【文章內(nèi)容簡介】 品開發(fā)中可以評估風(fēng)險，便于項目管理與團隊開發(fā)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 第二章 方案比較與論證 本次設(shè)計開始的時候想到兩種設(shè)計方案，方案一是 把 光電傳感器裝在滴瓶的瓶口，通過監(jiān)測瓶口液體沒有了便進行報警。方案二是把光電傳感器裝在輸液管的聚 液處，監(jiān)測不再有液體或者一段時間沒有液體經(jīng)過便進行報警。 方案一 方案一：對滴瓶中的液體的液位進行監(jiān)控 該方案中通過光電傳感器對滴瓶中的液體的液位進行監(jiān)控，當(dāng)沒有液體時報警，該方案中光電傳感器放出光束監(jiān)控液面。當(dāng)沒有液體時沒有來自液面的反射光從而進行報警。 (可以把光電傳感器裝在瓶口處） 圖 22 滴瓶 方案二 方案二：對滴管中的液滴進行監(jiān)控，當(dāng)?shù)喂苤虚L時間沒有液體滴過，就認為是液體點完，從而報警。此方法是通過光電傳感器放出光束對滴管的液滴監(jiān)控，當(dāng)一定時間沒有來自液滴的 反射光線時，便進行報警。（可以把光電傳感器裝在輸液管聚液處） 圖 23 輸液管 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 方案比較與選擇 對于上述兩種方案，方案一需要把光電傳感器裝在點滴瓶上，方案二需要把光電傳感器裝在滴管上面，如果裝在滴瓶上，就算是滴瓶中的液體沒有了，滴管中還有很多，在實際醫(yī)學(xué)應(yīng)用中會會浪費藥液，因此實際使用中較差。而方案二把光電傳感器裝在滴管上，檢測一段時間沒有液體流過，就會報警，由于滴管還能儲存一點液體，完全來的及報警以后過去處理。因此方案二更好，貼近實際而且精度 也高。因此本次畢業(yè)設(shè)計使用的是方案二。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 12 第三章 液體點滴速度監(jiān)控裝置的理論分析與參數(shù)計算 液體檢測 檢測是系統(tǒng)精度的關(guān)鍵部位，檢測不準(zhǔn)確將影響系統(tǒng)的控制精度。因此在選用檢測部件時應(yīng)盡量減小檢測誤差，經(jīng)過理論分析與實驗，選用了回歸反射型與擴散反射型光電傳感器以達到檢測精度。 檢測原理 光電液體檢測其主要利用光在通過介質(zhì)時產(chǎn)生的反射和折射現(xiàn)象來改變光的方向和光量的大小來實現(xiàn)的。 回歸反射型光電傳感器是將投光器同受光器按一定角度關(guān)系封裝在 同一傳感器殼內(nèi)。投光器發(fā)出的光束需經(jīng)反射板反射至受光器，受光器通過檢測射入光量的多少來判斷物體的有無。由于紅外光在通過液體時伴有反射與折射現(xiàn)象同時對紅外線有一定的吸收作用，故從投光器發(fā)出的光束經(jīng)過被測介質(zhì)后再反射回來的光通量大大削弱，從而可判斷出液體的有無，如圖 31 所示。 31 液位監(jiān)測原理 擴散反射型光電傳感器的投光器與受光器同樣封裝在一起，只是沒有反射板配合其工作。液滴檢測的原理圖如圖 32 所示。當(dāng)投光器發(fā)出的光線 遇到液滴時，將通過液滴表面的反射作用把光線反射給受光器，從而來判斷物體的有無。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 通過這兩種傳感器的不同工作原理可對不同物理量進行有效的檢測，從而滿足題目的基本要求。 圖 32 滴速檢測原理圖 液滴速度的檢測 液滴速度的檢測原理主要是檢測一滴液體的經(jīng)過了幾個定時時間，因此只要把一滴除以一滴液體經(jīng)過的定時次數(shù)而計算出的定時的時間（定時時間可以由定時的次數(shù)計算出來，該設(shè)計中定時一次時間為 10ms） 圖 33 液滴檢測示意圖 液滴累計 液滴的累計主要是通過單片機的中斷口來產(chǎn)生的，每一次滴液便產(chǎn)生一次中斷，然后計數(shù)，如此累加上去。 影響測量精度的因素分析 本次設(shè)計主要采用的是光電傳感器來監(jiān)測滴管聚集液體的地方，而影響測南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 量精度的因素也有很多，比如： (1)如果滴管中的液體滴的比較快，呈現(xiàn)出水柱狀，那么使用光電傳感器就不能測出液體的流速，也就是不能使用圖 33 所示的原理來實現(xiàn)測滴速，會使測量不準(zhǔn)確，因此必須保持液體呈現(xiàn)水滴狀。 (2)必須把滴管豎直不曲折的放置，這樣就不會出現(xiàn)因為滴管曲折而 導(dǎo)致液體時而流動時而不流動而產(chǎn)生誤差報警。 系統(tǒng)設(shè)計思路 該系統(tǒng)的設(shè)計主要是采用光電傳感器來檢測滴管聚液處的液體流速，因此把光電傳感器放置在滴管聚液處。然后把檢測結(jié)果送入單片機的中斷口，單片機則是充當(dāng)了中樞環(huán)節(jié)，報警電路則使用蜂鳴器來實現(xiàn)，通過液體監(jiān)測的結(jié)果來判斷是否報警。該設(shè)計的按鍵部分則是用來實現(xiàn)異常狀況出現(xiàn)的時候是否報警，以及出現(xiàn)多長異常狀況的時候進行報警。