1、摘要在人工點(diǎn)滴輸液方式中，對輸液速度的測量和控制很不方便，基于此，提出一種新型智能輸液速度測控裝置。該裝置采用紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測并顯示液體的點(diǎn)滴速度、用鍵盤設(shè)定點(diǎn)滴速度和對異常情況進(jìn)行聲光報(bào)警等功能。本系統(tǒng)采用紅外光電傳感器檢測液位信號,通過硬件濾波和保護(hù)裝置消除雜散光干擾，實(shí)現(xiàn)輸液速度的計(jì)算和顯示。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、操作簡便,在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：輸液速度；自動(dòng)控制；單片機(jī)；報(bào)警Abstract To overcome the shortages of fluid measurement and speed control of transfusio

2、n in the therapy,an intelli-gent speed control system for transfusion is presentThe device is the use of infrared photoelectric sensor to achievethe measurement of droplet and the liquid level，and use a total collector capacitance amplifier circuit，filtering circultand hysteresis comparision circuit

3、 in order to realize signal processingThe system is able to achieve the fluid speed of calculation and displayAs well as forced alarm at the process of transfusion and automatic alarm at the end of transfusionThe main structure is of character novel design and small size easy to operate. the system

4、has the following advantages,such as less power consumption and safe and reliable usageKey words：infusion rate；Auto-detection and auto-control；single-chip microcomputer；alarm目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 國內(nèi)外智能點(diǎn)滴輸液控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11.2 本設(shè)計(jì)所要完成的主要工作1第2章 系統(tǒng)硬件方案的設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)硬件組成32.2 系統(tǒng)部分硬件分析32.3 系統(tǒng)組成模塊分析72.4 滴速檢測模塊72.

5、4.1 液滴探測原理72.4.2 液滴滴速檢測電路92.5 液面檢測112.6 鍵盤及顯示模塊112.7 步進(jìn)電機(jī)控制模塊142.7.1 步進(jìn)電機(jī)控制電路142.7.2 電機(jī)控制的執(zhí)行結(jié)構(gòu)152.7.3 系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度162.8 報(bào)警電路16第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)183.1 軟件總體設(shè)計(jì)183.1.1 軟件計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)183.2 軟件各模塊的設(shè)計(jì)193.2.1 鍵盤識(shí)別及掃描模塊193.2.2 點(diǎn)滴速度檢測模塊203.2.3 報(bào)警模塊213.2.4 步進(jìn)電機(jī)控制模塊21第4章 結(jié)論23參考文獻(xiàn)24結(jié)束語25致謝26附錄 程序清單27附錄 鍵盤及顯示電路控制圖35- 27 -第1章 緒論1.

6、1 國內(nèi)外智能點(diǎn)滴輸液控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀國外對智能型輸液裝置的研制較早，如日本、美國和德國等國家上世紀(jì)80年代末就進(jìn)行了智能型輸液裝置的研制，現(xiàn)在市場上流行的大多是國外產(chǎn)品，類型多樣，性能較好，如日本JMS株式會(huì)社的OT-601型輸液泵(控制精度為10)和SP-500型注射泵，美國、德國、以色列等國家也有性能較好的產(chǎn)品。國內(nèi)對輸液裝置的研制起步較晚，大都在90年代中期開始研究，市場上也有一些國產(chǎn)輸液裝置，如北京科力豐高科技發(fā)展有限責(zé)任公司的ZNB系列產(chǎn)品，深圳康福特公司也有輸液裝置產(chǎn)品。不過總體來說，種類較少，性能也需改進(jìn)。實(shí)際上，十幾年前我國就已開始引進(jìn)國外的輸液泵一種多功能輸液控制器，它可

7、以精確地控制輸液速度，并實(shí)現(xiàn)輸液阻塞、氣泡混入和輸液完成報(bào)警。毫無疑問，這是一種很好的輸液管理器械，但因其成本較高及使用不便等因素，僅在大中型醫(yī)院有少量應(yīng)用。當(dāng)然目前國內(nèi)已有同類產(chǎn)品出現(xiàn)，但因其功能也是側(cè)重于精確輸液控制，加上依然不菲的價(jià)格，所以也只能是和進(jìn)口輸液泵爭一點(diǎn)市場份額，而未能在各級醫(yī)院大面積的普及推廣。由于精確輸液只對少數(shù)特殊病人和特殊藥品才具有實(shí)際意義，而且規(guī)范操作下，輸液阻塞、氣泡混入是可以避免的，因此，在輸液過程中，輸液完成報(bào)警問題就成為人們最為關(guān)注的問題，以至輸液報(bào)警器的研制成了近幾年來的一個(gè)熱門課題。根據(jù)近期對國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利信息的查詢，目前已有67種輸液完成報(bào)警器專利

