【正文】 圖 點(diǎn)滴速度測量電路 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 系統(tǒng)將點(diǎn)滴速度采集信號和儲液信號進(jìn)行處理后，在相應(yīng)的單片機(jī)的 I/O 控制口輸出對應(yīng)的控制信號來驅(qū)動電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行精確的控制。當(dāng) 為高電平時(shí)， Q5 導(dǎo)通， Q3， Q7導(dǎo)通，電動機(jī)兩端的電壓為 +5V，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) 為高電平時(shí)， Q6 導(dǎo)通， Q4， Q8 導(dǎo)通，電動機(jī)兩端的電壓為 5V，電動機(jī) 反轉(zhuǎn) [11]。兩位位選端不是與 P2 口直接連接，而是通過三極管連接，這樣是為了增加驅(qū)動能力。所以在位碼和段碼都加上了反向驅(qū)動器。當(dāng) 輸出低電平“ 0”時(shí)， 二極管正向偏置而發(fā)光；當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)，二極管反向偏置而不發(fā)光。因?yàn)?RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以 RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，接收從傳感器傳來的信號，并對此信號進(jìn)行處理，輸出調(diào)整信號控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)動，掃描鍵盤進(jìn)行動態(tài)顯示。如果液位的高度不在此區(qū)間內(nèi)，則點(diǎn)滴的速度照常采集，并送入單片機(jī)內(nèi)部。測試步距為 1cm。即每上升 1cm，平均增加 1 個(gè)滴速。 圖 儲液子程序流程圖 第 節(jié) 點(diǎn)滴速度控制子程序 根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求，首先讀出 6 秒內(nèi)的點(diǎn)滴的數(shù)目（將一分種平均劃分成十分），進(jìn)而得到當(dāng)前的點(diǎn)滴的速度。 軟件設(shè)計(jì)是指在硬件電路的基礎(chǔ)上，以程序的形式實(shí)現(xiàn)算法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控的功能。通信的轉(zhuǎn)送方式采用 RS485半雙工配置。當(dāng)液位低于設(shè)定值或按下緊急呼叫鍵（接在 ）時(shí)會啟動報(bào)警程序，直到按下接在 ，報(bào)警停止。每按上調(diào)和下調(diào)鍵，設(shè)定速度值增 1減 1。也就是說，當(dāng) 0時(shí)，三極管導(dǎo)通，與其相連的共陽極數(shù)碼管顯示器開始工作； 輸出為 1時(shí)，三極管截止，與其相連的共陽極數(shù)碼管顯示器停止工作。頻率的定義是一秒時(shí)間內(nèi)信號變化的次數(shù)。在電動機(jī)上安裝一個(gè)連桿，連桿的另一頭接 S1 開關(guān)，每當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，四 S1 開關(guān)閉合一次，則通過單片機(jī)的。引腳說明如表 5 所示。 RS232 是目前被廣泛使用的異步串行數(shù)字通信電氣標(biāo)準(zhǔn)， 由電子工業(yè)協(xié)會 EIA（ Electronics Industry Association）制定。使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。 R110kR210kR310kL E D 2正常燈L E D 1故障燈V T 1V T 3V T 2V C CLSS P E A K E RP2 . 7 圖 聲光報(bào)警電路 LED 顯示電路設(shè)計(jì) 8279 是一種通用可編程鍵盤、顯示器接口，它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。單片機(jī) XTAL XTAL1 接 12MHZ晶振，提供系統(tǒng)時(shí)鐘基值。獨(dú)立式鍵盤接口電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每一個(gè)按鍵必須占一根 I/O 線，在鍵數(shù)較多時(shí)， I/O 線浪費(fèi)較大，因此，在本系統(tǒng)中，為了減少 I/O 口線的占有用，采用矩陣式鍵盤。從站也是主要以 AT89C52單片機(jī)為核心，在輔設(shè)一些外圍電路，從站可以顯示并輸入設(shè)定滴速進(jìn)行運(yùn)行，出現(xiàn)異常情況發(fā)出聲光報(bào)警，另外當(dāng)主、從站通過通訊接口可相互傳輸和接收信號。但其內(nèi)存小，指令系統(tǒng)簡單，在人機(jī)交換數(shù)據(jù)管理等方面有一定的局限性。 隨著人類社會的不斷進(jìn)步，工程科學(xué)技術(shù)在推動人類文明的進(jìn)步中一直起著發(fā)動機(jī)的作用。