因此設(shè)計 4 個按鈕分別實現(xiàn)進入設(shè)置界面、異常報警時間上調(diào)、異常報警時間下調(diào)、以及是否異常報警。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 15 第四 章 液體點滴速度監(jiān)控裝置硬件電路設(shè)計 硬件電路主要分為檢測電路 、 按鍵電路 、 顯示電路 、 報警電路以及時鐘震蕩電路五個部分。通過該五部分的結(jié)合組成了液體點滴速度監(jiān)控裝置。 系統(tǒng)硬件框圖 本設(shè)計次用 STC89C52 單片機為核心，通過外部的光電傳感器來實現(xiàn)外部中斷，每次中斷便通過單片機的定時器 /中斷器來計算中斷次數(shù)也就是中斷時間，從而實現(xiàn)速度的監(jiān)控，以及異常的報警，然后采用動態(tài)掃描來實現(xiàn) LCD動態(tài)顯示，同時還能夠使用按鍵來改變報警時間，液體點滴速度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖 41 所示： 圖 41 液 體點滴速度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖 這個系統(tǒng)通過 STC89C52 單片機來協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作，光電傳感器電路用于監(jiān)測來自外界的信號送入單片機。按鍵電路用于設(shè)置不同的參數(shù)來控制異常報警以及是否異常報警。顯示電路通過 LCD 顯示當(dāng)前的液體速度，以及液體的累計滴數(shù)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 16 單片機主機系統(tǒng)電路 STC89C52 單片機介紹 本次畢業(yè)設(shè)計采用 STC89C52 單片機，是 一種低功耗、高性能 單片機，由于做了很多的改進，因此它的性能比 51單片機更加強力。如圖 42 所示： 圖 42 STC89C52 芯片引腳圖 STC89C52 單片機具有很多優(yōu)點 ,首先由于其價格在各類型號的單片機中價格比較便宜 ,因此使用也比較廣泛 ,其次它自身也存在許多優(yōu)點 ,比如它支持在線下載程序 ,編程簡單 ,因此適合初學(xué)者使用 ,概括來說這種優(yōu)勢 就是可以用串口直接下載程序，不用 ISP 下載器。 STC89C52 擁有比 51 單片機更加強的性能： (1)C 系列的單片機沒有看門狗， S 系列的有看門狗，看門狗可以有效防止程序進入死循環(huán)。 (2)STC89C52 片內(nèi)程序存儲器 4K 字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲器 128 字節(jié)。 AT89C52片內(nèi)程序存儲器 8K 字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲器 256 字節(jié)， AT89C52 可存儲更多程序。 (3)STC89C52 有兩個定時器， 6 個中斷源。 AT89C52 有三個定時器， 8 個中斷源。 STC89C52 單片機有 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器 （ T0,T1,T2） ， 4 個外部中斷 ,它是全雙工串口 ,由于做了很多改進 ,所以它有的功能 51 單片機而沒有。同時南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 17 STC89C52 單片機具有 8K字節(jié)的程序存儲空間以及 512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間以及期內(nèi)帶的 2K字節(jié)的 EEPROM 存儲空間，它的工作電議一般為 到 ，工作頻率一般為 0 到 40MHz，綜上所述，它是 51 型單片機的改進加強型。 STC89C52 單片機的引腳可以分為 11 個 部分，各個部分引腳功能的介紹 ： (1) Vcc：電源電壓。 (2) GND：地。 （ 3） P0 端口有七個口即 ～ 口，所在的引腳為 39～ 32。 P0 口 可以 作為單片機的輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負載，當(dāng) P0 為 1 時，可以看作是高阻抗輸入。此外 P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線，此時 P0 口內(nèi)部上拉電阻 有效。在 Flash ROM 編程時， P0 端口接收指令字節(jié)，而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。 （ 4） P1 端口即 ～ 口，所在引腳為 1～ 8 引腳。 P1 口可以作為 I/O口，而且它內(nèi)帶上拉電阻。 P1 口通過它的 輸出緩沖器驅(qū)動 4 個 TTL。當(dāng)用作輸入口時，對端口寫入 高電平 時，端口 會變?yōu)?高電位 ，主要是由于上拉電阻的緣故。