【文章內容簡介】 程工作量大，控制器資源占用較多，其成本也偏高。 方案二：采用三位 LED七段數(shù)碼管顯示點滴數(shù)目。按鍵采用單列三按鍵。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化，對外界環(huán)境要求較低。同時數(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。 成都電子機械高等?？茖W校 通信工程系畢業(yè)論文 7 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設計 系統(tǒng)硬件的基本組成部分 系統(tǒng)基本方案 根據(jù)題目要求系統(tǒng)可以分為以下幾個模塊：點滴速度測量模塊，儲液液面檢測模塊，鍵盤顯示模塊，電機系統(tǒng)控制（點滴速度控制）模塊。系統(tǒng)的基本框圖如圖 31所示。 圖 31 系統(tǒng)基本框圖 本題目中運用了檢測技術、自動控制技術和電子技術。系統(tǒng)可以分為傳感器檢測部分和控制部分。 傳感器檢測部分：系統(tǒng)利用紅外對管發(fā)射接收即光點傳感器將檢測到的信號轉化為控制器可以辨別的電信號。傳感器檢測電路包括 2 個單元電路：點滴速度測量電路、儲液檢測電路。 智能控制部分：系統(tǒng)中控制 器件根據(jù)有傳感器變換輸出的電信號進行邏輯判斷，控制點滴的速度及數(shù)碼管的顯示，完成了點滴裝置的自動檢測、自動調速、數(shù)碼顯示及報警功能等各項任務。開控制部分主要包括 3 個電路：單片機控制電路、電動機的驅動電路、數(shù)碼管的動態(tài)顯示電路。 主要單元電路設計 采用紅外對管發(fā)射接收測量點滴速度，其電路原理圖如圖 32所示。 成都電子機械高等?？茖W校 通信工程系畢業(yè)論文 8 圖 32 點滴速度測量電路 由電路圖可以看到，接收管與發(fā)射管正相對，無液滴滴下時，接收管收到信號，輸出低電平；有液滴滴下時，下落的水滴對紅外光有較強的漫反射、吸收及一定的發(fā)散作用，導致接收光強的較大改變，接收管不能收到較強的信號，產(chǎn)生一個較長的脈動，但是波形不是太好，需要經(jīng)過一級施密特觸發(fā)器整形，輸出一個正向的脈沖信號送給單片機中斷口，據(jù)此就可以正確的測出液滴的滴數(shù)，即點滴的速度（滴 /分）。 點滴速度控制電路設計 系統(tǒng)將點滴速度采集信號和儲液信號進行處理后，在相應的單片機的 I/O 控制口輸出對應的控制信號來驅動電動機的正 反轉，從而進行精確的控制。 圖 33所示的電路為電動機的速度采集電路。在電動機上安裝一個連桿，連桿的另一頭接 S1開關，每當電動機旋轉一周，四 S1 開關閉合一次，則通過單片機的 口就可以送入一個計數(shù)信號。在單位時間內觀察計數(shù)值即可的到電動機的轉速。 圖 33 電機的轉速采集電路 點滴的控制其實是靠單片機檢測滴速，得到一個反饋量，輸出一定信號驅動電動機，控制電動機的正轉或反轉，進而帶動儲液瓶的上升或下降來調節(jié)滴斗的高度即控制點滴的速度。 電動機驅動電路就如圖 34示。 圖 34路采用的是 H型的開關驅動電路。整個的電路可以分為兩級：第一級接單片機的 I/O 口，用射級跟隨電路加大電流的驅動能力；第三級才是驅動電路。當 為高電平時， Q5 導通， Q3， Q7 導通，電動機兩端的電壓為 +5V，電動機正轉；當 為高電平時， Q6 導通， Q4， Q8導通，電動機兩端的電壓為 5V，電動機反轉。 成都電子機械高等?？茖W校 通信工程系畢業(yè)論文 9 圖 34 電動機驅動電路 本電路采用的是 H型的開關驅動電路。整個的電路可以分為兩級：第一級接單片機的 I/O 口，用射級跟隨電路加大電流的驅動能力；第三級才是驅動電路。當 為高電平時， Q5 導通， Q3， Q7 導通，電動機兩端的電壓為 +5V，電動機正轉；當 為高電平時， Q6 導通， Q4， Q8導通，電動機兩端的電壓為 5V，電動機反轉。 點滴控制靠單片機檢測滴速，得到一個反饋量，輸出一定信號控制電機上升或下降調節(jié)滴斗的高度。 鍵盤顯示電路 由于本系統(tǒng) 中采用動態(tài)顯示方式驅動 3個七段數(shù)碼管，來顯示點滴的速度。數(shù)碼管采用共陰極，由于 AT89C52 單片機每個 I/O 的拉電流只有 1— 2mA。所以在位碼和段碼都加上了反向驅動器。 鍵盤采用按鍵開關經(jīng)上拉電阻分別接 、 、 口上，起到確定、上調和 下調作用。每按上調和下調鍵，設定速度值增 1減 1。單片機 XTAL XTAL1 接 12MHZ晶振，提供系統(tǒng)時鐘基值。另 RESET 接上電復位按鍵。原理圖如圖 35 成都電子機械高等?？茖W校 通信工程系畢業(yè)論文 10 圖 35 鍵盤顯示電路 成都電子機械高等?？