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 CC2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。當(dāng)時(shí)鐘振蕩頻率為 16MHz 時(shí)，輸出 時(shí)鐘頻率 范圍為 61Hz— 4MHz。但若 EXEN2 置位，且 T2EX 端產(chǎn)生由 1 至 0 的負(fù)跳變，則會使 EXF2 置位，此時(shí)并不能將（ RCAP2H， RCAP2L）的內(nèi)容重新裝入 TH2 和 TL2 中。若 RCLK 和 TCLK 置位，則 定時(shí)器 2工作于 波特率發(fā)生器 方式。 定時(shí)器 2 的中斷入口地址是： 002BH —— 0032H 。 捕獲方式： 在捕獲方式下，通過 T2CON 控制位 EXEN2 來選擇兩種方式。 三、片上資源 定時(shí)器 2 基本特性 ： 定時(shí)器 2 是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。在此期間，當(dāng)訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部 程序存儲器 或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE（ 地址鎖存 允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 Flash 編程 或校驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和一些 控制信號 。在 Flash編程 時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部 寄存器 、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。由此可見，單片機(jī)與Inter 的緊密結(jié)合將為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展開創(chuàng)另一片天地。 用單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)測控系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，例如 MCS51 單片機(jī)控制電鍍生產(chǎn)線、溫度人工氣候控制、報(bào)警系統(tǒng)控制、 IBMPC/XT和單片機(jī)組成的二級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。指令系統(tǒng)中均有極其豐富的條件轉(zhuǎn)移指令， I/O 口的邏輯操作及位處理功能 。而單片機(jī)的問世，更進(jìn)一步推動了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)應(yīng)用滲透到各行各業(yè)，達(dá)到了前所未有的普及程度。 方案四：采用 總線通信協(xié)議。 軟管 固定點(diǎn) 電動機(jī) 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 綜合考慮以上兩種方案，由于所需鍵盤按鍵數(shù)目較多故 采用方案一。缺點(diǎn)是靜態(tài)誤差不容易控制。 如圖 所示，可以拉緊軟管或者放松軟管來控制滴速 凸輪 軸心 軟管 固定板 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 拉緊壓軟管滴速控制裝置 方案一中的高度控制可利用小型電機(jī)實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高等特點(diǎn)。利用測量相鄰點(diǎn)滴下落的時(shí)間間隔即可確定點(diǎn)滴速度?？梢岳眉t外監(jiān)控，智能化的調(diào)整高度來控制速度，即利用單片機(jī)隨時(shí)自我調(diào)整。電機(jī)采用模糊控制算法，提高控制精度，驅(qū)動電路由相關(guān)的驅(qū)動芯片組成 [1]。而用另外一片 AT89C52 單片機(jī)作為主站，采用通訊協(xié)議進(jìn)行傳輸，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)主站控制多個(gè)從站的有 線監(jiān)控系統(tǒng)。 16 個(gè)從站中只有一個(gè)從站是按基本要求制作的一套點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置，其它從站為模擬從站（僅要求制作一個(gè)模擬從站）。 圖 系統(tǒng)裝置圖 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 基本要求： 1）在滴斗處檢測滴速，并制作一個(gè)數(shù)顯裝置，能動態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴 /min）。