【正文】 同時在寫論文的過程中參考了大量的參考文獻，在此向作者表示誠摯的謝意。我在做論文的過程中得到了各任 課老師的指導(dǎo)與教誨，特別是張亞瓊老師對我的認真不倦的輔導(dǎo)，才使我順利的完成了論文。 在整個畢業(yè)設(shè)計中，也用到了以前所學(xué)的知識，尤其是單片機課程。雖然自己將要告 別學(xué)生生活，但自己在以后的工作中還要更加努力的學(xué)習(xí)，做到“學(xué)習(xí) 無止境”。 轉(zhuǎn)眼三年的大學(xué)生活就要結(jié)束，我們也將步入社會開始自己新的生活。在本次設(shè)計中我得到了許多 老師和同學(xué)的幫助，才使得我的設(shè)計順利進行。 液體點滴速度自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 23 致 謝 經(jīng)過一個多月的努力，終于圓滿的完成了本次設(shè)計任務(wù)。 該 點滴監(jiān)控系統(tǒng) 是由單片機控制的 自動 控制 系統(tǒng) 應(yīng)用非常廣泛。 本論文設(shè)計以 AT89C51 單片機為核心控制的 點滴監(jiān)控系統(tǒng) ，最后按設(shè)計要求終于在試驗成功。這樣可以在醫(yī)生不在且病人睡著的情況下提高輸液的安全系數(shù)。 （ 3） 自由發(fā)揮部分 ① 設(shè)置兩按鍵，當電源接通后，吊瓶的位置可能沒有處于要求位置上這就需要 定點 巡回 主站監(jiān)控 AT89C51 LED 顯示 報警系 統(tǒng) 從站 從站 從站 液體點滴速度自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 21 人工控制調(diào)瓶的上升或下降直至調(diào)瓶處于要求位置。 （ 2） 設(shè)計思想 發(fā)揮部分的要求是進行對從站進行監(jiān)控，這個功能與基本 部分的要求可以并行執(zhí)行，考慮用雙 CPU 進行主站設(shè)計，這里討論的主要是串行通信 CPU。對于從機就要利用 SM2 來確認主機是否在呼叫自己。 多機通信實現(xiàn)過程如下； (1) 準備階段 首先定義從機地址；置 SM2=1； REN=1 允許串行口中斷。 ③ 數(shù)據(jù)塊長度： 16 個字節(jié)。 （ 1） 通信協(xié)議 ① 地址 FFH 是對所有從機都起作用的一條控制命令 ：命令各從機恢復(fù) SM2=1 的狀態(tài)。 發(fā)揮部分 根據(jù)題目要求，采取多機串行通信，系統(tǒng)中只有一個主機，有多個從機，主機發(fā)送的信息可傳到各個從機或指定的從機。 產(chǎn)生的主要原因是通信時接收和發(fā)送同時進行，使接收和發(fā)送產(chǎn)生沖突，造成死機。也可以通過軟件消除雙尖峰脈沖影響。 產(chǎn)生的主要原因是光電傳感器檢測到雙尖峰脈沖。 ② 主站傳輸過來的從站號和點滴速度 從站號： 00 （ 單位：滴 /分 ） 從機顯示值 20 40 60 90 110 150 主機顯示值 20 40 60 90 110 150 ③ 報警信號檢測 當液面降到警戒值時主站通過蜂鳴器和發(fā)光二極管報警，從站通過蜂鳴器報警。調(diào)整時間 3? 分鐘，滿足題目要求。系統(tǒng)啟動時，單片機通過自學(xué)習(xí)將儲液瓶上升到最大高度 (單片機檢測到的點滴速度為 150 滴 /分時的高度 )，通過按鍵設(shè)置點滴速度，電機對高度 2h 進行調(diào)節(jié)，檢測調(diào)整穩(wěn)定后的點滴速度。 測試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析 （ 1）設(shè)定的警戒值是 cm ,當液面下降到 cm 時報警，能夠滿足題目要求。 儲液瓶中警戒線的監(jiān)視：使用示波器觀察儲液瓶上傳感器的波形變化，當在警戒面上產(chǎn)生高低電平變化說明傳感器檢測警戒液面正常； 液體點滴速度的 檢測與控制：使用示波器觀察漏斗上傳感器波形變化，在檢測到一滴液體時波形出現(xiàn)一次跳變，多采幾個點，示波器上相應(yīng)顯示幾個脈沖信號，通過示波器上時間軸計下采集的幾個脈沖信號所用到的時間，計算出相臨兩脈沖的間隔時間，即為相臨點滴之間的間隔時間 t 秒，通過式子 tv 60? 得到點滴速度 v ，同數(shù)碼管顯示值比較，同時可以通過示波器觀察點滴速度控制規(guī)律是否正確。 液體點滴速度自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 18 6 測試數(shù)據(jù)與分析 測試儀器 60MHz 數(shù)字式存儲示波器、秒表，卷尺 。 主單片機和從單片機之間的通信，主要是單片機之間的通信協(xié)議的建立，即軟件上實現(xiàn)單片機之間握手。 液體點滴速度自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 17 圖 5－ 5 主機實現(xiàn)功能 定點檢測功能的實現(xiàn)：定點檢測主要是實現(xiàn)單片機之間一對一通信。通過串行通信方式實現(xiàn)主機對從機站點的定點和旋環(huán)檢測及對從機的控制等功能。 