【正文】 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 29 C7104C5470uFC62200uFD3D1D2 D4Vin VoutGND7805VCC12V12P2 圖 225 電源電路原理圖 按鍵 、指示 電路 根據(jù)課題要求、實(shí)際電路設(shè)計(jì) 和軟件設(shè)計(jì)，總共設(shè)計(jì)四個(gè)按鍵，（ 1）功能選擇（ 2）加（ 3）減（ 4）電機(jī)運(yùn)行。 所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 圖 218 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖 ? 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路 原理圖 12345678161514131211109RXRes Pack3123456P_12V12345678 910111213141516ULN2022GNDVCC12V12VP34P35P36P37 圖 219 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 指狀蠕動(dòng)泵設(shè)計(jì) 由于材料和工具有限，這次指狀蠕動(dòng)泵使用市場(chǎng)上二手廢棄的。 在本系統(tǒng)中，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出步 進(jìn)電機(jī)每旋轉(zhuǎn) 360176。故本系統(tǒng)中使用 NUL2803 集成芯片作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)是純粹步進(jìn)電機(jī) 機(jī)械連接 指狀蠕動(dòng)泵 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 25 的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)，由電脈沖信號(hào)即可轉(zhuǎn)變成角位移，比其他類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)更適合于本系統(tǒng) 。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。圖 29 為正向伏安特性曲線圖表，圖 210 為輸出光功率隨工作電流變化曲線圖表。 CR 10uFR2VCC 圖 25 單片機(jī)的復(fù)位電路 ? 單片機(jī) STC10F04XE 的設(shè)計(jì)原理圖，如圖 26 XTAL1 XTAL2 RES 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 21 P101P112P123P134P145P156P167P178RES9P3010P3111P3212P3313P3414P3515P3616P3717XTAL218XTAL119P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728P2829P2930P3031P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039STC10F04XECX130pFCX230pF12Y1CR 10uFR2VCCP32P27P26P25P24P10P11P12P13P14P30P31P15P16P17P33P34P35P36P37 圖 26 單片機(jī) STC10F04XE 的原理圖 點(diǎn)滴檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì) 點(diǎn)滴檢測(cè) ， 采用 直射式 對(duì)管 光電傳感器 。 傳感器檢測(cè) 信號(hào)整形 單片機(jī) 數(shù)碼管顯示 數(shù)據(jù)處理 報(bào)警 按鍵 /指示 控制 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 輸液泵 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 19 核心單片機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本課題選用國(guó)產(chǎn)單片機(jī)，宏晶科技公司的 STC10F04XE 單片機(jī)。 能在藥液不足時(shí)報(bào)警 。 此次設(shè)計(jì)的顯示部分可有多種方法實(shí)現(xiàn)，可以用 (1)液晶顯示，可以用 (2)數(shù)碼顯示，還可以用 (3)熒光管顯示。 圖 110 盤(pán)狀蠕動(dòng)泵的結(jié)構(gòu)示意圖 這些醫(yī)用輸液泵可滿足多種功能的需求，歸納起來(lái)，輸液泵能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能 : (1)可精確測(cè)量和控制輸液速度。這種泵有一根凸輪軸，凸輪軸上有多個(gè) (一般為 12個(gè) )凸輪，這些凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相差一定的角度，每個(gè)凸輪與一個(gè)“手指”(即滑塊 )相連。 此裝置可以有多種方案， 初期比較 成熟的有三種： 方案一 滑輪方案 如圖 16,改變輸液 瓶的高度調(diào)節(jié)滴速。