【正文】 ............................................15 程序設(shè)計 .......................................................19第 1 章 緒論 引 言目前大小醫(yī)院中所使用的靜脈輸液器都是懸掛在病人的上首才能輸液，輸液速度難以準(zhǔn)確限制，這對特護(hù)病人和對輸液速度有較嚴(yán)格的病人是不方便的。所以如果有液體點(diǎn)滴裝置，必將深受醫(yī)務(wù)人員和病人的歡迎。所以對液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控的研究十分有意義。一塊單片機(jī)芯片就是一臺計算機(jī)。使起具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，因此在各個領(lǐng)域中都得到的迅猛的發(fā)展。 單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)單片機(jī)通常由 CPU、存儲器（包括 RAM 和 ROM） 、I/O 接口、定時/計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能部件通過內(nèi)部總線相互連接起來。圖 11 單片機(jī)典型結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域由于單片機(jī)具有上述顯著特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域無所不至，無論是工業(yè)部門，民用部門乃至事業(yè)部門，到處都有它的攝影。在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；（2）在機(jī)電一體化中的應(yīng)用。如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、尖端武器、機(jī)器人系統(tǒng)等各種實時控制系統(tǒng)；（4）在人類生活中的應(yīng)用。單片機(jī)除以上各方面的應(yīng)用之外，它還廣泛應(yīng)用于辦公自動化領(lǐng)域、商業(yè)營銷領(lǐng)域、汽車及通信系統(tǒng)、計算機(jī)外部設(shè)備、模糊控制等各領(lǐng)域中。同時還提供了多機(jī)通訊功能的串行 I/O 口，具有多級中斷處理，16 位的定時/計數(shù)器，片內(nèi)的 RAM 和 ROM 容量增大，有的片內(nèi)還帶有 A/D 轉(zhuǎn)換接口。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)就是利用單片機(jī)位某目的而設(shè)計的單片機(jī)專用系統(tǒng)。硬件和軟件只有緊密相結(jié)合，協(xié)調(diào)一致，才能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)點(diǎn)滴的研究意義及發(fā)展方向 單片機(jī)的發(fā)展前景頗為廣闊，在各個領(lǐng)域中都用到了單片機(jī)控制，如；工業(yè)控制，交通控制，信息方面等，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們在各方面都采用了自動控制取代人工控制，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)療的安全和醫(yī)療水平的提高都離不開科學(xué)技術(shù)，把高科技應(yīng)用到醫(yī)療事業(yè)上是對醫(yī)療事業(yè)的一大促進(jìn)與補(bǔ)充。醫(yī)院對病人進(jìn)行輸液治療過程中，需要根據(jù)輸液的藥物和患者的病情選擇,醫(yī)院的護(hù)士站要管理整個科室所有的患者,患者人數(shù)多,治療護(hù)理忙,管理困難。該系統(tǒng)可實時監(jiān)控各個病床的點(diǎn)滴情況。同時,可以實現(xiàn)患者藥液接近滴完或液滴滴速過慢時的提醒。智能化是當(dāng)前和今后醫(yī)療衛(wèi)生技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，重點(diǎn)，是 21 世紀(jì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的制高點(diǎn)。單個單片機(jī)在這些應(yīng)用場合往往僅負(fù)責(zé)某一個點(diǎn)或某個子系統(tǒng)的控制，對整個系統(tǒng)中各點(diǎn)的監(jiān)測或各個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制則由一個功能更強(qiáng)的中央處理器如 PC 機(jī)來完成。在要求響應(yīng)速度快，實時性強(qiáng)，控制量多的應(yīng)用場合（如機(jī)器人控制） ，單個單片機(jī)難以勝任，此時雖然也可以選用高速微處理器如 DSP 等，但綜合考慮性能價格比和開發(fā)的難易程度，多單片機(jī)系統(tǒng)往往是一種合適的選擇。但是這些產(chǎn)品在國內(nèi)只有一些大型醫(yī)院引進(jìn)，因其價格昂主要用于危重病人。不過總體來說，種類較少，性能也需改進(jìn)。第 2 章 系統(tǒng)基本總體設(shè)計 設(shè)計要求設(shè)計并制作一個液體點(diǎn)滴速度監(jiān)測與控制裝置。（2）通過改變 H2 控制點(diǎn)滴速度，也可以通過控制輸液軟管夾頭的松緊等其他方式來控制點(diǎn)滴速度。10%177。（3）調(diào)整時間≤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） 。 發(fā)揮部分設(shè)計并制作一個有主站控制 16 個從站的有線監(jiān)控系統(tǒng)。（1）主站功能：具有定點(diǎn)和巡回檢測兩種方式。b．在巡回檢測時，主站能任意設(shè)定要查詢的從站數(shù)量、從站號和各個從站的點(diǎn)滴速度。