【文章內(nèi)容簡介】 編程時(shí)， Vpp 接入 21V編程電壓。 3） ALE/ PROG （ 30 腳）：當(dāng)訪問外部儲存器時(shí)， ALE 信號的負(fù)跳變將 P0 口上的低 8 位送入地址鎖存器，不訪問外部儲存器時(shí) ， ALE 端仍以固定的振蕩頻率的 1/6 速率輸出正脈沖信號。當(dāng)對片內(nèi) EPROM 編程時(shí)，該管腳 PROG 用于輸入編程脈沖。 4） PSEN （ 29 腳）：外部程序存儲器讀選通信號。 ⑷ 輸入 /輸出口線 1） P0 口（ 32～ 39 腳）：雙向 I/O 口，既可接地址鎖存器作低 8 位地址 I/O 口使用也可以作數(shù)據(jù) I/O 口使用。能驅(qū)動 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 2)P1 口（ 1～ 8 腳）：具有內(nèi)部上位電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可驅(qū)動 4 個(gè) LSTTL負(fù)載。 3） P2 口（ 21～ 28 腳）： 8 位具有內(nèi)部上位電阻的準(zhǔn) 雙向 I/O 口，在接收外部存儲器時(shí)， P2 口作為地址高 8 位。能驅(qū)動 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 5 4） P3 口（ 10～ 17 腳）： 8 位具有內(nèi)部上位電阻的準(zhǔn)雙向 I/O 口，其每一位又有如下特殊功能： （ RXD）：串行口輸入端。 （ TXD）：串行口輸出端。 （ 0INT ） :外部中斷 0 輸入端，低電平有效。 （ 1INT ） :外部中斷 1 輸入端，低電平有效。 （ T0）：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入端。 （ T1)：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入端。 （ WR ):外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號，低電平有效。 （ RD ):外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號，低電平有效。 單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)成 單片機(jī)最小系統(tǒng)是指單片機(jī)能夠工作所必需的外部電路，這些電路包括晶振電路、復(fù)位電路、外部程序存儲器以及數(shù)據(jù)存儲器等。下面以典型 MCS51 單片機(jī)為代表介紹最小系統(tǒng)的各個(gè)部分。 一、 單片機(jī)晶 振電路 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，管腳 XTAL1 和XTAL2 分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，這種方式形成的時(shí)鐘信號稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖 所示；圖 所示為外部時(shí)鐘方式。 [1] a) b) 圖 a) 外部時(shí)鐘方式 b) 內(nèi)部時(shí)鐘方式 二、 單片機(jī)復(fù)位電路 1） 單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài) 無論是 HMOS 型還是 CHMOS 型單片機(jī)，振蕩器處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果在單片機(jī)的 RST 引腳保持 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期）的高電平，則單片機(jī)內(nèi)部執(zhí)行復(fù)位操 6 作，以后每個(gè)周期執(zhí)行一次，直至 RST 端變低。為保證單片機(jī)可靠復(fù)位，設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)要考慮 VCC 的上升時(shí)間的振蕩器建立時(shí)間，通常使 RST 端持續(xù) 20ms 以上的高電平。復(fù)位后單片機(jī)從程序存儲器的地址 0000H 處開始運(yùn)行，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 所示。 表 復(fù)位后單片機(jī)寄存器狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TH0 00H ACC 00H TL0 00H B 00H TH1 00H 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) PSW 00H TL1 00H SP 07H TH2 00H DPTR 0000H TL2 00H P0～ P3 FFH RLDH 00H IP 0000B RLDL 00H IE 0 0000B SCON 00H TMOD 00H SBUF TCON 00H PCON 0 0000B T2CON 00H 復(fù)位后， ALE 和 PESE 為高電平，內(nèi)部 RAM 不受復(fù)位的影響，此時(shí)內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)不確定。 2） 單片機(jī)復(fù)位電路 如圖 14 所示分別為單片機(jī)的幾種復(fù)位電路 。 a) b) 7 c) 圖 a)上電復(fù)位 b)按鍵電平復(fù)位 c)按鍵脈沖復(fù)位 上電復(fù)位如圖 所示， 它是在 VCC 與 VSS 管腳之間接入 RC 電路。上電瞬間RST 端電位與 VCC 相同，隨著電容充電電流的減小， RST 端的電位逐漸下降。只要 VCC的上升時(shí)間不超過 1ms，振蕩器建立時(shí)間不超過 10ms，按圖中的時(shí)間常數(shù)（ C1=22μ F，R1=1KΩ），上電復(fù)位 電路就能保證在上電開機(jī)時(shí)完成復(fù)位操作。上電復(fù)位所需要的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上 2 個(gè)機(jī)器周期。在這段時(shí)間內(nèi)， RST 端的電平應(yīng)維持高于施密特觸發(fā)器的下閥值。 圖 所示為一種上電與按鍵復(fù)位電路，在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位電路，如果這些復(fù)位電平與單 片機(jī)的要求一致，則可以與相連。 