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。舵機(jī)是一種俗稱(chēng)，其實(shí)是一種伺服馬達(dá)。同時(shí)由于相鄰兩次液位差距很小，會(huì)引入較大的測(cè)量誤差。 方案二 采用液位傳感器來(lái)檢測(cè)。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一個(gè)物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題： 1. 測(cè)量距離的大??； 2. 被測(cè)量位置對(duì)傳感器體積的要求； 3. 測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式； 4. 信號(hào)的引出方法，有線或是無(wú)線測(cè)量； 5. 傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。由于光纖導(dǎo)線體積小又具有伸縮性，解決某些不易進(jìn)入部位的傳感問(wèn)題。當(dāng)檢測(cè)物體是不透明時(shí)，直射式光電傳感器是最可靠的檢測(cè)模式。理由就很簡(jiǎn)單，國(guó)產(chǎn)，性?xún)r(jià)比高。 MSP430能夠?yàn)楫?dāng)前與未來(lái)的混合信號(hào)應(yīng)用提供很好的解決方案。 ? 各 單元 關(guān)系框圖： 圖 12 各單 元關(guān)系框圖 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 微控制器 機(jī)械傳動(dòng)裝置 傳感器 顯示單元 點(diǎn)滴檢測(cè) 單元 微控制器 實(shí)時(shí) 顯示 單元 機(jī)械傳動(dòng)控制 單元 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 10 ? 總的分析框圖： 圖 13 總的分析框圖 微控制器 的分析與選用 微控制器可從不同方面進(jìn)行分類(lèi)： （ 1） 根據(jù)數(shù)據(jù)總線寬度可分為 8位、 16位和 32位機(jī)； （ 2） 根據(jù)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為 Harvard結(jié)構(gòu)和 Von Neumann 結(jié)構(gòu)； （ 3） 根據(jù)內(nèi)嵌程序存儲(chǔ)器的類(lèi)別可分為 OTP、掩膜、 EPROM／ EEPROM 和閃存 Flash； （ 4） 根據(jù)指令結(jié)構(gòu)又可分為和 RISC 微控制器。 (2) 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器硬件設(shè)計(jì)。輸液速度是護(hù)士通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)輸液器上的手動(dòng)滑輪來(lái)控制液體流速的，輸液量也是護(hù)士用只有兩個(gè)標(biāo)記的液體瓶?jī)A倒后估計(jì)的。運(yùn)用電子技術(shù)，傳感器測(cè)量技術(shù)和單片機(jī)控制技術(shù)，研制的自動(dòng)點(diǎn)滴控制器大大彌補(bǔ)醫(yī)療領(lǐng)域輸液精確控制的難題。首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求制定出傳感器、顯示模塊、單片機(jī)和調(diào)速裝置等重要器件的選擇方案。 能在藥液不足時(shí)報(bào)警 三、計(jì)劃進(jìn)度： 時(shí) 間 內(nèi) 容 2022年 10月 15日 下畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、畢業(yè)設(shè)計(jì)動(dòng)員 2022年 10月 1419日 查找相關(guān)資料，確定設(shè)計(jì)方案 2022年 10月 2026日 硬件部分設(shè)計(jì) 2022年 10月 27日 — 11月 2日 硬件部分制作 2022年 11月 35日 硬件部分調(diào)試、 PCB 設(shè)計(jì) 2022年 11月 616日 軟件部分編程、調(diào)試 2022年 11月 1720日 系統(tǒng)調(diào)試 2022年 11月 2123日 畢業(yè)論文撰寫(xiě) 2022年 11月 2428日 畢業(yè)答辯 四、畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）結(jié)束應(yīng)提交的材料： 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 實(shí)物電路及相關(guān)軟件原代碼。接著，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際使用要求設(shè)計(jì)出單片機(jī)核心的硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集，輸液點(diǎn)滴速度的實(shí)時(shí)顯示與控制以及意外情況的報(bào)警等功能。 目前醫(yī)用輸液儀器系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：微機(jī)系統(tǒng)、泵裝置、檢測(cè)裝置、報(bào)警裝置和輸入及顯示裝置。輸液速度監(jiān)控等儀器設(shè)備沒(méi)有被廣泛采用。