2732可以擴(kuò)展4k的存儲(chǔ)空間。方案三：選擇2764。2764可以擴(kuò)展8k的存儲(chǔ)空間。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要我們選擇2764進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖 整個(gè)設(shè)計(jì)電路是以8051單片機(jī)為控制核心。如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 其中通過紅外線液位傳感器進(jìn)行液位和速度的測(cè)量，并將所測(cè)的數(shù)據(jù)傳入到單片機(jī)8051內(nèi)。手動(dòng)呼叫按鈕是病人呼叫護(hù)士時(shí)所使用的開關(guān)按鈕。擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器選用了內(nèi)存為8K的2764的只讀存儲(chǔ)器。采用行列式非編碼鍵盤通過擴(kuò)展I/O口設(shè)定數(shù)據(jù)傳入到控制核心8051，而控制核心8051則將速度傳感器所測(cè)得數(shù)據(jù)再由擴(kuò)

28、展I/O口傳出到LED顯示器并顯示。呼叫按鈕顯示燈是顯示是否對(duì)呼叫按鈕進(jìn)行操作的顯示裝置。聲光報(bào)警是通過發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。4B2YG步進(jìn)電機(jī)則是通過改變輸液瓶的高度達(dá)到控制點(diǎn)滴速度。3.2 單片機(jī)8051介紹3.2.1 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹 8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品。8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在分別加以說明：1、中央處理器： 中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CP

29、U負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)： 8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù),運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。圖3.2 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3、程序存儲(chǔ)器(ROM)： 8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)： 8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。

30、5、并行輸入輸出(I/O)口： 8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。6、全雙工串行口： 8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。7、中斷系統(tǒng)： 8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。8、時(shí)鐘電路： 8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。3.2.2 8051管腳及功能介紹 單片機(jī)的引腳如圖3.3所示。40個(gè)引腳

31、大致可分為4類：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端； 時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線:控制線共有4根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖 ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。 RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。

32、EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 I/O線 80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。 圖3.3 8051單片機(jī)管腳圖3.2.3計(jì)數(shù)器介紹 8051單片機(jī)有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1）。它們都有定時(shí)器或事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。 T0由2個(gè)特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成，T1則由TH1和TL1構(gòu)成。作計(jì)數(shù)器時(shí)，通過引腳T0（P3.4）和T1（P

33、3.5）對(duì)外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，當(dāng)輸入脈沖信號(hào)從1到0的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加1。計(jì)數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率的1/24。1、 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能計(jì)數(shù)器的核心部件是二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器(TH0、TL0或TH1、TL1)。計(jì)數(shù)功能-計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引腳，T0為P3.4，T1為P3.5。在特殊功能寄存器TMOD中，有一個(gè)控制位（CT），分別用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)器方式還是計(jì)數(shù)器方式。2、 計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器 計(jì)數(shù)器有關(guān)的特殊功能寄存器有：1 工作方式控制寄存器TMODT1控制 T1控制T1控制T1控制 T0控制 T0控制 T0控制 GATE門控位C/T計(jì)數(shù)/定時(shí)選擇M1 M0工作方

34、式選擇計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)示意如下所示。C/TTRx可預(yù)置初值計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求功能選擇啟動(dòng)控制內(nèi)部時(shí)鐘脈沖（定時(shí)）外部輸入脈沖（計(jì)數(shù)）溢出信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)初值TFx2.計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算 設(shè)計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值為M(根據(jù)不同工作方式，M可以是213、216或28)，則計(jì)算初值X的公式如下： X=M-要求的計(jì)數(shù)值 3.計(jì)數(shù)器工作方式計(jì)數(shù)器工作方式見表3.1。表3.1 8051內(nèi)部計(jì)數(shù)器工作方式 工作方式 計(jì)算器功能方式013位計(jì)數(shù)器方式116位計(jì)數(shù)器方式2自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)器方式3T0為兩個(gè)8位獨(dú)立計(jì)數(shù)器，T1為無(wú)中斷重裝8位計(jì)數(shù)器3.2.4中斷系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)中的中斷是指CPU暫停原程序執(zhí)行轉(zhuǎn)而為外部設(shè)備服

35、務(wù)（執(zhí)行中斷服務(wù)程序），并在服務(wù)完成后回到原程序執(zhí)行的過程。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過程所需要的那部分電路。 中斷源是指能產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)的源泉。8051共可處理5個(gè)中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求，可以對(duì)5個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行排隊(duì)和控制，并響應(yīng)其中優(yōu)先權(quán)最高的中斷請(qǐng)求。8051的5個(gè)中斷源有內(nèi)部和外部之分：外部中斷源有兩個(gè)，通常指外部設(shè)備：內(nèi)部中斷源有三個(gè)，兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷源和一個(gè)串行口中斷源。外部中斷源產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求信號(hào)可以從P3.2和P3.3引腳上輸入，有電平或邊沿兩種引起中斷的觸發(fā)方式。內(nèi)部中斷源T0和T1的兩個(gè)中斷是在他們從全“1”變?yōu)槿?”溢出時(shí)自動(dòng)向中斷系統(tǒng)提出的，內(nèi)部串行口中斷源

