【正文】 子程序 .......................................... 21 鍵盤顯示子程序 .............................................. 21 5 結(jié)論 ............................................................. 23 6 總結(jié)和體會(huì) ....................................................... 23 7 參考文獻(xiàn) ......................................................... 24 8 附錄 ............................................................. 25 附錄 1 主要元器件清單 ......................................... 25 附錄 2 程序清單 .............................................. 25 附錄 3 系統(tǒng)使用說明 ........................................... 31 附錄 4 系統(tǒng)原理總圖 ........................................... 32 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 7 1 引言： 隨著社會(huì)的發(fā)展，隨著科技的進(jìn)步。 目前醫(yī)院普遍使用的是人工監(jiān)控點(diǎn)滴輸液裝置器，將液體容器掛在一定高度，利用勢(shì)差將液體輸入病人體內(nèi)，用軟管夾對(duì)軟管夾緊和放松控制 滴速，藥物的有無將威脅病人的生命安全，為此醫(yī)護(hù)人員要不定時(shí)的觀察藥物的情況，本設(shè)計(jì)根據(jù)需要設(shè)定液位控制高度，同時(shí)具備報(bào)警、高度顯示等功能，使用了紅外對(duì)射傳感器，使其具有與液面不接觸的特點(diǎn)，可用于有毒、腐蝕性液體液位的控制，簡(jiǎn)單、方便、安全、具有較高的使用價(jià)值。 （ 2）通過改變吊瓶高度，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(shí)間≤ 3min（從改變?cè)O(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）。 所以，本設(shè)計(jì)通過光學(xué)元件測(cè)定點(diǎn)滴速度，并通過步進(jìn)電機(jī)調(diào)整輸液瓶高度，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。 通過傳感系統(tǒng)來確定點(diǎn)滴速度和對(duì)液位警戒線的檢測(cè) 。 所以對(duì)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控的研究十分有意義。首先通過液位傳感器檢測(cè)信號(hào)，然后將檢測(cè)到的信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行處理，通過數(shù)碼管，將床位信息顯示在監(jiān)控室，然后由護(hù)理人員對(duì)具體情況進(jìn)行處理。系統(tǒng)的基本框圖如圖 所示。所以我們考慮利用 89C52單片機(jī)作為核心控制部分來構(gòu)成題目所要求的系統(tǒng)。在輸液器的漏斗外圍繞線圈作為敏感元件。此方案測(cè)量精度比較高，但是外圍電路比較復(fù)雜。采用斷續(xù)式的工作方式，在點(diǎn)滴落下時(shí)阻擋了接收管接收紅外線，產(chǎn)生高電平的脈沖信號(hào)。紅外傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，質(zhì)量輕，安裝在滴斗上較簡(jiǎn)單；對(duì)輔助電路要求少，在近距可以用直流發(fā)射，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。 （ 2） 儲(chǔ)液檢測(cè)電路 題目要求是在儲(chǔ)液瓶中的液位低于 2～ 3cm 時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。檢測(cè)液位有多種方法。根據(jù)該接收管收到的光強(qiáng)的大小來判斷液位是否達(dá)到警戒水位。利用稱重傳感器檢測(cè)總質(zhì)量，并與實(shí)際測(cè)量中當(dāng)液體液面達(dá)到設(shè)定位置時(shí)的總質(zhì)量相比較，根據(jù)液體體積與質(zhì)量的關(guān)系，當(dāng)測(cè)量總質(zhì)量與設(shè)定值相等時(shí)發(fā)出報(bào)警。在瓶壁上用兩塊薄金屬箔包裹構(gòu)造出一個(gè)電容。此數(shù)據(jù)可以由實(shí)驗(yàn)中得出。由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)儲(chǔ)液瓶使儲(chǔ)液瓶上升或下降改變滴斗到受液瓶的高度 H2，從而調(diào)節(jié)點(diǎn)滴速度。 方案 二：通過控制滴速夾的松緊來控制點(diǎn)滴的速度。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路 : 方案一 : 采用直流電機(jī)。轉(zhuǎn)矩小、 無抱死功能，如果要求準(zhǔn)確停在一個(gè)位置，其閉環(huán)算法較復(fù)雜。 步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)。用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，不再需要數(shù) / 模轉(zhuǎn)換，具有快速啟/ 停能力，可在一剎那間實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或停止，且步距角降低小，延時(shí)短，定位準(zhǔn)確，精度高，可操作性強(qiáng)。滴速的設(shè)定值與調(diào)整值都可以在鍵盤上顯示。液晶顯示屏（ LCD）具有功耗小、輕薄短小無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。按鍵采用單列五按鍵。同時(shí)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。 （ 2）儲(chǔ)液檢測(cè)電路仍然采納紅外對(duì)管發(fā)射接收裝置。 （ 4）鍵盤控制及顯示用的是矩陣式鍵盤和五位七段數(shù)碼管。系統(tǒng)可以分為傳感器檢測(cè)部分和控制部分。傳感器檢測(cè)電路包括 2 個(gè)單元電路：點(diǎn)滴速度測(cè)量電路、儲(chǔ)液檢測(cè)電路。開控制部分主要包括 3 個(gè)電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路、電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示電路。 