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 節(jié) 研究 目的與發(fā)展前景 本課題擬以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)測與控制裝置，能檢測點(diǎn)滴速度，控制點(diǎn)滴速度，并能發(fā)出報(bào)警信號。尤其在當(dāng)今最為矚目的醫(yī)療器械行業(yè)，一直采用的傳統(tǒng)人工點(diǎn)滴輸液方式，對于輸液速度的測量和控制很不方便，基于此，一種新型的智能測控裝置漸漸發(fā)展起來。 在當(dāng)今最為矚目的醫(yī)療器械行業(yè)，一直采用的傳統(tǒng)人工點(diǎn)滴輸液方式，對于輸液速度的測量和控制很不方便，基于此，一種新型的智能測控裝置漸漸發(fā)展起來。 利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能化的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)測與控制系統(tǒng)。點(diǎn)滴速度可用鍵盤來設(shè)定，同時(shí)在水到達(dá)警戒線 (23cm)以下時(shí)能發(fā)出報(bào)警信號。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成控制系統(tǒng)控制裝置的軟、硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試。 第 節(jié) 課題的主要 內(nèi)容 在輸液點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)中，應(yīng)用 AT89C52 單片機(jī)，滴速檢測和液面檢測可用光電傳感器，顯示部分選擇數(shù)碼管顯示。 單片機(jī)輸液點(diǎn)滴速度控制的發(fā)展在今和未來將成為醫(yī)療設(shè)施發(fā)展的趨勢，畢竟，單片機(jī)憑著優(yōu)越的性價(jià)比，與以往的點(diǎn)滴滴速控制系統(tǒng)相比，其單片機(jī)價(jià)格便宜，操作易于實(shí)現(xiàn)，而且對滴速的控制要求精度也較高。 10％177。 的報(bào)警信號后，能聲光報(bào)警并能顯示相應(yīng)的從站號；可用手動方式解除報(bào)警狀態(tài)。外圍電路電源均由主機(jī)統(tǒng)一控制管理。 的高度足以實(shí)現(xiàn)速度從 20～ 150(滴／ min)的調(diào)節(jié)。通常電極采用不銹鋼等耐腐蝕材料制成。 在輸液管截面積確定的條件下，利用儲液瓶高度不同所引起的液體壓強(qiáng)差的改變，實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)滴速度的控制，當(dāng)液滴速低于要求時(shí)，提高液瓶的高度增大壓強(qiáng)減小滴速，反之則可提高液滴速度。因此在本系統(tǒng)采用方案一。 方案三：采用模糊控制與 PI 控制結(jié)合的算法。 方案二：采用 RS232 串行通信。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 硬件 設(shè)計(jì) 第 節(jié) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 主站采用單片機(jī) AT89C52，串行通訊采用 RS232 串行通訊接口芯片實(shí)現(xiàn)主、從通訊，鍵盤控制輸入設(shè)定從站滴速，接入數(shù)碼管顯示從站滴速，當(dāng)從站滴速或液面出現(xiàn)不正常情況時(shí)，驅(qū)動聲光報(bào)警發(fā)出聲光報(bào)警。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的通用 CPU；程序指令及常數(shù)、表格固化在 ROM 中，不易被破壞；許多信號通道均在一塊芯片內(nèi)。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件，芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線以及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。例如電子秤、銀行計(jì)息電腦、電腦縫紉機(jī)、心率監(jiān)護(hù)控制、彩色電視機(jī)、電冰箱控制、洗衣機(jī)控制等等。這種結(jié)合形成一種技術(shù)趨勢，涌現(xiàn)了嶄新的產(chǎn)品及先進(jìn)的制造技術(shù)，因而使整個(gè)機(jī)械、儀表、控制的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè) 引腳 被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流 (IIL)。對 P3 口寫入 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。