【文章內(nèi)容簡介】 00MCUMCUMCUPC機(jī)PTR8000圖3 主站框架圖當(dāng)本文的輸液監(jiān)控系統(tǒng)處在工作狀態(tài)時，PTR8000模塊收到數(shù)據(jù)后，立即把它傳送給PC機(jī)，監(jiān)控管理的軟件在接收到了該輸液數(shù)據(jù)之后，就將它保存到了數(shù)據(jù)庫，然后經(jīng)過調(diào)用監(jiān)控的模塊，把各個輸液狀態(tài)顯示到用戶界面上，管理者就可清晰的知道各輸液情況，若輸液過程中發(fā)生異常，系統(tǒng)就會發(fā)出聲光報警。系統(tǒng)硬件和軟件要作統(tǒng)一規(guī)劃,一種功能既可以由軟件實現(xiàn),又可以由硬件實現(xiàn),要根據(jù)系統(tǒng)的實時性和性能價格比進(jìn)行綜合確定,智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)可分為軟件設(shè)計、硬件設(shè)計兩大部分,硬件設(shè)計主要包括用在病人端的發(fā)送板和用在護(hù)士端的接收板,軟件設(shè)計包括下位機(jī)及在護(hù)士端的上位機(jī)軟件程序兩大部分。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗定時器,2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時鐘電路,另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。主要的功能如下：MCS51指令系統(tǒng)可以兼容8k可反復(fù)擦寫(1000次）ISP Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM256x8bit內(nèi)部RAM256x8bit內(nèi)部RAM全雙工UART串行中斷口線時鐘頻率033MHz 2個外部中斷源2個外部中斷源2個外部中斷源中斷喚醒省電模式3級加密位靈活的ISP字節(jié)和分頁編程看門狗（WDT）電路雙數(shù)據(jù)寄存器指針軟件設(shè)置空閑和省電功能以下圖5為引腳圖：圖5 AT89S52的引腳圖因為內(nèi)置軟件看門狗便宜和易于推廣，可免除外部看門狗芯片，以降低成本，而且也容易掌握，和工業(yè)的80C51指令和引腳兼容，片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程也靈活方便，故而選擇AT89S52作為下位機(jī)的微處理器。VCC:電源GND:地P0口：P0端口是8位雙向的漏極開路的I/O口。當(dāng)作輸出口用時，每位可以驅(qū)動8個TTL型的邏輯電平。當(dāng)我們對P0口寫入“1”時，此引腳就用作高阻抗輸入來使用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器的時候，P0端口會作為低8位的地址/數(shù)據(jù)來使用。在這種情況下，P0端口就具有內(nèi)部的上拉電阻了。在我們用flash進(jìn)行編程時，P0端口會接收發(fā)送到的指令字節(jié)；在校驗程序的時候，會輸出指令字節(jié)的。我們知道在程序校驗時，需要合適的外部上拉電阻。P1口：P1端口是雙向的有內(nèi)置的上拉電阻8位I/O口，P1口上的輸出端的緩沖器可以同時驅(qū)動四個TTL型的邏輯電平進(jìn)行工作。當(dāng)我們對P1口寫入“1”的時候，其內(nèi)部的上拉電阻就會拉高端口，該端口就可以當(dāng)作輸入口來使用了。當(dāng)作為輸入使用時，在內(nèi)部電阻作用下外部被放低的引腳，將會輸出IIL型電流。此外。當(dāng)我們對flash校驗和編程的時候，P1端口會接到低8位的地址字節(jié)。P1引腳第二功能如表2所示：表2 P1引腳的第二功能T2用作定時器/計數(shù)器T2的外部的計數(shù)輸入端口和時鐘的輸出端口T2EX用作定時器/計數(shù)器T2的重載/捕捉觸發(fā)的信號與方向控制MOSI系統(tǒng)編程時用MISO系統(tǒng)編程時用SCK系統(tǒng)編程時用P2口：P2端口是雙向的具有內(nèi)部的上拉電阻的8位的I/O 端口，P2口上的輸出緩沖器可以驅(qū)動四個TTL型的邏輯電平。