【正文】 ,故推廣應用比較方便。 設計方案總體結構 本次設計采用光電檢測與單片機控制，通過 PTR8000 模塊無線傳輸實現(xiàn)對病人輸液過程的控制。 （ 2） 從站，由單片機系統(tǒng)組成，對一個特定的輸液過程進行控制 。 如以下圖 1 所示： 圖 1 從站框架圖 單 片 機 滴速控制模塊 顯示模塊 聲光報警模塊 滴位檢測模塊 鍵盤模塊 PTR8000 模塊 上 位 機 泰山學院本科畢業(yè)設計 6 數(shù)碼管顯示 按鈕 圖 2 控制面板 方案論證與比較 控制方案選擇 方案一 :可以 采用的是模擬控制方案 ,最突出的優(yōu)點是價格低廉而且簡單容易操作 ,但是最大的缺點是精度比較低 ,不易于功能的擴展。這種方案使系統(tǒng)中需要的鍵盤的設定和動態(tài)顯示滴速等功能顯示比較方便，并且可以實現(xiàn)主站與從站之間的通信。 因此 ,本系統(tǒng)采用第二種方案。 伺服電機可以接收電信號，然后轉換成轉動軸上的角速度與角位移 。 但是就伺服電機的使用情況來說，多數(shù)是在低的轉動慣量、高的啟動轉矩和大轉矩的系統(tǒng)里。 方案二 ： 直流電機。轉矩小、沒有抱死功能，如果要求準確地停在一個位置，其閉環(huán)算法太復雜。 步進電機主要是把電脈沖信號轉換成輸出軸的轉角或轉速 ， 容易開啟停止、正反轉及變速 ,動態(tài)響應快 [7]。步進電機每輸入一個脈沖信號，轉子就會轉過一個角度，步進電機會輸出特定的角位移或者線位移，其與輸入脈沖數(shù)成正比例，步進電機的轉速也與脈沖頻率成正比例關系。其具有了快速的啟／停能力，可以在一剎那實現(xiàn)啟停動作，并且其步距角的降低較小，延時短，定位準確，精度高，可操作性較強。 步進電動機的選型 機電一體化 的產品 關鍵部件之一 就是步進電動機，一般 被用作定位 的 控制和定速 的 控制。 在 選擇步進電 動 機 的 時 候，最 先要保證 的是 步進電 動 機的輸出功率 必須要 大于負載所需 要的功率。在實際 的工作進程中，各個頻率下 負載 的 力矩應該 在矩頻特性曲線的范圍 。 Y系列三相異步電動機一般用 在 鼠籠型異步電動機基本系列，全國統(tǒng)一設計。產品可以和國內外各類機械設備配套。 泰山學院本科畢業(yè)設計 8 根據(jù)一般情況選擇 Y80132?，F(xiàn)有的有線通信都是將線纜埋藏在地下 ， 這樣就會存在線路腐化、遭到侵蝕 的問題， 容易影響到通信的質量。以下為 PTR8000 無線數(shù)傳模塊 的好處： 目前國內外已經開發(fā)出種類齊全的甚高頻（ VHF）無線數(shù)傳模塊，以工作于433MHz 和 為多。 其顯著特點是： ? 通信距離 100～ 300 米 (433MHz), 10～ 40 米 () ? 所需外圍元件少，設計方便 泰山學院本科畢業(yè)設計 9 ? 工作于國際開放的 ISM 頻段，無需向專業(yè)部門申請使用許可 ? 作為無線技術方案，它省卻了鋪設傳輸連接線的麻煩，而且升級和增加新的設備非常方便 ， 低功耗 ? nRF905 的工作電壓范圍為 ～ ，其電流消耗很低，發(fā)射電流約為11mA(10dB 輸出 )，接收電流約為 ，待機電流為 2μ A 采用低價格的單 片機和無線收發(fā)模塊相結合來構建無線通信系統(tǒng)具有以下優(yōu)點 : ? nRF905 作為短距離單片式無線收發(fā)芯片具有低功耗、抗干擾性強、傳輸速率相對較快的特點 。 ? 可應用于數(shù)據(jù) 采集、無線抄表、門禁系統(tǒng)、 機器人控制等領域，因此具有廣闊的市場空間和發(fā)展?jié)摿?。壓力傳感器主要是利用壓力的效應而造成的 ， 在輸液瓶的下方加一個壓力傳感器 ,通過壓力的大小的變化情況來判斷是不是有液滴滴下 ， 壓力傳感器的價格低廉、抗干擾的能 力突出而且使用壽命也長。 方案二 :用可見光二極管和光敏三極管共同組成的傳感器來測量 [3][4]。 方案三 :脈沖調制的紅外 傳感器。近幾十年來 ， 紅外傳感器價格合適、性能優(yōu)良，正逐步得到了廣大的電子愛好者的喜愛 ， 在工農業(yè)、醫(yī)療等各大行業(yè)中得到廣泛的應用。 泰山學院本科畢業(yè)設計 10 3 硬件設計 主站負責協(xié)調和控制整個系統(tǒng)的工作，實現(xiàn)接收從輸液監(jiān)控儀發(fā)送的數(shù)據(jù)并對其進行分析和處理。 PC 機負責對輸液過程的監(jiān)控和對輸液數(shù)據(jù)的管理，無線PTR8000 模塊 將 PC 機擴展成了可以接收無線信號 的裝置，并對各個輸液的監(jiān)控儀進行了通信調度 ，并把接收數(shù)據(jù)傳輸?shù)?PC 機，然后 PC機進行相應的處理。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行綜合確定 ,智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)可分為軟件設計、硬件設計兩大部分 ,硬件設計主要包括用在病人端的發(fā)送板和用在護士端 的接收板 ,軟件設計包括下位機及在護士端的上位機軟件程序兩大部分。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指MCU MCU MCU MCU MCU MCU PTR8000 PTR8000 PTR8000 從站 PTR8000 主站 MCU PC機 泰山學院本科畢業(yè)設計 11 令和引腳完全兼容。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用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、 串口、中斷繼續(xù)工作。 