8、技術(shù)，但由于各專利技術(shù)或多或少都存在著這樣或那樣的缺陷，諸如安全性、可靠性、成本及操作方便程度等問題，致使真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的專利并不多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前僅有北京、西安、廣州、山東菏澤等地區(qū)推出了該類產(chǎn)品，轉(zhuǎn)化率不足專利技術(shù)的1/10，而且臨床應(yīng)用推廣情況不太理想，其原因可能就與客戶對這些技術(shù)或產(chǎn)品本身的安全性、可靠性、操作的方便與否以及價(jià)格等因素的認(rèn)可有關(guān)。作為一種醫(yī)療器械，安全性、可靠性是基礎(chǔ)，作為一種只有普及到每一位輸液病人才有實(shí)際意義的產(chǎn)品，使用方便和足夠低的價(jià)格又是一種基本要求，所以，這種產(chǎn)品即便安全性、可靠性得到了充分保證，但如果沒有簡便的操作和足夠低的價(jià)格作支撐，要想順利推廣是不可

9、能的。1.2 本設(shè)計(jì)所要完成的主要工作本輸液速度自動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)多種功能,具體如下：1.可對輸液速度進(jìn)行精確的實(shí)時(shí)檢測和顯示；2.當(dāng)輸液速度與設(shè)定速度不相等時(shí)，該裝置能通過步進(jìn)電機(jī)的控制對輸液速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；3.當(dāng)液位過低、電機(jī)進(jìn)夾瑣死、電機(jī)退夾瑣死和鍵盤操作不規(guī)范時(shí)可發(fā)出報(bào)警。第2章 系統(tǒng)硬件方案的設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件組成根據(jù)裝置功能要求,本裝置主要分成三大部分。輸入部分包含儲(chǔ)液瓶液面高度的檢測電路(固定在儲(chǔ)液瓶警戒位處監(jiān)測儲(chǔ)液瓶內(nèi)液面的高度),液體點(diǎn)滴速度的檢測電路(固定在滴斗處檢測點(diǎn)滴速度)；鍵盤輸入電路(液體的種類,設(shè)定滴數(shù)的輸入)；控制部分選擇了英特爾公司的MCS-51系列單片

10、機(jī)中基本的產(chǎn)品80C52；輸出部分包含儲(chǔ)液瓶液面報(bào)警電路(包含聲光兩種報(bào)警),步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,數(shù)碼管顯示電路(8個(gè)數(shù)碼管,分別顯示液體的種類,設(shè)定點(diǎn)滴速度(滴/min)和實(shí)際點(diǎn)滴速度(滴/min)，組成框圖如圖2.1所示。驅(qū)動(dòng)控制單片機(jī)控制系統(tǒng)80C52輸液軟管步進(jìn)電機(jī)鍵盤控制按鈕液晶顯示報(bào)警通信系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)信號采集系統(tǒng)1（液滴）輸入部分控制部分輸出部分A/D轉(zhuǎn)換信號采集系統(tǒng)2（液面）圖2.1 系統(tǒng)總體框圖2.2 系統(tǒng)部分硬件分析本系統(tǒng)由輸液器、光電傳感器、信號處理電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)(軟件和硬件)、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路、機(jī)械傳動(dòng)軸承、報(bào)警通信系統(tǒng)、液晶顯示和控制鍵盤等部分組成，分析如下：

11、1 單片機(jī)：單片機(jī)自問世以來，以極其高的性能價(jià)格比，受到人們廣泛的歡迎，應(yīng)用很廣。一般的智能儀器都采用8位微處理器，例如8080，6800，Z80, 6500及MCS-51單片機(jī)等系列。這些微處理器成本適宜、軟件成熟，并具有種類齊全的支持芯片。美國英特爾公司的MCS-51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必須的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）、并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR）。它們都是通過片內(nèi)單一總線

12、連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SRF-Special Function Register）的集中控制方式。下面對各功能部件作進(jìn)一步的說明：（1）微處理器（CPU）：MCS-51單片機(jī)中有1個(gè)8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。例如：位處理、查表、狀態(tài)檢測、中斷處理等。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）:片內(nèi)為128個(gè)字節(jié)（52子系列的為256個(gè)字節(jié)），片外最多可外擴(kuò)至64K字節(jié)，用來存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算

13、的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。128個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為高速RAM的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加快單片機(jī)運(yùn)行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的RAM還可以降低功耗。（3）程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）：8031無此部件；8051為4K字節(jié)ROM；8751則為4K字節(jié)EPROM。由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小（4K8K字節(jié)，89C55為20K字節(jié)），如果片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至64K字節(jié)。（4）中斷系統(tǒng)：具有5個(gè)中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。（5）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有四種工作方式。在單片機(jī)的應(yīng)用中

14、，往往需要精確的定時(shí)，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)。為提高單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制能力，因而需在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。（6）串行口：1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。可用來進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。（7）P0口、P1口、P2口、P3口：為4個(gè)并行8位I/O口。（8）特殊功能寄存器（SFR）：共有21個(gè)，用于對片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理，控制，監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的RAM區(qū)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用80C52單片機(jī)作為主機(jī)電路的組成部分。80C52是一種低功耗，高性能的片內(nèi)含有4KB的閃爍可編程/可