36、的中斷請(qǐng)求是在串行口每發(fā)送完一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者接收到一組輸入數(shù)據(jù)（8位）后自動(dòng)向中斷系統(tǒng)提出的。 8051的中斷系統(tǒng)主要有IE控制器和中斷優(yōu)先級(jí)控制器IP等電路組成。其中，IE用于控制5個(gè)中斷源中哪些中斷請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)最高，可以被CPU最先處理。IE和IP也屬于21個(gè)SFR，其狀態(tài)也可以由用戶通過指令設(shè)定。3.3液位及速度的測(cè)量3.3.1液位的測(cè)量?jī)?chǔ)液液面檢測(cè)是液體點(diǎn)滴液位控制的重要組成部分。液面檢測(cè)單元設(shè)計(jì)如圖3.4所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)輸液瓶?jī)?nèi)的液體降到警戒值（23cm）時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)傳至護(hù)士站?？紤]到系統(tǒng)的醫(yī)用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)用吊瓶中應(yīng)盡量避免異物進(jìn)入，本節(jié)用紅外線傳感器對(duì)液面進(jìn)

37、行監(jiān)測(cè)。雖然吊瓶壁厚度和外直徑都比滴斗大的多，但在增大了紅外發(fā)射功率后，通過有水和無(wú)水的儲(chǔ)液瓶接收信號(hào)差異還是可以達(dá)到3040mV，這說明紅外探測(cè)對(duì)于越限報(bào)警電路來(lái)說也是可行的。由于越限報(bào)警電路只需要在液面下降到紅外發(fā)射接收通路高度以下時(shí)發(fā)出警報(bào)，所以就考慮使用和點(diǎn)滴速度一樣的設(shè)計(jì)電路，然后通過電平轉(zhuǎn)換電路連接到單片機(jī)8051的INT0端口，通過電平的變化，即可知道液面是否到達(dá)警戒液面，然后報(bào)警。這樣，電路可以簡(jiǎn)單、明了，易于檢測(cè)液面。圖3.4 液面檢測(cè)單元3.3.2速度的測(cè)量此單元來(lái)檢測(cè)是否有液滴滴下，其傳感器部分采用紅外對(duì)射式光電傳感器。利用光透射原理，用紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)液體點(diǎn)滴檢測(cè)。如圖3.

38、5所示 圖3.5點(diǎn)滴信號(hào)檢測(cè)電路傳感器的作用就是將被測(cè)物理量變化過程的信號(hào)按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成為適于傳輸和記錄的電量(電壓或電流)信號(hào)。波形整形就是把前面由光電傳感器所采集到的光電信號(hào)通過555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器將波形進(jìn)行整形后轉(zhuǎn)換成為能夠處理的電信號(hào)。當(dāng)有液滴滴落時(shí)，滴落的液滴把發(fā)射管發(fā)射的紅外光擋住，光敏二極管產(chǎn)生數(shù)值非常小的暗電流，再經(jīng)過電阻時(shí)，就把光敏二極管上的光通量變化轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)的變化，最后送入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。 本系統(tǒng)用光電傳感器來(lái)檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)點(diǎn)滴下落的個(gè)數(shù)，該傳感器內(nèi)含有一個(gè)紅外發(fā)光二極管，一個(gè)光敏三極管，用來(lái)接收反射回來(lái)的紅外光。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光大部分被光

39、敏三極管接收時(shí)，接收端光敏三極管導(dǎo)通，光敏三極管接收到的反射紅外信號(hào)微弱時(shí)接收端光敏三極管截止。向下的那個(gè)脈沖就是由于液滴落下時(shí)，液滴擋住一部分的紅外線使得紅外線光敏二極管只能部分接收到紅外線發(fā)光二極管所發(fā)出的紅外線形成的脈沖，它的脈沖個(gè)數(shù)是和液滴的個(gè)數(shù)一一對(duì)應(yīng)的，也就是說，只要能夠數(shù)出脈沖的個(gè)數(shù)也就是知道了液滴的滴數(shù)了。 3.4 8155的介紹8155是能并行傳送8位數(shù)據(jù)，具有256字節(jié)內(nèi)部RAM、1 個(gè)計(jì)數(shù)器、3個(gè)通道、4種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。其引腳圖和組成框圖如圖3.6所示；圖3.6 8155的引腳圖及組成框圖(1) 地址/數(shù)據(jù)線AD0AD7（8條） &#

