【正文】 南 京 工 程 學 院畢業(yè)設計 (論文)作 者： 陶峰 學 號： 202090626 院 系： 計算機工程學院 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 題 目： 基于單片機的液體點滴控制系統(tǒng)設計 指導者： 田麗鴻 副教授 評閱者： 劉勤 講師 2013年5 月 南 京畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 基于單片機的液體點滴速度監(jiān)控系統(tǒng)是一個能夠代替醫(yī)務人員監(jiān)控病人點滴速度的智能化系統(tǒng)。該系統(tǒng)提出了一種點滴監(jiān)控裝置的設計方法，可用按鍵控制點滴報警時間并通過顯示裝置顯示當前速度，當藥液低于一定標準可通過蜂鳴器報警，系統(tǒng)采用了STC89C52 作為核心處理單元，光敏傳感器檢測液體的滴數，通過檢測來手動調整控制點滴速度，實際上也就是采用了液位控制的方法。通過多種方案對比，最終確定的方案操作簡便，特別是進行了軟件仿真設計，更具科學性以及可靠性，因此可將理論運用于醫(yī)療實際中。 本次畢業(yè)設計實現了基于單片機的液體點滴速度監(jiān)控裝置的設計。所設計系統(tǒng)的硬件設計合理，實時性良好，經過擴展和升級，可以用于醫(yī)院給病人打點滴和工業(yè)控制中，具有良好的醫(yī)用價值和市場價值。關鍵詞 液體點滴監(jiān)控 光電傳感器 STC89C52 液位控制畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要Title Design of liquid dropping speed monitoring device based on SCMAbstractLiquid drop speed monitoring system based on single chip microputer is a substitute for medical personnel to monitor patients39。 intravenous drip speed intelligent systems. This system puts forward a bit monitoring device, the design method of the available buttons control drip alarm time and through the display shows the current speed, when the liquid is less than certain standard can be through the buzzer alarm, system USES a STC89C52 as core processing unit, through photosensitive sensors to manually adjust the intravenous drip speed, actually ,the method was adopt the level control. Through a variety of scheme parison, the final solution is simple, in particular, through the software simulation make the design more scientific and reliable, so the theory can be used in medical practice.The graduation design has realized the liquid drop speed monitoring device based on single chip. The system’s hardware is reasonable, good realtime performance, extended and upgraded, the system can be used in hospital on the patient and industrial, has a good medicinal value and market value.Keywords: liquid drop monitoring photosensitive sensor STC89C52 level control目 錄前 言 1第一章 背景知識介紹 4 4 5 Potel99介紹 7 Keil介紹 7 Protues介紹 8第二章 方案比較與論證 10 10 10 11第三章 液體點滴速度監(jiān)控裝置的理論分析與參數計算 12 液體檢測 12 影響測量精度的因素分析 13 系統(tǒng)設計思路 14第四章 液體點滴速度監(jiān)控裝置硬件電路設計 15 系統(tǒng)硬件框圖 15 