當(dāng)我們對P2端口寫入“1”的時候，其內(nèi)部的上拉電阻就會把端口拉高，此時就當(dāng)作輸入口來使用了。當(dāng)該端口被當(dāng)作輸入口來使用時，在外部被拉低的引腳在內(nèi)部電阻的作用下，將輸出IIL型電流。在訪問外部的程序存儲器時，P2端口會送出高8位的地址，用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時也是這樣。此時，P2端口會使用很強(qiáng)內(nèi)部上拉來發(fā)送“1”。在使用8位的地址來訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時候，P2端口會輸出P2鎖存器中的內(nèi)容。當(dāng)在用flash編程和校驗的時候，P2端口會依據(jù)接收到的高8位地址字節(jié)和控制信號來工作。P3口：P3是雙向的具有內(nèi)部的上拉電阻的8位的I/O 端口，P3上的輸出緩沖器可以驅(qū)動四個TTL型的邏輯電平工作。當(dāng)我們對P3口寫入“1”的時候，其內(nèi)部的上拉電阻就會把端口拉高，該端口就可以當(dāng)作輸入口來使用。當(dāng)其當(dāng)作輸入口使用時，在外部被拉低的引腳在內(nèi)部電阻的作用下，將會輸出IIL型電流。P3端口也可以作為AT89S52的特殊功能來使用。另外，在我們進(jìn)行flash編程驗的時候，P3端口也會接收控制信號。圖6為最小系統(tǒng)圖：圖6 AT89S52最小系統(tǒng)電路圖根據(jù)要求需要兩個按鈕，具體電路如下:圖7 鍵盤電路圖鍵盤由一組按一定規(guī)則來排列的按鍵所組成的。實際上，一個按鍵就是一個起作用的開關(guān)元件。通俗來說，鍵盤就是一組按規(guī)則來排列的開關(guān)。我們知道按鍵按其結(jié)構(gòu)原理來分成兩類，一類為觸點(diǎn)式的開關(guān)按鍵[14]，比如機(jī)械式的開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式的開關(guān)等；一類為無觸點(diǎn)的開關(guān)按鍵，比如電氣式的按鍵，磁感應(yīng)的按鍵等。就其特點(diǎn)而言，前者的造價低廉，后者的壽命較長。因此在微機(jī)系統(tǒng)里最常用的是觸點(diǎn)式的開關(guān)按鍵，本文設(shè)計的系統(tǒng)也不例外。按照接口原理，鍵盤可以分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩大類。這兩種鍵盤的區(qū)別之處是識別鍵符以及給出鍵碼的方法。編碼式鍵盤主要通過硬件實現(xiàn)了對鍵的識別，非編碼式鍵盤是由軟件控制實現(xiàn)了鍵盤定義和識別功能。全編碼式鍵盤可以通過硬件邏輯來提供與鍵相對應(yīng)的編碼，另外還具有去除抖動與多、竄鍵保護(hù)的電路，這類鍵盤的使用較方便，但是需要的硬件較多，價格也較貴，一般的以單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)就很少采用。非編碼式鍵盤只是簡單提供了行列矩陣，其它的工作都是由軟件來完成。其經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，廣泛地應(yīng)用在單片機(jī)的系統(tǒng)中[15]，本文所設(shè)計的系統(tǒng)便是如此。本文所設(shè)計的系統(tǒng)使用了機(jī)械式觸點(diǎn)按鍵開關(guān)，其功能是將機(jī)械觸點(diǎn)的通斷轉(zhuǎn)變成電氣方面邏輯關(guān)系。就是說，它可以提供標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯的電平，以便可以同通用數(shù)字系統(tǒng)邏輯電平互容。機(jī)械式的按鍵在按下或者放開時，在機(jī)械彈性的作用下，通常會伴隨一定時間內(nèi)觸點(diǎn)的機(jī)械抖動，而后觸點(diǎn)才可以穩(wěn)定下來。開關(guān)機(jī)械特性會直接影響抖動時間，一般是5 10ms。按鍵的通斷狀態(tài)由觸點(diǎn)在其抖動期間內(nèi)檢測出來，這樣可能會導(dǎo)致出現(xiàn)判斷錯誤。即按鍵在一次按完或者放開期間被誤解為多次的操作，此種情況是絕對不允許發(fā)生的。