【正文】 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 15 發(fā)射極基極擊穿電壓 (v) Vebo 5 功率損耗 (mW) Pd 300 集電極電流 (mA) Ic 飽和電壓 (v) Vce 峰值波長 (nm) λ 940 開啟時(shí)間 (181。 發(fā)光二極管光敏三極管滴 管 圖 采集裝置結(jié)構(gòu)圖 ty 圖 數(shù)據(jù)采集裝置輸出波形 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 14 紅外發(fā)光二極管和光敏三極管 光電傳感器 由發(fā)光源和受光器兩部分組成。 表 步進(jìn)電機(jī)控制原理 r 方式 步序 控制位 通電繞組 控制字 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 12 三 相 單 三 拍 式 1 步 2 步 3 步 C 相 B 相 A 相 0 0 1 0 1 0 1 0 0 A 相 B 相 C 相 01H 02H 03H 根據(jù)上表，單三拍相序?yàn)? A— B— C— A 時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，反之 A— B— C— A則電機(jī)反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。這樣按A→B→C→A→B→C→A→? 次序輪流通電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就一步一步地按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。從這個(gè)意義上講，電機(jī)也是一個(gè)數(shù)字 /角度轉(zhuǎn)換器。 是 加健按鈕的輸入，當(dāng)檢測(cè) 到 加鍵被按下， 輸入 一個(gè)低電平，設(shè)定值加一。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)如圖 所示 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 7 圖 用系統(tǒng) AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃 爍可編程 可擦除 只讀存儲(chǔ) 器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的 單片機(jī) ， 其指令集和傳統(tǒng)的 51 單片機(jī)指令集是一樣的。 20 世紀(jì)90 年代， ATMEL 成為全球最大的 EEPROM 供應(yīng)商， 1994 年為了介入單片機(jī)市場(chǎng)， ATMEL 公司以 EEPROM 技術(shù)與 INTEL 的 80C31 單片機(jī)核心技術(shù)進(jìn)行交換，從而取得 80C31 核的使用權(quán)。傳感器檢測(cè)電路發(fā)出微弱的電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路的放大整形處理，轉(zhuǎn)變成單片機(jī)能夠接收的電信號(hào)，通過單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)控制，經(jīng)過數(shù)據(jù)的計(jì)算處理送液晶顯示模塊顯示，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前速度。 方案二 根據(jù)一定滴數(shù) N 滴下所經(jīng)過的時(shí)間 t 計(jì)算點(diǎn)滴的速度，計(jì)算公式為 tNv 60?（滴 /分）。用它作為近距離傳感器是最理想的，電路設(shè)計(jì)簡單、性能穩(wěn)定可靠。 數(shù)據(jù)采集方案的選擇 數(shù)據(jù)采集一般可以采用以下幾種方案： 方案 一．使用發(fā)光二極管和光敏三極管組合。通過對(duì)設(shè)定值和實(shí)際值的比較來控制電動(dòng)機(jī)的正，反轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)輸液器上的控制齒輪上升下降，達(dá)到控制輸液速度的目的。該系統(tǒng)低功耗、成本低、性能穩(wěn) 定、便于攜帶、實(shí)用性強(qiáng)。論述了該系統(tǒng)的檢測(cè)原理、總體結(jié)構(gòu)、主要功能部件設(shè)計(jì)和軟硬件系統(tǒng)的組成。采集裝置通過光電開關(guān)傳感器對(duì)速度進(jìn)行檢測(cè)，并以電信號(hào)的形式傳給單片機(jī)，經(jīng)運(yùn)算，分析，處理后單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳送給 LED 顯示模塊，實(shí)現(xiàn)輸液速度的顯示。 通過對(duì)比，利用步進(jìn)電機(jī)可以自如控制輸液器上的手動(dòng)滑輪，完全滿足題目的要求，因此采用方案二。在現(xiàn)代生活中，人們?yōu)榱烁奖愕氖褂眉t外光這種有效的媒質(zhì)，利用紅外光做出了很多器件，發(fā)射式光 電檢測(cè)器就是其中的一種器件，它具體積小、靈敏度高、線性好等特點(diǎn)，外圍電路簡單，安裝起來方便，電源要求不高。若選取的時(shí)間計(jì)數(shù) T較長，則系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間太長。 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 5 3 輸液監(jiān)護(hù)器 的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總電路圖如圖 VCC復(fù)位加 鍵減 鍵報(bào) 警 3 02 92 32 22 42 52 62 72 84 03 93 33 23 43 53 63 73 83 11289765431 01 11 21 81 91 71 61 51 41 32 0P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 7R S TP 1 . 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 . 2X T A L 1G N DT X DR X DI N T 0I N T 1W RT 1T 0R DP 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 PP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2A L E / P R O GP S E NV C CA T 8 9 C 5 12 1S P E A K E R+ 5VN PN數(shù) 據(jù)采 集裝 置驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電動(dòng)機(jī)nRF9051 2 M HZ3 0p F3 0 p F顯示模塊驅(qū)動(dòng)電路 圖 的 電路圖 輸液監(jiān)護(hù)器 以 AT89C51單片機(jī)為核心，由顯示電路、傳感器檢測(cè)電路、限速報(bào)警電路，鍵盤電路等部分 組成。