（2）從站功能：a．能夠輸出從站號、點(diǎn)滴速度和報警信號；從站號和點(diǎn)滴速度可以任意設(shè)定。c．對異常情況進(jìn)行報警。（4）其他。（2）儲液瓶用醫(yī)用 250ml 注射頁玻璃瓶（瓶中為無色透明液體） 。（4）點(diǎn)滴器采用針柄顏色為深藍(lán)色的醫(yī)用一次性輸液器（滴管滴出 20 點(diǎn)水相當(dāng)與 1ml177。（6）滴速夾在測試開始后不允許調(diào)節(jié)。 . 系統(tǒng)各個模塊的選擇與論證（1） 點(diǎn)滴速度測量方案一：采用電感式傳感器測量點(diǎn)滴速度。當(dāng)液滴滴下是電感量發(fā)生變化，通過 LC 振蕩電路后輸出變化的頻率值，經(jīng)過 F/V 變換電路及電壓比較后輸出 TTL 電平信號來檢測點(diǎn)滴速度。方案二：采用超聲波傳感器。8KHZ 的脈沖調(diào)制發(fā)射，發(fā)射和接收頭對稱放置在滴斗兩側(cè)，讓兩者正對放置。這樣也是建立液滴與電脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)點(diǎn)滴計數(shù)。方案三：采用紅外發(fā)射接收管作為傳感器來檢測點(diǎn)滴。由于紅外對管的發(fā)射口直徑較小，單光束發(fā)射，液體相對紅外裝置正交落下時，產(chǎn)生的信號很強(qiáng)，很容易檢測處理。同時，紅外傳感器有很多優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，質(zhì)量輕，安裝在滴斗上較簡單，對輔助電路要求少，在近距離可以直接用直流發(fā)射，電路簡單，性能穩(wěn)定。故采用方案三，采用脈沖調(diào)制的紅外對管發(fā)射接收來檢測滴速。方案二：通過電機(jī)驅(qū)動控制儲液瓶升高或降低（改變 h2）,來調(diào)節(jié)點(diǎn)滴的滴速，通過改變出口與儲液瓶處的壓強(qiáng)。方案一：采用直流電機(jī)。方案三：采用伺服電機(jī)，在高起動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的系統(tǒng)中經(jīng)常使用。轉(zhuǎn)矩小、無抱死功能，如果要求準(zhǔn)確停在一個位置，其閉環(huán)算法較復(fù)雜。這些電動機(jī)的工作原理，一般與普通的異步電動機(jī)和直流電動機(jī)的基本原理近似，但是它們在性能、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝上各有其特殊性，多用于自動控制過程中。步進(jìn)電機(jī)是工業(yè)過程控制及儀表中的主要控制元件之一。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進(jìn)角）。步進(jìn)電機(jī)控制算法的選擇直接影響到系統(tǒng)的性能和技術(shù)指標(biāo)，在本系統(tǒng)的設(shè)計中起著關(guān) 。較為可行的方案有： 方案一：采用模糊控制。 有較大滯后特性的被控對象。 方案二：采用 PI 控制。 方案三：采用模糊控制與 PI 控制結(jié)合的算法。（3） 鍵盤顯示單元根據(jù)題目條件，滴速的大小要由人工設(shè)定的。對于其顯示有以下的兩種方案：方案一：采用液晶顯示屏和通用矩陣鍵盤。但由于只需顯示三位溫度值，信息量比較少，且由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器資源占用較多，其成本也偏高。按鍵采用單列三按鍵。同時數(shù)碼管采用 BCD 編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。系統(tǒng)的基本框圖如圖31 所示。系統(tǒng)可以分為傳感器檢測部分和控制部分。傳感器檢測電路包括 2 個單元電路：點(diǎn)滴速度測量電路、儲液檢測電路。開控制部分主要包括 3 個電路：單片機(jī)控制電路、電動機(jī)的驅(qū)動電路、數(shù)碼管的動態(tài)顯示電路。圖 32 點(diǎn)滴速度測量電路由電路圖可以看到，接收管與發(fā)射管正相對，無液滴滴下時，接收管收到信號，輸出低電平；有液滴滴下時，下落的水滴對紅外光有較強(qiáng)的漫反射、吸收及一定的發(fā)散作用，導(dǎo)致接收光強(qiáng)的較大改變，接收管不能收到較強(qiáng)的信號，產(chǎn)生一個較長的脈動，但是波形不是太好，需要經(jīng)過一級施密特觸發(fā)器整形，輸出一個正向的脈沖信號送給單片機(jī)中斷口，據(jù)此就可以正確的測出液滴的滴數(shù)，即點(diǎn)滴的速度（滴/分） 。圖 33 所示的電路為電動機(jī)的速度采集電路。在單位時間內(nèi)觀察計數(shù)值即可的到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。電動機(jī)驅(qū)動電路就如圖 34 示。整個的電路可以分為兩級：第一級接單片機(jī)的 I/O 口，用射級跟隨電路加大電流的驅(qū)動能力；第三級才是驅(qū)動電路。圖 34 電動機(jī)驅(qū)動電路本電路采用的是 H 型的開關(guān)驅(qū)動電路。當(dāng) 為高電平時，Q5 導(dǎo)通，Q3，Q7 導(dǎo)通，電動機(jī)兩端的電壓為+5V，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) 為高電平時，Q6 導(dǎo)通，Q4，Q8 導(dǎo)通，電動機(jī)兩端的電壓為5V，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。 鍵盤顯示電路由于本系統(tǒng)中采用動態(tài)顯示方式驅(qū)動 3 個七段數(shù)碼管，來顯示點(diǎn)滴的速度。所以在位碼和段碼都加上了反向驅(qū)動器。每按上調(diào)和下調(diào)鍵，設(shè)定速度值增 1 減 1。另 RESET 接上電復(fù)位按鍵。具體流程圖如圖 41 所示：Y NYY開 始顯示 READY有鍵按下設(shè)定鍵?N是否有報警 ？Y