當(dāng) P1 口作輸入口時， 有些引腳也會有電流流過。 此外， 和 還可以作為定時器 /計數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體參見下表 41： 在對 Flash ROM 編程和程序校驗時， P1 接收低 8 位地址。 表 41 和 引腳復(fù)用功能 引腳號 功能特性 T2（定時器 /計數(shù)器 2 外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 2 捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制） （ 5） P2端口即 ～ ，所在引腳為 21～ 28。 P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 是通過它的 輸出緩沖器驅(qū)動 4 個 TTL 的 輸入。對端口寫入 1 時， 通過其內(nèi)部的上拉電阻把端口變?yōu)楦唠娖?， P2 口在這時候可以用作 輸入口。 P2 作為輸入口使用時， 由于 上拉電阻 的原因 ，那些被外部有些 引腳會 有 電流 流過 。 在對 Flash ROM 編程 以及 程序校驗期間， 一些 高位地址和控制信號 也可以由 P2 口進行接收 。 P3 口可以作為一般的 I/O 口，這功能和其他 I/O 口的功能相同，不同的是還具有復(fù)用功能， P3 口的復(fù)用功能如表 42 所示： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 18 表 42 P3 口引腳的復(fù)用功能 [4] 引腳號 功能 串行輸入口即 RXD 串行輸出口即 TXD 外部中斷 0 外部中斷 1 定時器 0 的外部輸入即 T0口 定時器 1 的外部輸入即 T1口 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 （ 6） RST 即 9 引腳。起到復(fù)位輸入的作用。 RST 起作用是在當(dāng)輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時進行復(fù)位，因此 RST 主要用來完成單片機的復(fù)位初始化操作。 RST 引腳復(fù)位高電平有效。 （ 7） ALE 即 30 引腳。 ALE 表示地址鎖存控制信號，它是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時 鐘使用。特例是，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。 （ 8） VPP 即 31 引腳。訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令，必須接 GND。注意加密方式 1 時，將內(nèi)部鎖定位 RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接 VCC。在 Flash 編程期間，也接收 12 伏 VPP 電壓。 （ 9） PSEN 即 29 引腳。外部程序存儲器選通信號。當(dāng) STC89C52RC 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。 （ 10） XTAL1 即 19 引腳。 它是振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 （ 11） XTAL2 即 18 引腳。它是振蕩器反相放大器的輸入端。 單片機主機系統(tǒng)設(shè)計 單片機主機系統(tǒng)電路主要由時鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成。如圖 43 所示。 時鐘電路：采用內(nèi)部震蕩的方式，結(jié)構(gòu)簡單，所得的時鐘信號穩(wěn)定，采用并聯(lián)諧振電路分別用電容 C2和 C3 與單片機的 XTAL1 和 XTAL2相連，諧振頻率設(shè)定為 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 19 復(fù)位電路：本設(shè)計采用的是手動復(fù)位和上電復(fù)位組合方式，開始時 RST 處于低電平而正常工作，當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通（是通過上電復(fù)位實 現(xiàn)，每次上電便進行復(fù)位） 這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下之后，電容開始釋放之前充的電量。復(fù)位后系統(tǒng)將 I/O 口寄存器置為 0FFH，堆棧指針 SP 置為 07H， SBUF 內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清 0。 圖 43 單片機主機系統(tǒng)電路 按鍵輸入電路 按鍵電路主要設(shè)計成 4 個按鈕，如圖 44 所示，按鈕的功能為： KSET 按鈕：使系統(tǒng)進入 SET 界面 KUP 按鈕：設(shè)置異常報警的時間上調(diào) K