【正文】 2 C 3 G2A 4 G2B 5 G1 6 Y7 7 Y6 9 Y5 10 Y4 11 Y3 12 Y2 13 Y1 14 Y0 15 U? 138 8708 BIC 8708 BIC +5V LED0 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 a b c d e f g dp GND C? 20uF R? 2K GND +5V 8_LED_DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp 1 2 3 4 5 6 7 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 8 L7 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程系畢業(yè)設(shè)計論文 15 RD/、 WR/ 讀、寫選通信號，輸入線，低電平有效； CS/片選； AO：輸入線，區(qū)分信息特性，為 1 表示寫入命令或讀出 8279 狀態(tài)；為 0 時表示傳送的是數(shù)據(jù)； IRQ 中斷請求輸出線，高電平有效； CLK 系統(tǒng)時鐘輸入線； （ 2）與鍵盤接口的引腳有： RL0RL7 回復(fù)輸入線； SL0SL7 用于鍵盤的行掃描輸出線； SHIFT 移位信號輸入線，高電平有效； CNTL/STB 控制 /選通輸入線，高電平有效； （ 3）與顯示器接口的引腳： OUTA0OUTA3 A 組顯示數(shù)據(jù)的段碼輸出線； OUTB0OUTB3 B 組顯示數(shù) 據(jù)的段碼輸出線； BD/ 顯示器熄滅輸出線，低電平有效。 CS、 A0 接 8031 地址線，時鐘信號 CLK 可與 ALE 直接連接，由 8279 設(shè)置適當(dāng)?shù)姆诸l系數(shù)，將其分頻至 100kHZ。 BD信號線可用來控制譯碼器，實現(xiàn)顯示器的消隱。 CNTL 線對地接一鍵作為控制鍵時，可將鍵盤擴充到 256鍵。這樣，鍵盤可擴充到 128 鍵。 SHIFT 作為上下檔控制鍵。此時， 8279 可接 16位顯示器，這是 8279 顯示器的最大配置。 當(dāng)選擇外部譯碼方式時，鍵盤列（行）掃描線由 SL0~SL2 通過 38 譯碼器譯碼提1 2 3 U1A 75451 4 5 6 U1B 75451 R1 D1 BF1 +12V 8 9 10 U1C 75451 11 12 13 U1D 75451 R2 D2 BF2 +12V 1 2 3 U2A 75451 4 5 6 U2B 75451 R3 D3 BF3 +12V 8 9 10 U2C 75451 11 12 13 U2D 75451 R4 D4 BF4 +12V 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程系畢業(yè)設(shè)計論文 14 供（因輸入數(shù)據(jù)格式中只安排了 3 位表示列 （行）號，故只取 SL0~SL2 三位譯碼 ），RL0~RL7 輸入鍵盤行（列）線信號，故此時 8279 可接一個 8*8 的鍵盤。在鍵盤顯示工作方式中， SL0~SL3 輸出鍵盤列掃描和動態(tài)顯示的位掃描信號。 主要是通過鍵盤來設(shè)置點滴速度，顯示器主要用于顯示所測量的點滴速度。 在電機調(diào)速的過程中，如果設(shè)定的點滴速度過快，可能會使輸液瓶上升到支架頂部，則可能拉倒支架，造成危 險，因此，在支架的頂部也安裝一個紅外傳感器，當(dāng)輸液瓶上升到極限時，就發(fā)出報警信號，通知單片機控制電機停轉(zhuǎn)。此方式工作需要換相 8 次，轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)動一個齒距角，所以步進電機的精度比較高，通過調(diào)整脈沖周期可控制步進電機轉(zhuǎn)速。當(dāng)控制 A 相的 P2。單片機的 P2 口分別接電機的 A、 B、 C和 D相，步進電機的驅(qū)動電路如下圖所示： 3 2 1 U1A LM324 R4 R1 R2 R3 VCC OUT OUT Vin Vout Vg 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程系畢業(yè)設(shè)計論文 13 圖 步進電機工作方式 按 A → AB → B → BC → C → CD → D → DA 次序通電為正轉(zhuǎn)，帶動儲液瓶升高；按 D→ DC → C → CB → B → BA→ A→ AD 次序通電為反轉(zhuǎn)，帶動儲液瓶下降。 步進電機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的控制以及控制精度， 并盡量減少設(shè)定速度到穩(wěn)定的時間，必須對反饋信號處理，選擇合適的程序。 單片機的輸出信號是由所測量的點滴速度決定的。 圖 電平放大電路 這樣可以準(zhǔn)確檢測到液面下降到警戒線時的情況，由單片機志向中斷程序，發(fā)出報警信號。如圖 1 所示，當(dāng)液面高度高于設(shè)定高度時，大部分全反射光線不能到達紅外接收管，接收管接收到的紅外線強度較小；如圖 2 所示，當(dāng)液面高度到達設(shè)定高度時，大部分全反射光線可到達紅外接收管，接收管接收到的紅外線強度較大。發(fā)射管限流電阻 R4 去 200 歐，電流約為 20mA，調(diào)節(jié)電位器W2 可調(diào)整門限電壓，以抑制干擾。 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程系畢業(yè)設(shè)計論文 11 第 3 章 硬件設(shè)計 各模塊的硬件設(shè)計 滴速檢測 利用紅外線在液體和空氣中對紅外線折射的不同，通過一組在同一 直線上的紅外發(fā)射接收管，在保持紅外發(fā)射管發(fā)射光光強不變的情況下，檢測紅外接收管接收紅外線的強度，原理圖如下圖所示： 圖 紅外傳感器檢測滴速示意圖 當(dāng)液滴通過時，紅外接收管接收到紅外線光強應(yīng)大于當(dāng)無液滴通過時紅外接收管接收到的紅外線光強。 4） 設(shè)置完畢。 2） 依次輸入 0，表示所設(shè)置的速度。 4） Cancel 鍵功能：刪除當(dāng)前所設(shè)置的數(shù)值。 設(shè)定滴速與鍵盤顯示 在這里，鍵盤顯示用 8279 可編程的接口芯片。