單片機主機系統(tǒng)電路 16 按鍵輸入電路 19 液晶顯示 20 報警電路 24 光電傳感器電路 25第五章 液體點滴速度監(jiān)控裝置系統(tǒng)軟件設計 27 27 27 28 按鍵程序 30 顯示程序 32 延時子程序 34第六章 液體點滴速度監(jiān)控裝置仿真與實現 35 軟件仿真 35 硬件實現 36 測試結果與誤差分析 39第七章 優(yōu)化及改進 42 42 42參考文獻 43結束語 44致 謝 45附錄一 中英文技術資料翻譯 46附錄二：程序清單 57附錄三：PROTEL電路圖 64附錄四：PROTEUS仿真圖 65附錄五：基于單片機的液體點滴控制系統(tǒng)實物圖 66南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）前 言問題的提出隨著現在社會醫(yī)療水平的提高，醫(yī)院的的智能化水平也越來越高，很多醫(yī)療設備都需要無人照看或者說需要照看的精力變少。在打點滴的時候點滴沒了需要及時告訴醫(yī)生處理，但是對于一些昏迷的病人就不能即時通知醫(yī)生來處理，這樣就可能導致病人的血液回流進滴管，造成不必要的傷害，同時對于意外狀況點滴停止輸液了也需要及時報警。另外對于點滴的輸液速度也需要加以監(jiān)控用來針對不同病人或者不同人群。本文提出的基于單片機的液體點滴控制系統(tǒng)，只需要操作儀器，便可以對點滴速度進行監(jiān)控，以及對點滴過程的異常狀況進行報警，這裝置對輸液速度的監(jiān)控也能進行準確監(jiān)控。概述隨著科學電子技術飛速的發(fā)展，單片機性能不斷完善，性能價格比顯著提高，技術日趨完善。由于單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及運算速度快等特點，因而在國民經濟建設、軍事及家用電器等各個領域均得到了廣泛的應用。本設計主要任務是設計并制作一個液體點滴速度監(jiān)測與控制裝置，能檢測出儲液瓶內液體的滴速、可控制液體點滴速度，在液面降到警戒值時能發(fā)出報警。通過此次設計不僅深入了解了單片機系統(tǒng)設計流程，提高了對電路鍵盤系統(tǒng)及對射式光電傳感器的了解。輸出系統(tǒng)由光電傳感器監(jiān)控的吊瓶、LED液晶顯示屏及蜂鳴報警電路共同組成。近幾年來，單片機，計算機技術以及傳感器技術的發(fā)展日新月異，因此使用單片機以及傳感器于生活所需的物品中已經成為主流思想，已經成為當今社會發(fā)展的需要。本次設計就是使用了單片機以及傳感器來設計貼近生活實際的液體點滴監(jiān)控裝置，該裝置可以在醫(yī)用方面凸顯其價值，也可以用于工業(yè)等其他行業(yè)，提高醫(yī)院等行業(yè)的智能化水平。通過設計加強了我的實際制作和調試能力,同時也加強對數字電路、單片機和微機原理等課程知識的實際應用能力，為同類產品的進一步發(fā)展奠定理論和實踐基礎。液體點滴速度監(jiān)控器在生活中主要就是應用于靜脈輸液。隨著醫(yī)院管理系統(tǒng)趨向于電子化、網絡化，如何利用計算機與現代控制技術提高醫(yī)療器械的自動化成為目前主要應用方向之一。本系統(tǒng)主要基于STC89C52單片機以及光電傳感器來實現液體點滴的監(jiān)控。該系統(tǒng)是以單片機作為控制中樞部分，結合外圍輸入輸出系統(tǒng)組成的液體點滴速度監(jiān)控裝置，核心控制為STC89C52 單片機，輸入系統(tǒng)是以獨立式按鍵來進行控制的。研究內容本設計主要研究基于單片機的液體點滴控制系統(tǒng)，分別對傳感器檢測電路、按鍵電路、顯示電路以及系統(tǒng)的軟、硬件各個部分進行了研究。主要研究內容如下： (1)系統(tǒng)硬件電路的設計①根據液體點滴的監(jiān)控原理，進行液體點滴系統(tǒng)的整體研究與設計。②針對液體點滴監(jiān)控系統(tǒng)的整體功能設計各個模塊電路。③對傳感器檢測電路論證和設計，產生用于監(jiān)測點滴的信號。④對按鍵電路進行設計，可以實現報警功能的開關，以及異常報警的時間⑤檢測數據送入單片機進行計算，從而得出面積。⑦LCD顯示液體當前速度的值，以及已經流過的滴數，以文字顯示的方式顯示液體速度以及總點滴數。(2)系統(tǒng)軟件的設計① 系統(tǒng)主程序的設計。② 按鍵子程序的設計。③ 單片機計算面積的設計。④ LCD顯示程序的設計。設計特點與創(chuàng)新該裝置實時地監(jiān)測液體點滴速度，通過單片機對信息進行分析和處理，由主機發(fā)出相應指令，調整系統(tǒng)工作平穩(wěn)，構成了一個高性能的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現了對點滴輸液速度的直觀監(jiān)測，同時對一些異常情況的出現可實施報警。利用該裝置還能通過主控平臺對各個分立系統(tǒng)信息實施自動化、智能化的集中處理。能方便、簡易的操作和使用，對醫(yī)療具有很強的實用性。