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展。這里選用的是 ATMEL公司的 AT89C2051 和 AT89C51，都帶內(nèi)置 ROM，只需加電源，震蕩電路，復(fù)位電路等。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收 輸出 4個(gè) TTL 門電流。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用 其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 10 單片機(jī) I/O 口管腳分配 由單片機(jī)外部接線可知， I/O 口管腳分配情況如下： 與報(bào)警裝置相連，當(dāng)輸液出現(xiàn)異常或報(bào)警鍵被按下時(shí)， 口會(huì)有一個(gè)高電平，驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)沿選擇方向前進(jìn)一 步，每前進(jìn)一步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定角度。定子各相輪流通電一次轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡稱VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡稱 PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡稱 HB）。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。當(dāng)有液滴滴落時(shí)，由于液滴的光學(xué)特性，使光束發(fā)散，投射到光敏三極管上的光照度將下降，從而使光敏管光生的電流下降，由于不同類型的藥液 (透明、半透明和不透明 )液滴的光學(xué)特性不同，形成如圖 ，只要檢測(cè)光電三極管的輸出電流脈沖，就可以探測(cè)出有無液 滴的通過。用陶瓷底座環(huán)氧封裝，下表列出了硅光敏三極管的主要性能參數(shù)，根據(jù)性能參數(shù)進(jìn)行液體點(diǎn)滴速度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。 聲報(bào)警模塊 報(bào)警電路如 圖 所示，直接接在單片機(jī)的 腳，在輸液前，根據(jù)病人情況設(shè)定輸液速度，當(dāng)點(diǎn)滴的速度低于 20 滴 /分或高于 150 滴 /分時(shí)，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)使 出現(xiàn)高電平，觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警裝置，蜂鳴器發(fā)出響聲。 在單片機(jī)系統(tǒng)中 ,常用的顯示器有 : （ 1）發(fā)光二極管顯示器 ,簡稱 LED(Light Emitting Diode)。結(jié)構(gòu)圖如 圖 (a),(b)所示 efdc b ag efdc b ag (a) 共陽極接法 (b)共陰極接法 圖 LED 顯示器接法 對(duì)于共陰極 LED,欲點(diǎn)亮的段在字節(jié)中所處的位為 “ 1” ,對(duì)于共陽極 LED,欲點(diǎn)亮的段在字節(jié)中所處的位為 “0” ，本設(shè)計(jì)采取的是共陰極接法。 鎖存器譯碼器驅(qū)動(dòng)器ACBDedcbagf543 圖 CD4511 邏輯圖 表 CD4511 真值表 輸入 輸出 LE /BI /LT D C B A a b c d e f g 顯示 * * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 * * * * * * * * 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . B 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 . 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 20 顯示模塊電路設(shè)計(jì) 電路圖如 圖 ，顯示模塊有六位數(shù)碼管組成，七段譯碼器 CD4511 作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)器。這樣就用到一個(gè)加鍵和一個(gè)減鍵。 nRF905 芯片結(jié)構(gòu)、引腳介紹及工作模式 1) 芯片結(jié)構(gòu) nRF905 片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 22 模塊，曼徹斯特編碼 /解碼由片內(nèi)硬件完成，無需用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。由以上分析可知， nRF905 的ShockBurstTM 收發(fā)模式有利于節(jié)約存儲(chǔ)器和微控制器資源，同時(shí)也減小了編 寫程序的時(shí)間。當(dāng)微處理器接到地址匹配引腳的信號(hào)之后，其就知道nRF905 正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓 nRF905 繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。 ‘ 100’ 4byteRX 地址 TR_AFW 3 發(fā)送地址寬度（默認(rèn)值為 100），‘ 001’ 1byteTX 地址 。 采取多機(jī)串行通信，系統(tǒng)中只有一個(gè)主機(jī)，有多個(gè)從機(jī)，主機(jī)發(fā)送 的信息可傳到各個(gè)從機(jī)或指定的從機(jī)。 2) 通信階段 主機(jī)發(fā)送的地址信息的特征是串行數(shù)據(jù)的第 9 位為 1，而發(fā)送的數(shù)據(jù)信息的特征是串行數(shù)據(jù)的第 9 位為 0。 裝位碼 MOV R0， FEH INC R0 基于單片機(jī)的輸液監(jiān)護(hù)器的設(shè)計(jì) 34 MOV R0， FDH INC R0 MOV R0， FBH INC R0 MOV R0， F7H INC R0 MOV R0， EFH INC R0 MOV R0， DFH DIS1: MOV R0， 30H MOV R1， 40H MOV R7， 06H