由于步進電機的轉(zhuǎn)數(shù)很容易控制，測出轉(zhuǎn)軸直徑就可以知道瓶子經(jīng)過的距離，多次調(diào)節(jié)即可達到設(shè)定的滴速。用經(jīng)驗值和實測值一塊控制電機動作，以最快的速度完成調(diào)節(jié)，精度較高，但測距裝置電路太復(fù)雜，且對于不能嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)速的電機意義不大。更主要問題在于成都工業(yè)學(xué)院 通信工程系畢業(yè)設(shè)計論文 10 一般電動機的電阻很小，當(dāng)電流很大，分壓不僅會降低效率，而且也較難實現(xiàn)。 方案二：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整直流電動機的分壓，從而達到調(diào)整的目的。 這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高。 控制電機及其驅(qū)動 方案一：采用由達林頓管組成的 H 型 PWM 橋式驅(qū)動電路。 方案二：通過電機驅(qū)動控制儲液瓶升高或降低（改變 h2） ,來調(diào)節(jié)點滴的滴速，通過改變出口與儲液瓶處的壓強。 液體點滴速度的控制 根據(jù)題目的要求，有兩個辦法。通過轉(zhuǎn)換電路將紅外線接收光強轉(zhuǎn)換為電壓信號，用比較器與門限電平比較，則可實現(xiàn)液面控制報警。 光線從光密媒質(zhì)射入光疏媒質(zhì)，當(dāng)入射角大于臨界角時，就發(fā)生全反射現(xiàn)象 利用光的折射定律，可以求出各種媒質(zhì)對空氣（或真空）的臨界角．如果用 C 表示臨界角， n 表示媒質(zhì)的折射率，那么，由于空氣對該媒質(zhì)的折射率等于 1/n ，所以 sinC/sin90176。當(dāng)液面高度高于設(shè)定高度時紅外線接收管接收到紅 外線光強應(yīng)小于當(dāng)液面高度低于設(shè)定高度時紅外接收管接收到的紅外線光強，如圖 ： 液面紅外發(fā)射管 紅外接收管液面紅外發(fā)射管 紅外接收管 圖 直射式紅外傳感器檢測示意圖 方案三：采用全反射式紅外線傳感器檢測。 方案二：采用直射式紅外線傳感器檢測。檢測液面高度有很多方法： 方案一：采用電容傳感器測量液位。 液面檢測和報警 題目要求當(dāng)瓶內(nèi)液面降到 2— 3cm 時，能發(fā)出報警信號。這個方案有效簡單，容易實現(xiàn)?？紤]到環(huán)境光干擾主要是直流分量，如果采用帶有交流 分量的調(diào)制信號，則可以大幅度減少外界干擾。采用斷續(xù)式工作方式，在點滴落下時阻擋了接收管接收紅外線，產(chǎn)生高電平的脈沖信號。但由于超聲波裝置的調(diào)試麻煩，一般的超聲波傳感器相對液體體積太大 ，即使液滴垂直落下，所能阻擋的超聲波信號也有限，使得接收到的電信號極其微弱，受外界干擾太大；而且滴斗壁對超聲波的反映較強，使信號穿透滴斗在另一邊接收比較困難，要保證信號強度需要較高電壓，這對病人以及醫(yī)護人員的操作也會造成一定的危險。當(dāng)點滴落下經(jīng)過傳感器之間時，擋住接收頭接收信號，將產(chǎn)生一個低電平的脈沖信號，在接收頭接收解調(diào)，用施密特觸發(fā)器檢出該信號，送單片機計數(shù)一次。在滴斗的外壁上固定對超聲波發(fā)射和接收的傳感器，用 39。在圓環(huán)上引出信號，用高阻抗放大器放大處理，再整形成方波脈沖輸入單片機計數(shù)，如圖 ： 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程系畢業(yè)設(shè)計論文 7 圖 脈沖整形電路 用 這種方法得到的信號極弱，需要對外界干擾進行屏蔽才能捕獲，而且對放大器的要求也比較高，一般情況下很難實現(xiàn)。10pF 圖 內(nèi)部振蕩電路 點滴速度測量 對點滴速度的檢測大致原理是記錄在一段時間內(nèi)滴下的野地數(shù)量，用單片機定時器計時，這樣關(guān)鍵是要對落下的野地準(zhǔn)確計數(shù)，可以考慮到以下幾種方案： 方案一：利用點滴液體的極性，在運動時會引起周圍電磁場的變化。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 石英晶體時： C1， C2＝ 30pF177。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE／ PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 178。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 178。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時 可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 178。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉 電阻的 8 位雙向 I／ O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在 FIash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“1” 可作為高阻抗輸入端用。GND ：地 178。 178?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 低功耗 空閑和掉電模式 ： AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I／ O 口線，兩個 16 位定時／計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。6 個中斷源 178。32 個可編程 I／ O 口線 178。128179。 全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz 178。4k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 178。 ： 178。 系統(tǒng)總體模塊圖 根據(jù)題目的要求，我們可將液體點滴速度監(jiān)控裝置的主要功能歸納為以下幾個方