第一章 背景知識介紹光電檢測方法是具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點的一種檢測方法，而且該方法可測的參數比較多，光電傳感器結構簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測參數以及控制工程中的應用十分廣泛。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（紅外、紫外光輻射以及可見光）轉變成為電信號的器件[1] 。光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測一些由于直接變化而引起光量變化的非電量，比如光強、輻射測溫、氣體、光照度、成分分析以及點滴等；也可用來檢測能夠轉換成光量變化的其他非電量，比如零件直徑、物體表面粗糙度、位移、振動、速度、應變、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。這些年來，隨著技術的 進步,光電傳感器的性能不斷提高，特別是CCD圖像傳感器的產生，為光電傳感器的進一步應用開創(chuàng)了新的一頁，隨著光電傳感器的改進，它的應用也越來越強大。常見的光電傳感器有光敏二極管等。光電傳感器的光敏二極管有與普通二極管一樣的外形，不同的是它的管殼上有一個嵌著玻璃的窗口，這個窗口的作用是方便光線射入，這樣能夠增加受光面積，因此一般情況下PN結的面積都比較大，光敏二極管在反向偏置的工作狀態(tài)下工作，與負載電阻相串聯。它在有光和沒有光照射的情況下是不同的，當沒有光時，它的性能就和普通二極管一樣，反向電流很小，這就是光敏二極管的暗電流；當有光照時，載流子被激發(fā)，產生了電子以及空穴，這就是光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子能夠參于導電，形成的反向電流比暗電流大很多，這個反向電流就是光電流。由于光電流的大小與光照強度有關系，并且是成正比的，于是它的負載電阻上的電信號能夠由光照的強弱來改變。光電傳感器的光敏三極管不僅有二極管的把光信號轉變?yōu)殡娦盘柕墓δ?，還可以把電信號進行放大。光敏三級管與一般的三極管相差不多，一般的光敏三極管是在發(fā)射極和集電極作為引出端口，基極則沒有引出口，管殼也開窗口，這樣就可以方便光線射入。一般情況下基區(qū)面積都很大，發(fā)射區(qū)則比較小，當光線射入，那么光線就主要被基區(qū)吸收，這樣做的原因是能夠增大光照。工作時集電結反偏，發(fā)射結正偏。暗電流是在沒有光照的情況下產生的，它比一般三極管的穿透電流還小；在有光照時產生大量的電子空穴對，使得基極產生的電流增大，這時產生的電流成為光電流，綜上所述，三極管的靈敏度要比二極管高。光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸、性能可靠等優(yōu)點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣。 光電傳感器可以應用于條形碼掃描，簡易感光報警器，產品計數器，光電式煙霧報警器，防盜報警電路，液位監(jiān)控，公共汽車關門安全警示器等等一系列生活中，用處已經深入到人們生活中。 單片微型計算機簡稱單片機,他的主要用途是用作于控制系統(tǒng)，因此可以叫它為微控制器，單片機雖然只是一小塊芯片，但是說白了就相當于一臺計算機，單片機含有很多的優(yōu)點，使其能夠在日常生活以及學習中能夠得到廣泛的應用。它的小巧便宜為我們實用單片機學習創(chuàng)造了良好的條件，它使我們學習計算機原理以及結構的最理想的選擇。在二十世紀跨過了三個“電”的時代,電子時代,電子時代和現在已經進入了計算機時代。然而電腦,通常是指個人計算機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。有一種電腦,大多數人都不是很熟悉，這臺智能電腦就是單片機(也稱為微控制器)。這電腦系統(tǒng)只用了一片集成電路,就可以簡單的操作和控制一些電子器件。它在整個電子世界中，它扮演的角色就像是人類大腦,一旦它出故障了,整個設備癱瘓了?，F在,這種單片機的使用領域已十分廣泛,可以使用在如儀表、實時控制、通訊產品、導航儀、家用電器等地方。各種各樣的產品一旦使用了單片機,它能起到產品升級的效果,因此往往能在產品名稱前加上形容詞——“智能”,如智能小車等等?，F在有些技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)愛好者嘗試設計一些產品,結果不是電路太復雜,就是功能太簡單,很容易就被人模仿。原因就在于其沒有使用想單片機一樣的器件。單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，并行總線，單片機可以像硬盤一樣進行存儲，和我們的家用電腦很相似，它的功能雖然和我們的家用電腦很相似，但是由于種種限制，它的功能要比電腦弱很多。但