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 12 圖 點(diǎn)滴速度測(cè)量電路 根 據(jù)光學(xué)折射原理 ,光線在穿透密度不同的介質(zhì)時(shí) ,在交界面將產(chǎn)生反射與折射。 儲(chǔ)液檢測(cè)電路 儲(chǔ)液檢測(cè)電路圖仍然是和點(diǎn)滴速度測(cè)量電路一樣，只是所接單片機(jī)的接口不同。 該電路圖的原理和點(diǎn)滴速度檢測(cè)電路的原理是一樣的。 其報(bào)警信號(hào)也是由儲(chǔ)液信號(hào)來決定的。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 12 S e p 20 10 S h e e t o f F il e : D : \我的文檔 \ M y D e s i g n. dd b D r a w n B y:R122 0R247R322 0R447G1G2+ 5V + 5V+ 5V + 5VV C C V C C計(jì)數(shù)脈沖輸出N O R 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 13 圖 3 . 鍵盤控制電路 由于本系統(tǒng) 中采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)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(dòng)器。數(shù)碼管采用共陰極，由于 AT89C52 單片機(jī)每個(gè) I/O 的拉電流只 有 1— 2mA。 圖 顯示電路圖 點(diǎn)滴速度控制電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)將點(diǎn)滴速度采集信號(hào)和儲(chǔ)液信號(hào)進(jìn)行處理后，在相應(yīng)的單片機(jī)的 I/O控制口輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行精確的控制。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路就如圖 示。整個(gè)的電路可以分為兩級(jí) ：第一級(jí)接單片機(jī)的 I/O 口，用射級(jí)跟隨電路加大電流的驅(qū)動(dòng)能力；第三級(jí)才是驅(qū)動(dòng)電路。本電路采用的是 H 型的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng) 為高電平時(shí)， Q5 導(dǎo)通， Q3， Q7導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為 +5V，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) 為高電平時(shí)， Q6 導(dǎo)通， Q4， Q8 導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為5V，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 在電動(dòng)機(jī)上安裝一個(gè)連桿，連桿的另一頭接 S1 開關(guān)，每當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，四 S1 開關(guān)閉合一次，則通過單片機(jī)的 口就可以送入一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)。圖 所示的電路為電動(dòng)機(jī)的速度采集電路。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號(hào)。本次設(shè)計(jì)選用內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 RST 引腳 是復(fù)位信號(hào)的輸入端。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào) (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如 圖 （ a）所示。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 18 (a)上電復(fù)位 (b)按鍵電平復(fù)位 (c)按鍵脈沖復(fù)位 圖 (a)(b)(c)復(fù)位電路 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期。 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) 主程序構(gòu)成無限循環(huán)，主要完成單片機(jī)初始化， 關(guān) 中斷，菜單顯示內(nèi)容初始化，按鍵掃描 ，電機(jī)運(yùn)行，計(jì)時(shí) 等功能。經(jīng)過光電傳感器采集，后由施密特觸發(fā)器整形，輸出到單片機(jī)的端口送入單片機(jī)內(nèi)部。 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 20 開始滴速檢測(cè)讀出6秒內(nèi)液速度送數(shù)目到BUFER,累加得到滴速 圖 檢測(cè)點(diǎn)滴速度子程序 儲(chǔ)液檢測(cè)子程序 本程序主要是用于測(cè)量?jī)?chǔ)液瓶?jī)?nèi)部的液位高度的，當(dāng)液位低于 2～ 3cm 時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其儲(chǔ)液子程序流程圖如圖 所示。根據(jù)其設(shè)定的速度值與當(dāng)前的點(diǎn)滴的速度的誤差來確定電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，即控制儲(chǔ)液瓶的位置的高低，進(jìn)一步影響下一個(gè) 6 秒內(nèi)的點(diǎn)滴的速度，如此的循環(huán)往復(fù)。 開 始當(dāng) 前 值 與 設(shè) 定值 比 較電 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 儲(chǔ)液 瓶 下 降 ，滴 速 變 低電 機(jī) 維 持 ，滴 速 穩(wěn) 定電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ，儲(chǔ) 液 瓶 上升 ， 滴 速 變快等 于大 于 小 于 圖 點(diǎn)滴速度的電動(dòng)機(jī)控制程序流程圖 鍵盤顯示子程序 鍵盤及顯示字程序主要是用于判斷速度有沒有調(diào)整的動(dòng)向和點(diǎn)滴速度的顯示（包括當(dāng)前值和設(shè)定值）。 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 22 開 始初 始 化數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 化 為B C D 碼 查 表進(jìn) 入 緩 沖 區(qū)判 斷 有 沒有 鍵 盤 的按 下延 時(shí) 子 程 序顯 示繼 續(xù) 掃 描 顯示YN 圖 系統(tǒng)鍵盤顯示子程序