為了避免觸點(diǎn)機(jī)械抖動產(chǎn)生檢測誤判，就必須采取除抖動的措施，可以從硬、軟件兩個方面進(jìn)行考慮。當(dāng)鍵數(shù)少時，可以采用硬件除抖，當(dāng)檢測到了該鍵被釋放后，在去按另外的按鍵。本文的鍵盤的控制程序具備以下的功能:（1）檢測是否有按鍵按下，并且采取相應(yīng)的硬件或者軟件措施，來消除按鍵的機(jī)械觸點(diǎn)產(chǎn)生的抖動的影響。（2）具有固定可靠邏輯方面的處理方法。而每一次只對一個按鍵進(jìn)行處理，在此期間對于何種按鍵操作對此系統(tǒng)都不會產(chǎn)生影響，并且無論每次的按鍵時間是多長，系統(tǒng)只完成一次按鍵操作的程序功能。（3）準(zhǔn)確無誤地輸出按鍵的值（或者鍵號），來達(dá)到跳轉(zhuǎn)指令的要求。本文的系統(tǒng)因其所使用的按鍵比較少，所以采用了兩個按鈕的鍵盤。列線應(yīng)分別連接在按鍵開關(guān)兩端，行線要由上拉的電阻接在+5V 上。當(dāng)按鍵未按下時，行線會處在高電平的狀態(tài)下；當(dāng)按鍵按下時，行線和列線將會導(dǎo)通，此時，行線的電平將會由與此線相連接的列線的電平來決定。這就是來識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。按鍵是否按下均影響該鍵所在行、列線的電平，各按鍵間都會相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來適當(dāng)?shù)靥幚?，才能確定閉合鍵的位置。按照相關(guān)的規(guī)定，輸液時液速的正常范圍應(yīng)該是每分鐘30到150滴,所以本系統(tǒng)的數(shù)碼管選擇了三位, LED顯示模塊使用了74HC164驅(qū)動共陰數(shù)碼管。74HC164是8位的邊沿觸發(fā)式的移位寄存器，它是串行的輸入數(shù)據(jù)，然后再并行的輸出。這樣數(shù)據(jù)便可通過兩輸入端（DSA或DSB）之一進(jìn)行串行輸入，任一個輸入端都可以用作高電平的使能端，來控制另一個輸入端輸入數(shù)據(jù)。從單片機(jī)的串口輸出的信號首先要送到最左邊的移位寄存器（74HC164）,因為移位脈沖的作用，數(shù)據(jù)便向右移，以此完成顯示。采用串行顯示，與并行顯示相比，串行顯示占用接口少，更加適用于本系統(tǒng)，數(shù)碼顯示的電路如圖所示。顯示電路的功能是顯示電壓與滴速,開機(jī)顯示了電壓的電量,醫(yī)務(wù)人員會根據(jù)實際情況決定是否應(yīng)需要插入電源,保證輸液過程的正常工作。當(dāng)有液滴滴下時,就開始顯示：一方面可以方便護(hù)士在給病人輸液時調(diào)節(jié)藥液滴速,這樣就防止了只憑經(jīng)驗來調(diào)速，造成調(diào)速不準(zhǔn)的醫(yī)療隱患。另一方面方便了護(hù)士巡房,使醫(yī)療服務(wù)更加的準(zhǔn)確、高效。以下圖8為顯示電路圖：圖8 數(shù)碼管顯示電路聲光報警用于以下的兩種情況中:一是輸液瓶中的液體快要滴完時,應(yīng)及時地通知護(hù)士，讓她盡快地拔針,避免造成血液的回流現(xiàn)象,產(chǎn)生危害病的人體健康事故。二是輸液的過程中,如果病人保持一個固定的動作，很快就會感覺到手麻,在稍微的移動了一下,液滴的速度就可能發(fā)生過快或者過慢的現(xiàn)象,但是液速很快會恢復(fù)正常情況，這是不可避免的，這也屬正常的情況,不必發(fā)出報警,盡量的減少了醫(yī)務(wù)人員的工作量,若持續(xù)時間超過30秒,就可能是發(fā)生了血管的堵塞現(xiàn)象,或者是針頭松掉了,這時應(yīng)該及時地報警，提醒護(hù)士進(jìn)行相應(yīng)地處理[8]。如果是重病患者,根據(jù)需要也可以屏蔽蜂鳴器,只要發(fā)光二極管不斷閃動就可以了。本設(shè)計采用的蜂鳴器由直流電壓來供電,分為有源和無源兩種。有源的蜂鳴器要直接接到5V的電源就可以連續(xù)地發(fā)聲,而無源的蜂鳴器則與電磁揚(yáng)聲器相似,要接到音頻輸出的電路中才可以發(fā)聲[9],因此本文設(shè)計的系統(tǒng)選用了有源的蜂鳴器。蜂鳴器需要較大的工作電流,單片機(jī)的輸入/輸出端口不能驅(qū)動其工作,一般需要采用三極管或者是其他的放大器件放大電流后才行。另外,一般的蜂鳴器在接通的時候發(fā)出的聲音較單一,可能導(dǎo)致