為了防止干擾竄入復(fù)位端，引起內(nèi)部某些寄存器錯誤復(fù)位，可在 RST 管腳上接一個(gè)去耦電容。 在應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠地工作，常將 RC 電路在接施密特電路后，再接入單片機(jī)復(fù)位端和外圍電路復(fù)位端，如圖 所示。系統(tǒng)有多個(gè)復(fù)位端時(shí)，能保證可靠地同步復(fù)位。 [1] 多單片機(jī)控制系統(tǒng)的概述 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。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新，單片機(jī)控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用日 趨廣泛，不但使得更多的單片機(jī)控制系統(tǒng)投入生產(chǎn)設(shè)備，大大的提高了勞動生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件。在工業(yè)控制領(lǐng)域，多機(jī)控制系統(tǒng)很多，如大型檢測監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、水利工程、橋梁工程等。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。 單片機(jī)雖然有著強(qiáng)勁的功能，但在要求快速響應(yīng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、控制量多的場合（如 8 電梯群控系統(tǒng)等），單個(gè)單片機(jī)是很難勝任的，雖然此時(shí)可以選用高性能處理器，但綜合考慮其性價(jià)比，多單片 機(jī)控制系統(tǒng)更為突出。多單片機(jī)控制系統(tǒng)就是指由多個(gè)單片機(jī)或者 PC 機(jī)與多個(gè)單片機(jī)構(gòu)成的更為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，其間構(gòu)成多為分布式等，多個(gè)單片機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接成主從式或者對等式等。在性能更為強(qiáng)大的基礎(chǔ)上能完成的任務(wù)更復(fù)雜、應(yīng)用場合更多、人機(jī)界面更完善，在此等應(yīng)用場合，多單片機(jī)控制系統(tǒng)顯示出了優(yōu)越性。 單片機(jī)以高可靠性、高性價(jià)比、小小體積等而廣泛應(yīng)用工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表等實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。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。因此利用 PC 機(jī)與單片機(jī)混合控制系統(tǒng)就能將一系列的參數(shù)有機(jī) 的結(jié)合起來。 PC 機(jī)與單片機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)是典型的多機(jī)控制系統(tǒng)，它可分兩類：一類是 PC機(jī)與單個(gè)單片機(jī)構(gòu)成的雙機(jī)控制系統(tǒng)；另一類是 PC 機(jī)與多個(gè)單片機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。 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。這樣不但可以將單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)不互補(bǔ)，而且其體積小，成 本 低，使用方便，作為多機(jī)控制的另一個(gè)領(lǐng)域。 現(xiàn)場總線在工業(yè)控制甚至民用領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛 ，可靠而簡單的連接降低了分布線的成本，靈活而功能強(qiáng)大的協(xié)議又為系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)提供了保證。目前，將現(xiàn)場總線與以單片機(jī)為核心的多個(gè)物理層模塊連接應(yīng)用構(gòu)成多機(jī)控制系統(tǒng)也 倍 受人們歡迎。 單片機(jī)在輸液點(diǎn)滴的研究現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， MCS51 為 核 心的單片機(jī)控制系統(tǒng)，已經(jīng)滲透到日常生活的各個(gè)方面。相對其他領(lǐng)域來說，速度控制是單片機(jī)系統(tǒng)最典型，最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域之一。單片機(jī)輸液滴速控制是醫(yī)院中常見的問題。輸液滴速控制針對不同的病人情況采用不同的點(diǎn)滴速度進(jìn)行輸液控制，比如對成人輸液 滴 速一般設(shè)在 60~80 滴 /分鐘， 而對兒童輸液 滴 速一般設(shè)在 30~40 滴為宜。醫(yī)院中常見的輸液管雖然能進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確，不易控制，而且常因?yàn)槭韬龃笠獍l(fā)生血液回流現(xiàn)象，有時(shí)速度過快還會對病人造成不良反應(yīng)，另外作為醫(yī)療過程，醫(yī)務(wù)人員也需要對每個(gè)病人的輸液過程進(jìn)行監(jiān)控和記錄完善病人檔案，為此研究點(diǎn)滴速度控制就顯得非常必 要。且單片機(jī)的控制容易實(shí)現(xiàn)，控制過程也比較簡單，更能夠滿足輸液 滴速的高要求控制。目前市場上常見的點(diǎn)滴速度控制產(chǎn)品主要是輸液泵，此種設(shè)備控制精度高，功能也比較強(qiáng)大，但價(jià)格不菲，適用于輸液要求較高的場合，而且使用前后都要進(jìn)行清洗 ，不太方便。針對以上情況我們對系統(tǒng) 9 進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)了一種方便實(shí)用、低成本的 滴速速 測控系統(tǒng)。 在輸液點(diǎn)滴速度控制系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用與 8051系列兼容的單片機(jī)，滴 速 檢測和液面檢測可用光電傳感器或者電容式傳感器， 顯示部分可選擇液晶顯示和數(shù)碼管顯示。