40、160;      (2) I/O口總線（22條）：PA0PA7、PB0PB7、 PC0PC5。 (3) 控制總線（8條）ALE 地址鎖存（輸入）IO / /M IO口/RAM選擇， 0：選內(nèi)RAM； 1：選內(nèi)IO口/CE 片選線/RD、/WR 讀、寫控制TIMERIN 定時(shí)器輸入（輸入定時(shí)器所需時(shí)鐘）TIMEROUT 定時(shí)器輸出（輸出所產(chǎn)生的方波脈沖）單片機(jī)8051與8155的接口如圖3.7所示；圖3.7 8155與單片機(jī)8051的連接圖此時(shí)，8155內(nèi)部RAM的地址范圍為：0000H00FFH，8155各端口的地址（設(shè)無(wú)關(guān)位為0，這些地址都

41、不是惟一的）為：        命令/狀態(tài)口     0400H         A口          0401H          B口        &#

42、160; 0402H         C口          0403H         定時(shí)器低字節(jié)  0404H         定時(shí)器高字節(jié)  0405H3.5鍵盤顯示電路3.5.1 顯示電路由于本系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)5個(gè)七段數(shù)碼管，來(lái)顯

43、示點(diǎn)滴的速度和從站號(hào)。數(shù)碼管采用共陰極，由于8051單片機(jī)每個(gè)I/O的拉電流只有12mA。所以在位碼和段碼都加上了三級(jí)管來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如圖3.8所示。圖3.8 顯示電路圖3.5.2 鍵盤電路在鍵盤設(shè)計(jì)上我們引入了矩陣鍵盤的應(yīng)用。使用4X4鍵盤與單片機(jī)I/O口進(jìn)行連接，通過鍵盤掃描程序，識(shí)別是哪個(gè)鍵按下，并將其編碼送入單片機(jī)，最終通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示，采用四條I/O線作為行線，四條I/O線作為列線組成鍵盤。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。如圖3.9所示鍵盤電路設(shè)計(jì)圖。圖3.9 鍵盤電路圖鍵盤布局如圖3.10所示：總共有16個(gè)鍵組成，在單片機(jī)8051中正好可以用一個(gè)P口實(shí)現(xiàn)

44、16個(gè)按鍵功能。顯示切換復(fù)位-+CLC963確認(rèn)8520741圖3.10 鍵盤布局圖 擴(kuò)展矩陣鍵盤的方法很多，但本次設(shè)計(jì)利用并行接口芯片來(lái)擴(kuò)展矩陣鍵盤。圖3.11所示為一個(gè)4×4矩陣式鍵盤通過8155與8051單片機(jī)接口的電路原理圖，鍵盤采用查詢掃描方式工作，8155的PB0PB3按鍵盤的列線，PC0PC3經(jīng)兩片SN75451接鍵盤的行線。8155的PB口和PC口的口地址分別為7F02H、7F03H。圖3.11 采用8155擴(kuò)展的4×4矩陣式鍵盤3.5.3 鍵盤、顯示和8155的連接電路圖鍵盤、顯示和8155的連接電路圖如圖3.12所示。圖3.12 鍵盤、顯示和8155的連

45、接3.6聲光報(bào)警及呼叫顯示電路本次設(shè)計(jì)采用一個(gè)蜂鳴器與一個(gè)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，當(dāng)點(diǎn)滴的速度低于20滴/分或高于150滴/分時(shí)（控制誤差范圍為設(shè)定值±10%±1滴），單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)揚(yáng)聲器報(bào)警裝置，揚(yáng)聲器發(fā)出響聲。同時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)液瓶中的滴液低于警戒線時(shí)，也觸發(fā)揚(yáng)聲器報(bào)警，提醒醫(yī)護(hù)人員和受液人采取相應(yīng)措施，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生。聲音報(bào)警電路如圖3.13所示。+5V圖3.13聲光報(bào)警電路3.7電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線位移與輸人的脈沖數(shù)成正

46、比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，不再需要數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換，具有快速啟/ 停能力，可在一剎那間實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或停止，且步距角降低小，延時(shí)短，定位準(zhǔn)確，精度高，可操作性強(qiáng)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路就如圖3.14示。 圖中采用的是H型的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)P3.0為高電平時(shí)，Q5導(dǎo)通，Q3，Q7導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為+5V，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)P3.1為高電平時(shí)，Q6導(dǎo)通，Q4，Q8導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為-5V，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。點(diǎn)滴控制靠單片機(jī)檢測(cè)滴速，得到一個(gè)反饋量，輸出一定信號(hào)控制電機(jī)上升或下降調(diào)節(jié)滴斗的高度。 圖3.14電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.8擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器51系列單片機(jī)為外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)