茖W校 通信工程系畢業(yè)論文 11 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)的主程序設計 在系統(tǒng)剛開始啟動時，首先是準備狀態(tài)，包括一些清零程序等；然后就將設定點滴速度和從站號，那么此時需要按下一個設定鍵向單片機申請中斷用來來說明將開始設定數(shù)據(jù)，如果沒有鍵按下，則繼續(xù)等待按鍵，設置完畢后將按確認鍵說明設置完畢；液面報警是最優(yōu)先級的報警，因此在設置完成后，一方面看液面是否報警，另一方面看實際點滴速度是否符合設定點滴速度，如果反常，將進行點滴速度報警；然后將實際滴速和設定滴速，通過比較兩滴速的大小來調節(jié)步進電機的轉向，如果滴速小于給定值則電機正轉，拉動點滴瓶上升，加快滴速；如果滴速大于給定值，則電機反 轉，帶動點滴瓶下降，減慢滴速；如果滴速正好等于給定滴速，則電機保持不動；若需修改點滴速度，則按下修改鍵重新設定。具體流程圖如圖 41所示： 成都電子機械高等專科學校 通信工程系畢業(yè)論文 12 圖 41系統(tǒng)的主程序 Y N Y Y 開 始 顯示 READY 有鍵按下 設定鍵 ? N 是否有報警 ？ Y 確認鍵？ 顯示當前滴速和給定的點滴速 判斷工作方式 滴速小于給定值 滴速大于給定值 滴速等于給定值 電機正轉 電機反轉 電機不動作 N N 判斷有無修改鍵按下 N Y 成都電子機械高等專科學校 通信工程系畢業(yè)論文 13 檢測點滴速度子程序 滴速的測量是通過紅外線傳感器所接收到的點滴信號，通過脈沖轉換電路把脈沖送單片機的 INT0 口進行中斷。用定時器 T0 來定時，用狀態(tài)字寄存器標志位 來控制 T0 的關開，這里我們設置 =0 時開 T0， =1 時關 TO。當有一滴點滴滴下時，設置 =1，則開 T0，此時 TO 開始定時，同時把 設置成 0；當?shù)诙吸c滴滴下時，此時 =0，所以關 TO，此時，可以測出定時器所定出的時間，即為兩點滴之間的間隔時間，這里需要查看 T0 溢出次數(shù)，如果 TO 溢出次數(shù)在 06H和 2DH 之間，則進行滴速處理程序，從而計算出點滴的速度；如果大于 2DH 則滴速作20 滴 /分鐘，如果小于 06H，則滴速做 150 滴 /分鐘，這些都是異常現(xiàn)象。其中 2DH和 06H 可以這樣計算，以 2DH 為例：我們知道，定時器的溢出次數(shù)是指當定時 器從所設定的數(shù)值開始每一微秒就會減 1，直到減到 0 為止，此時，我們說定時器響應一次中斷，即溢出一次，并在每次響應中斷時，將分配單片機里面的一個單元將自動加 1來計數(shù)，從而計出溢出的次數(shù)。這里我們設定 T0 初值為 FFFFH，那么減到 0000H 時所用的時間為 FFFFus，化成十進制是 ，即溢出一次需要 ，那么當點滴速度為 20 滴 /分鐘時，每滴將是 3s 的時間，則會溢出 2DH 次，同理，做 150滴 /分鐘時也如此。具體流程圖如 42 所示： 成都電子機械高等?？茖W校 通信工程系畢業(yè)論文 14 圖 42 速度控制子程序 點滴速度控制子程序 滴速 的控制是通過控制步進電機的正反轉來實現(xiàn)的，通過改變步進電機的轉圖43所示 滴速測量程序流程圖向從而改變點滴瓶的高度，即可改變點滴速度 步進電機的轉向如果按給定的工作方式正序通電換相，步進電機就正轉；如果按反序通電換相，步進電機就反轉。按照給定的通電換相順序，通過單片機的 I/O 口向驅動電路發(fā)出控制脈沖。這里的步進電機工作在四相八拍方式， ~ 這四條 I/O 線，向四相步進電動機傳送控制信號。 按 A → AB → B → BC → C → CD → D → DA次序通電為正轉，按 D→ DC → C → CB → B → BA→ A→ AD 次序通電為反轉， P2口輸出的信號中， 0 代表使繞組通電， 1 代表使繞組斷電，則可用 8 個控制字來對應這 8個通電狀態(tài)。如下表 43所示： 表 43四相八拍工作方式的控制字 通電狀態(tài) 控制字 A 1 1 1 0 FEH 中斷程序 Y 判斷 = 1？ N 開 T0 關 T0 = 0 返 回 查看 T0溢出次數(shù) 小于 06H 大于 2DH 作 20 滴處理 作 150 滴處理 滴速處理程序 置 TH0=00,TL0=00H 置 =1 成都電子機械高等?？茖W校 通信工程系畢業(yè)論文 15 AB 1 1 0 0 FCH B 1 1 0 1 FDH BC 1 0 0 1 F9H C 1 0 1 1 FBH CD 0 0 1 1 F3H D 0 1 1 1 F7H DA 0 1 1 0 F6H 在程序中只要依次將這 8 個控制字送到 P2 口，步進電機就會轉動一個齒距角。每送一個控制字，就完成