主要包括 單片機(jī)芯片的選型、紅外傳感器的選型、電機(jī)選型及實(shí)時(shí)顯示電路的設(shè)計(jì)。 以我們學(xué)過(guò)的微控制器，常見(jiàn)的微控制器，現(xiàn)有的微控制器， 首選 單片機(jī)。所有 MSP430 外設(shè)都只需最少量的軟件服務(wù)。 STC10F04XE單片機(jī)是宏晶科技 有限公司 設(shè)計(jì)生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)械周期 (1)單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超低價(jià) /強(qiáng)抗干擾的新一代 8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812倍。 直接反射 式光電傳感器 直接反射式光電開(kāi)關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 12 一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。由于沒(méi)有電流在光纖中，因此沒(méi)有安全措施也能在易爆或強(qiáng)電磁場(chǎng)（高壓設(shè)備，電焊設(shè)備）存在的趨于正 常工作。 在考慮上述問(wèn)題之后，就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。將一液位傳感器置于受液瓶中，根據(jù)液位傳感器感受到的液位起伏來(lái)檢測(cè)是否有點(diǎn)滴落下。方案四采用光纖傳感器，測(cè)量精度較高，但是光纖傳感器的成本較高。 其工作原理是：控制信號(hào)由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 如圖 16 h1 h2 電動(dòng)機(jī) 滑輪 點(diǎn)滴移動(dòng)支架 儲(chǔ)液瓶 受液瓶 滴斗 滴速夾 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 15 方案二 凸輪方案 如圖 17，凸輪擠壓輸液管調(diào)節(jié)滴速。工作時(shí)，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)凸滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊 按一定順序和運(yùn)動(dòng)規(guī)律上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，像波一樣依次擠壓輸液管，使輸液管中的液體以一定的速度定向流動(dòng)。 (2)可精確測(cè)定和控制輸液量。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 17 數(shù)碼管 液晶 熒光管 圖 111 顯示的種類(lèi) 但是考慮到此次設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和可實(shí)現(xiàn)性。 ? 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器的工作過(guò)程 自動(dòng)點(diǎn)滴控制器 工作過(guò)程 第一 : 接通電源，發(fā)光二極管開(kāi)始點(diǎn)亮 第二：液滴通過(guò)傳感器，傳感器工作，進(jìn)行信號(hào)輸出。 STC10F04XE單片機(jī)實(shí)物圖： 圖 22 STC10F04XE 單片機(jī)實(shí)物圖 STC10F04XE 單片機(jī)的功能介紹 ? STC10F04XE單片機(jī)引腳圖，如下圖： 圖 23 STC10F04XE 單片機(jī)引腳圖 ? STC10F04XE主要性能： （ 1）高速 :1個(gè)時(shí)鐘周期 /機(jī)器周期 /增強(qiáng)型 8051內(nèi)核、速度比普通 8051快 8～ 12倍 ； （ 2）寬電壓 :～ ,～ (STC11/10L系列 )； （ 3）低功耗設(shè)計(jì) :空閑模式 (可由任意一個(gè)中斷喚醒 )； （ 4）低功耗設(shè)計(jì) :掉電模式 (可由任意一個(gè)外部中斷喚醒 ,可支持下降沿 /低電平和遠(yuǎn)程喚醒 ,STC11xx系列還可通過(guò)內(nèi)部專(zhuān)用掉電喚醒定時(shí)器喚醒 )； （ 5）工作頻率 :0～ 35MHz,相當(dāng)于普通 8051:0～ 420MHz； （ 6）時(shí)鐘 :外部晶體或內(nèi)部 RC振蕩器可選 ,在 ISP下載編程用戶(hù)程序時(shí)設(shè)置 ； （ 7） 1/2/3/4/5/6/8/16/32/52/62K字節(jié)片內(nèi) Flash程序存儲(chǔ)器 ,擦寫(xiě)次數(shù) 10萬(wàn)次以上 ； （ 8） 1280/256字節(jié)片內(nèi) RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ； （ 9）芯片內(nèi) EEPROM功能 ,擦寫(xiě)次數(shù) 10萬(wàn)次以上 ； （ 10） ISP / IAP,在系統(tǒng)可編程 /在應(yīng)用可編程 ,無(wú)需編程器 /仿真 器 ； （ 11） 2個(gè) 16位定時(shí)器 ,兼容普通 8051的定時(shí)器 T0/T1； 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文