47、展提供了專門的讀指令控制信號(hào)PSEN，因此外部程序存儲(chǔ)器形成了獨(dú)立的空間。2764是一種+5V的8KB UVEPROM存儲(chǔ)器芯片，采用HMOS工藝制成，標(biāo)準(zhǔn)存取時(shí)間為250ns，27是系列號(hào)，64和存儲(chǔ)容量有關(guān)。引腳圖如下圖3.15所示； 圖3.15 2764存儲(chǔ)器芯片引腳圖圖中，2764的地址線6引腳角標(biāo)為NC，表示輪空不用；其它引腳功能分述如下：地址輸入線A12A0。 2764的存儲(chǔ)容量為8KB，故按照地址條數(shù)和存儲(chǔ)容量的關(guān)系，共需13條地址線，編號(hào)為A12A0。2764的地址線應(yīng)和MCS-51單片機(jī)的P2和P0相接，用于傳送單片機(jī)送來(lái)的地址編碼信號(hào)，其中A12為最高位。數(shù)據(jù)線O7O0。O

48、7O0是雙向數(shù)據(jù)總線，O7為最高位。在正常工作時(shí)，O7O0用于傳送2764中讀出的數(shù)據(jù)或程序代碼；在編程方式時(shí)用于傳送需要寫入的編程代碼（即程序的機(jī)器碼）?？刂凭€（3條）。 片選輸入線CE：該輸入線用于控制本芯片是否工作。若給CE上加一個(gè)高電平，則本片不工作；若給CE加上一個(gè)低電平，則選中本片工作。編程輸入線PGM：該數(shù)據(jù)線用于控制2764處于正常工作狀態(tài)還是編碼/校驗(yàn)狀態(tài)。若給它輸入一個(gè)TTL高電平，則2764處于正常工作狀態(tài)；若給PGM輸入一個(gè)50ms寬的負(fù)脈沖，則2764配合VPP引腳上的21V高壓可以處于編程狀態(tài)。允許輸出線OE：OE也是一條由用戶控制的輸入線，若給OE線上輸入一個(gè)TT

49、L高電平，則數(shù)據(jù)線O7O0處于高阻狀態(tài)；若給OE線上輸入一個(gè)TTL低電平，則O7O0處于讀出狀態(tài)。其它引角線（4條）。VCC為+5V±10%電源輸入線，GND為直流地線。VPP為編程電源輸入線，當(dāng)它接+5V時(shí)，2764處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)VPP接21V電壓時(shí)，2764處于編程/校驗(yàn)狀態(tài)。NC為2764的空線。2764的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.16所示。由圖可見，2764采用雙譯碼編程方式，A12A0上的地址信號(hào)經(jīng)X和Y譯碼后，在X選擇線和Y選擇線上產(chǎn)生選擇信號(hào)，選中存儲(chǔ)陣列中相應(yīng)地址的存儲(chǔ)單元工作，并在控制電路的控制下對(duì)所選中的存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀操作（或編程寫操作），從存儲(chǔ)單元讀出的8位二進(jìn)制信

50、息經(jīng)輸出緩沖器輸出到數(shù)據(jù)線O7O0上。在編程方式下，O7O0上的編程信息在控制電路的控制下寫入存儲(chǔ)陣列的相應(yīng)存儲(chǔ)單元. 圖3.16 2764的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.9供電單元任何電氣設(shè)備的使用均離不開供電系統(tǒng),在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電源的設(shè)計(jì)是必須要考慮的。在本設(shè)計(jì)中由于系統(tǒng)所選用的單片機(jī)是8051它的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓為+5V，采集所用的發(fā)光二極管和光敏三極管等電路它們的工作電壓都是+5V,因此在本設(shè)計(jì)中采用單電源方案,單電源方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工作可靠。此外由于設(shè)計(jì)到對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，還需加入一較高的電源電壓以便增強(qiáng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力?？紤]到用電安全及設(shè)計(jì)方便等因素，將其設(shè)定在±12V。因此我們須

51、設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠提供+5V和±12V的電源。 根據(jù)上述介紹設(shè)計(jì)，電源電路包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等模塊組成，使用LED進(jìn)行電源工作狀態(tài)指示。 LM78XX系列三端穩(wěn)壓IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便， 而且價(jià)格便宜， 因此使用LM7805穩(wěn)壓芯片進(jìn)行5V的電源電路設(shè)計(jì)。具體的5V電源電路如下圖3.17所示。 圖3.17 5V直流電源電路利用7812芯片做+12V的直流電源，利用7912芯片做12 V的直流電源，電路圖如圖3.18所示。圖3.18 正負(fù)12V直流電源電路第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖在輸液治療的控制系統(tǒng)中，不僅是靠硬硬件電路路實(shí)現(xiàn)的，而是在硬件電路的基礎(chǔ)上再聯(lián)合