鍵盤可采用 8279 擴(kuò)展鍵盤或者直接利用 I/O 擴(kuò)展而成。通訊協(xié)議采用串行通信方式 RS232。滴速控制采用步進(jìn)電機(jī)提高輸液瓶高度 來控制滴速的快慢 ，步進(jìn)電動機(jī)控制采用模糊控制或者 PI控制或者兩者結(jié)合控制，報(bào)警電路同時(shí)采用蜂鳴器和發(fā)光二極管。 課題的主要內(nèi)容及發(fā)展前景 課題的主要內(nèi)容 一、要求 本課題是以單片機(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。系統(tǒng)采用主站控制從站的有線監(jiān)控系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)醫(yī)療輸液過程的群控。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成群控系統(tǒng)控制裝置的軟、硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試。 二、內(nèi)容 1） 、總體方案的確定； 2） 、單片機(jī)的選擇； 3） 、各模塊電路的設(shè)計(jì)； 4） 、軟件設(shè)計(jì)；5） 、各模塊調(diào)試； 6） 、撰寫設(shè)計(jì)說明書。 課題的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，我們在生活中的各方面大部分都采用了人工智能代替人， 特別在一些工業(yè)應(yīng)用場合。應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，使得單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成熟，應(yīng)用也越來越廣泛，目前，單片機(jī)已經(jīng)成為 IP庫中的重要成員。 我個(gè)人認(rèn)為，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。再者，單片機(jī)操作多機(jī)控制系統(tǒng)，還可減輕工作人員的壓力，提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率。在人為控制下有時(shí)候如不小心將會為安全設(shè)施帶來很大的麻煩，而且人工控制滴速精度也很難掌握，而使用單片機(jī)設(shè)計(jì)只要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮周到，運(yùn)行起來就不會帶來這種問題了，因此，單片機(jī)滴速控制系統(tǒng)將在醫(yī)療中得到廣泛應(yīng)用。醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展是順應(yīng)科學(xué)技術(shù)而發(fā)展的，醫(yī)療的安全問題更離不開科學(xué)，把高科技應(yīng)用到醫(yī)療事業(yè)中來是對醫(yī)療事業(yè)的一大促進(jìn)與補(bǔ)充。 隨著現(xiàn)代信息和電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域提出了各種特殊要求。例如，航空航天領(lǐng)域要求的小體積大系統(tǒng)，信息應(yīng)用領(lǐng)域提出的個(gè)性化等要求， 10 都使得一般固件技術(shù)難以勝任。特別是在民用領(lǐng)域，重視個(gè)性化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念使應(yīng)用電子產(chǎn)品的更新速度極快，而且小批量多品種的要求也越來越高 。這就是提出了小批量產(chǎn)品與成本、集成化與成本、產(chǎn)品研制周期與成本等一系列的問題。也將是單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)施中展的必然趨勢。 11 圖 液體滴速監(jiān)測與控制裝置 第 2 章 系統(tǒng)方案確定 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)測與控制裝置，檢測點(diǎn)滴速度、控制 點(diǎn)滴 速 度 ，并能發(fā)出報(bào)警信號，系統(tǒng)采用主站控制從站的有線監(jiān)控系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)醫(yī)療輸液過程的群控。設(shè)計(jì)主要是完成群控系統(tǒng)控制的硬、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試。 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） 。 2）通過改變 2h 控制點(diǎn)滴速度，如圖 所示，或通過控制輸軟管夾頭的松緊等其它方式來控制點(diǎn)滴速度。點(diǎn)滴速度可用鍵盤設(shè)定顯示，設(shè)定范圍為 20～ 150滴 /min，控制誤差范圍設(shè)定值（177。 10％177。 1）滴。 3）調(diào)整時(shí)間 3min（從改變設(shè)定值起到點(diǎn)滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。 4）當(dāng) 1h 降到警戒值（ 2～3cm）時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號。 其它部分 設(shè)計(jì)制作一個(gè)由主站控制 16 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）。 （ 1）主站功能： 。 巡回檢測時(shí)，主站能任意設(shè)定要查詢 從 站的 數(shù)量、從站號和各從站的點(diǎn)滴速度。 從站發(fā)來的報(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)。 （ 2）從站功能： 出從站號、點(diǎn)滴速度和報(bào)警信號；從站號和點(diǎn)滴速度可任意設(shè)定， 站設(shè)定的點(diǎn)滴速度信息并顯示。 。 （ 3）主站和從站間的通訊方式不限，通信協(xié)議自 定，但應(yīng)盡量減少信號傳輸線的數(shù)量。 12 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案 本系統(tǒng)從站以 AT89C52 單片機(jī)為核心，輔以一些必須的外圍電路，實(shí)