圖 5－ 4 點滴速度控制程序流程 主要實現(xiàn)功能：點滴速度檢測與顯示，設(shè)定點滴速度且可以自動調(diào)節(jié)點滴速度。在對點滴速度進行控制之前，單片機通過自學(xué)習(xí)產(chǎn)生高度 2h 和點滴速度之間的對應(yīng)關(guān)系列表，為了在保證控制精度的前提 下，盡量減少控制調(diào)節(jié)的時間，可以先通過大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)到設(shè)定點滴速度附近，再通過微調(diào)將點滴速度調(diào)節(jié)到1%10 ?? 滴的精度內(nèi)。 綜合比較，自學(xué)習(xí)過程使用步進電機勻速方式生成列表 。 方式二：步進電機勻速生成列表。步進電機運行在非勻速狀態(tài)，以保證等間隔下降?？梢酝ㄟ^兩種方式生成列表。 圖 5－ 2 點滴速度測量程序流程 自學(xué)習(xí)的實 現(xiàn) 實現(xiàn)原理：檢測液體點滴速度，同 150 滴 /秒進行比較，當點滴速度小于 150 滴 /秒時，電機控制點滴裝置上升直到點滴速度到達 150 滴 /秒。實現(xiàn)原理如下： 圖 5－ 1 脈沖信號檢測 使用定時器 0T 定時 S?200 ，當檢測到第一個到來的脈沖信號時，程序進行中斷處理，將計數(shù)器存儲內(nèi)容讀出，再將計數(shù)器清零作為記錄脈沖信號的初始值計為 COUNT＝ 0，當定時器定時到達 S?200 時，程序中斷檢測輸入信號 是否有脈沖信號到來，同時計數(shù)器加 1 即為 COUNT=1，另外設(shè)定計數(shù)器 COUNT1 記錄檢測到的脈沖信號個數(shù)，設(shè)定計數(shù)器 COUNT1 的存儲單元是 10，這樣可以通過循環(huán)存儲脈沖個數(shù)。以點滴為單位，同時記錄單位時間內(nèi)的點滴數(shù)。但是，此法在點滴速度恒定的情況下，可以采用多個單位時間取均 值，從而求得單位時間的平均點滴數(shù)，這樣可以達到比較好的精度。 方式二：以單位時間記錄點滴數(shù)。這種方法用到除法操作，而且當點滴速度較快時，測量誤差較大，因為測量單位點滴時間的誤差回被 60 秒這樣大的時間單位放大。軟件上主要實現(xiàn)了一下幾個方面 功能。 液體點滴速度自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 14 5 系統(tǒng)軟件實現(xiàn) 本系統(tǒng)的核心在于軟件部分。如下圖 4－ 7 是單片機輸入信號的正常波形和異常 波 形 。 當儲液瓶中液面晃動時，會使光敏傳感器產(chǎn)生誤報警，利用單片機檢測信號時，適當加上一段時間的延遲 ，待系統(tǒng)穩(wěn)定時再測，可以減小液面晃動時產(chǎn)生的干擾。 （ 2）防抖動干擾 電路中需要檢測儲液瓶中液面高度以實現(xiàn)報警，同時需要檢測點滴速度及通過改變 2h 高度實現(xiàn)對點滴速度的控制，所以測量時被測裝置將會移動，當光電傳感器和被測裝置之間不能緊密連接時，檢測到的信號誤差，所以要減小被測裝置移動時產(chǎn)生的抖動干擾?？箍梢姽飧蓴_可以使用在光電傳感器探測頭加遮光罩，或使用脈沖頻率調(diào)制的方法。 液體點滴速度自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 13 （ 1）防止可見光干擾 電路中使用了光電傳感器，在接受到發(fā)送的紅外線的同時，將會接收可見光。 檢測電路中的防干擾 電路中使用光電傳感器檢測點滴速度和警戒值。實際示波器輸出波形如下圖 4－ 6 所示。 電路中比較電平由精密穩(wěn)壓管 LM336 經(jīng)過電位器分壓輸出，脈沖 信號為低頻，故選用低頻電壓比較器 LM339， 可減少高頻噪聲。 N N N Y 測試滴速子程序 比較原速度與目的速度是否相等 目的速度是否大于原速度 提高點滴速度 其他子程序 Y 降低點滴速度 液體點滴速度自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 12 圖 4－ 5 反射檢測點滴速度電路 當?shù)味诽師o液滴落下時，紅外光在滴斗表面發(fā)生全反射，光敏三極管導(dǎo)通，比較器輸出低電平；當?shù)味诽幱幸旱温湎聲r，紅外光在穿過點滴時有散射現(xiàn)象發(fā)生，光敏三極管只能接收到微弱的光信號，光敏三極管截止，比較器輸出高電平。當發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光大部分被光敏三極管接收時，接收端光敏三極管導(dǎo)通；光敏三極管接收到的反射紅外信號微弱時，接收端光敏三極管截止。當 Q7=1 時， S1為 0，使之成為S1S0=01 的串入右移工作方式，當 Q7=0 時， S1=1，有 S1S0=10，則串行送數(shù)結(jié)束，標志著串行輸入的數(shù)據(jù)已轉(zhuǎn)換成并行輸出。方法： N 除以 64H（ 100），商作為百位，余數(shù)除以 0AH（ 10），商作為十位，余數(shù)為個位。 ② 考慮單片機的資源問題， LED 顯示的驅(qū)動信號有單片機的引腳串出提