對 Flash 存儲器 編程 期間，該 引腳 還用于輸入編程脈沖（ PROG）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程 ，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 定時(shí)器 2 由兩個(gè) 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè) 機(jī)器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個(gè)機(jī)器周期由 12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。另外， T2EX 引腳信號的跳變使得 T2CON 中的 EXF2 置位，與 TF2 相仿，EXF2 也會激活中斷。 T2EX 引腳 為邏輯 “1” 時(shí)， 定時(shí)器 向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù) 0FFFFH 向上溢出時(shí)，置位 TF2，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載到 TH2 和 TL2 中。 定時(shí)器 既能工作于定時(shí)方式也能工作于計(jì)數(shù)方式，在大多數(shù)的應(yīng)用中，是工作在定時(shí)方式（ C/T2=0）。因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)狀態(tài) 時(shí)間定時(shí)器 都會加 1，對其讀寫將得到一個(gè)不確定的數(shù)值。 在時(shí)鐘輸出方式下， 定時(shí) 器 2 的翻轉(zhuǎn)不會產(chǎn)生中斷，這個(gè)特性與作為 波特率發(fā)生器 使用時(shí)相仿。10pF 。單個(gè)單片機(jī)在這些應(yīng)用場合往往只負(fù)責(zé)一小部分系統(tǒng)和控制和檢測，對于整個(gè)系統(tǒng)的檢測和各個(gè)子系統(tǒng)的 協(xié)調(diào)控制則由功能更為強(qiáng)大的單片機(jī)的或者工業(yè) PC 機(jī)來完成。 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般較為復(fù)雜一點(diǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)多采用 PC 機(jī)作為上位機(jī)，其價(jià)格不但昂貴而且對于小型系統(tǒng)也不適合，因此基于此 種問題，我們不妨采用單片機(jī)作為上位機(jī)，簡易鍵盤輸入， LED 數(shù)碼管作顯示， PLC 作控制單元。也就是說在未按“設(shè)定”鍵以前，按數(shù)字鍵和“確定”是無效的。 由北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 于本系統(tǒng) 中采用動態(tài)顯示方式驅(qū)動 3 個(gè)七段數(shù)碼管，來顯示點(diǎn)滴的速度。 圖 I/O 擴(kuò)展鍵盤接線圖 聲光報(bào)警電路 設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號，可選擇一只蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)這一功能。 8279 引腳圖如圖 ；引腳定義如表所示。 ① LED 顯示器的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的 LED 顯示器的位數(shù)也不相同，因此生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多種位數(shù)、尺寸、型號不同的 LED 顯示器。出于同樣的原因，在多單片機(jī)之間的通信中 RS232 也占據(jù)著重要位置 [9]。計(jì)數(shù)器的 TL1 和 TH1 用于計(jì)數(shù)。 電動機(jī)驅(qū)動電路就如圖 示。由于每滴液體在經(jīng)過光電感應(yīng)探測器時(shí)都會引起一次單片機(jī) T0 口的電平變化，即產(chǎn)生一個(gè)下降沿，所以液滴產(chǎn)生的下降沿?cái)?shù)目就可認(rèn)為是所滴下的液滴數(shù)。在上面的設(shè)計(jì)中，為了增加測量精度，先測出 5s 內(nèi)的液滴數(shù)，然后將 5s 內(nèi)的滴數(shù)乘以 12，便可得到 1 分鐘的液滴數(shù)。 態(tài)就可得知是否有鍵被按下[12]。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 MAX485采用單一電源+5V工作，額定電流為 300μ A，采用半雙工通訊方式。經(jīng)過光電傳感器采集，后由施密特觸發(fā)器整形，輸出到單片機(jī)的端口送入單片機(jī)內(nèi)部。 開始 光電傳感信號變化否 發(fā)出報(bào)警信號，儲液面進(jìn)23厘米的警戒水位 進(jìn)入檢測點(diǎn)滴速度 子程序 Y N 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 點(diǎn)滴速度的電動機(jī)控制程序流程圖 第 節(jié) 鍵盤顯示子程序 鍵盤及顯示字程序主要是用于判斷速度有沒有調(diào)整的動向和點(diǎn)滴速度的顯示（包括當(dāng)前值和設(shè)