主要 的功能如下 ： 8k 可反復擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 32個雙向 I/O 口 256x8bit 內部 RAM 時鐘頻率 033MHz 2個外部中斷源 2 個外部中斷源 3 級加密位 看門狗（ WDT）電路 軟件設置空閑和 省電功能 以下圖 5 為引腳圖： 泰山學院本科畢業(yè)設計 12 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 8 9 S 5 2 圖 5 AT89S52的引腳圖 因為內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 作為下位機的微處理器。當作輸出口用時，每位可以驅動8個 TTL 型的邏輯電平。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。在我們用 flash 進行編程時， 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。 P1口： P1 端口是雙向的 有 內置的上拉電阻 8位 I/O 口， P1口上的輸出 端的 緩沖器可以 同時 驅動四個 TTL型的邏輯電平進行工作。 當 作為輸入使用時，在內部電阻 作用下 外部被放 低的引腳，將會輸出 IIL 型電流。當我們對 flash 校驗 和編程 的時候， P1 端口會接到 低 8 位的地址字節(jié)。當我們對 P2 端口寫入 “ 1”的時候，其內部的上拉電阻就會把端口拉高，此時就當作輸入口來使用了。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。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 鎖存器中的內容。 P3 口： P3 是雙向的具有內部的上拉電阻的 8 位的 I/O 端口， P3 上的輸出緩沖器可以驅動四個 TTL 型的邏輯電平工作。當其當作輸入口使用時，在外部被拉低的引腳在內部電阻的作用下，將會輸出 IIL 型電流。另外，在我們進行 flash 編程驗的時候， P3端口也會接收控制信號。實際上，一個按鍵就是一個起作用的開關元件。我們知道按鍵按其結構原理來分成兩類，一類為觸點式的開關按鍵 [14]，比如機械式的開關、導電橡膠式的開關等；一類為無觸點的開關按鍵，比如電氣式的按鍵，磁感應的泰山學院本科畢業(yè)設計 15 按鍵等。因此在微機系統(tǒng)里最常用的是觸點式的開關按鍵，本文設計的系統(tǒng)也 不例外。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。全編碼式鍵盤可以通過硬件邏輯來提供與鍵相對應的編碼，另外還具有去除抖動與多、竄鍵保護的電路，這類鍵盤的使用較方便，但是需要的硬件較多，價格也較貴，一般的以單片機為核心的應用系統(tǒng)就很少采用。其經濟性強，廣泛地應用在單片機的系統(tǒng)中 [15]，本 文所設計的系統(tǒng)便是如此。就是說，它可以提供標準 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。開關機械特性會直接影響抖動時間，一般是 5 10ms。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。當鍵數(shù)少時，可以采 用硬件除抖， 當檢測到了該鍵被釋放后， 在去按另外的按鍵。 （ 2） 具有固定可靠 邏輯方面的處理方 法。 （ 3）準確無誤地輸出按鍵的值（或 者鍵號），來 達到跳轉指令的要求。列線應分別連接在按鍵開關兩端，行線要由上拉的電阻接在 +5V 上。 這就是來識別按鍵是否按下的關鍵。 數(shù)碼顯示電路 按照相關的規(guī)定，輸液時液速的正常范圍應該是每分鐘 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 驅動共陰數(shù)碼管。這樣 數(shù)據(jù) 便可 通過兩輸入端 （ DSA 或 DSB）之一 進行 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)。 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。當有液滴滴下時 ,就 開始顯示：一方面可以方便護士在給病人輸液時調節(jié)藥液滴速 ,這樣就 防止了只憑經驗來調速，造成調速不準的醫(yī)療隱患 。 以下圖 8 為顯示電路圖： 泰山學院本科畢業(yè)設計 16 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 89S 52abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 3D P Y _7 S E G _D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 2D P Y _7 S E G _D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 1D P Y _7 S E G _D PC L R9C L K8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13M C 74H C 164C L R9C L K8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13M C 74H C 164C L R9C L K8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13M C 74H C 164 圖 8 數(shù)碼管顯示電路 聲光報警電路 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 及時地通知護士，讓她盡快地拔針 ,避免造成血液的回流現(xiàn)象 ,產生 危害病的人 體健康事故。 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