15、擦除只讀存儲(chǔ)器的8位CMOS單片機(jī)，并且與MCS-51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的編程器對其重復(fù)編程。2.A/D轉(zhuǎn)換：A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的原理可將A/D轉(zhuǎn)換器分成兩大類。一類是直接型A/D轉(zhuǎn)換器，另一類是間接型A/D轉(zhuǎn)換器。在直接型A/D轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬電壓被直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼，不經(jīng)任何中間變量；在間接型A/D轉(zhuǎn)換器中，首先把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量（時(shí)間、頻率、脈沖寬度等等），然后再把這個(gè)中間變量轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼輸出。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)包括：（1）轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換

16、速率，A/D完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間為轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速率。并行式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間最短約為20-50ns，速率為（50-20）106次，雙極性逐次逼近式轉(zhuǎn)換時(shí)間約為0.4us，速率為2.5M；（2）分辨率，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率習(xí)慣上用輸出二進(jìn)制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。例如AD574 A/D轉(zhuǎn)換器，可輸出二進(jìn)制12位，即用個(gè)數(shù)進(jìn)行量化，其分辨率為1LSB。（3）轉(zhuǎn)換精度，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度定義為一個(gè)實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換器與一個(gè)理想A/D轉(zhuǎn)換器在量化值上的差值。可用絕對誤差或相對誤差表示。單片機(jī)控制ADC時(shí)，多數(shù)采用查詢和中斷控制兩種方法。查詢法是在單片機(jī)把啟動(dòng)命令送到ADC之后，

17、執(zhí)行別的程序，同時(shí)對ADC的狀態(tài)進(jìn)行查詢，以檢查ADC變換是否已經(jīng)結(jié)束，如查詢到變換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。中斷控制法是在啟動(dòng)信號送到ADC之后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。當(dāng)ADC變換結(jié)束并向單片機(jī)發(fā)出中斷請求信號時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)此中斷請求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回到原程序。這種方法單片機(jī)無需進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)間的管理，CPU效率高，所以特別適合于變換時(shí)間較長的ADC。如果對轉(zhuǎn)換速度要求高，采用上述兩種ADC控制方式往往不能滿足要求，可采用DMA（直接存儲(chǔ)器存取）的方法，這時(shí)可在ADC與單片機(jī)之間插入一個(gè)DMA接口（例如Intel公司的8237DMA控制器）。傳輸一

18、開始，AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就可以從輸出寄存器經(jīng)過DMA中的數(shù)據(jù)寄存器直接傳輸?shù)街鞔鎯?chǔ)器，因而不必受程序的限制。ADC0809工作過程如下：首先用指令選擇ADC0809的一個(gè)模擬輸入通道，當(dāng)執(zhí)行MOVX DPTR,A 時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)信號給START引腳送入脈沖，開始對選中通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后發(fā)出結(jié)束信號，置EOC腳為高電平，該信號可作為中斷申請信號；當(dāng)讀到允許信號OE端有高電平，則可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。利用 MOVX A,DPTR把該通道轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到A累加器里。3.鍵盤接口：鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。鍵盤輸入應(yīng)解決的問題包括三點(diǎn)，一是

19、了解鍵盤輸入的特點(diǎn)，二是按鍵的確認(rèn)，三是如何消除按鍵抖動(dòng)。鍵盤實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)的集合。通常，鍵盤所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。一個(gè)電壓信號通過機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合過程會(huì)有一個(gè)抖動(dòng)期（呈現(xiàn)一串負(fù)脈沖），抖動(dòng)時(shí)間長短和開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510ms，穩(wěn)定的閉合期時(shí)間由按鍵動(dòng)作所確定，一般為十分之幾秒。鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平則表示鍵閉合，所以通過對行線電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認(rèn)按鍵按下與否。為了確保CPU對一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響。消除按鍵抖動(dòng)通常采用硬件、軟件兩種方法

20、。硬件消除抖動(dòng)一般采用雙穩(wěn)態(tài)消抖電路。雙穩(wěn)態(tài)消抖電路是用兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器，當(dāng)按鍵未按下時(shí)，輸出為1，當(dāng)按鍵按下時(shí)，輸出為0。此時(shí)即使因按鍵的機(jī)械性能，使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬時(shí)不閉合，只要按鍵不返回原始狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改變，輸出保持為0，不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形輸出。如果按鍵較多，硬件消抖將無法勝任，因此常用軟件的方法進(jìn)行消抖。在第一次檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。4.顯示：LCD（Liiquid Crystal Display）是液晶顯示器的縮寫，液晶顯示器是

21、一種被動(dòng)式的顯示器，具有功耗低，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到儀器儀表和控制系統(tǒng)中。顯示資料RAM提供642個(gè)位元組的空間，最多可以控制4行16個(gè)字的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示資料RAM時(shí)，可以分別顯示CGROM、HCGROM與CGRAM的字型；ST7920A可以顯示三種字型，分別是半寬的HCGROM字型、CGRAM字型及中文CGROM字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，在0000H-0006H的編碼中將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼達(dá)成中文字型的編碼（A140-D75F）,各種字型詳細(xì)編碼如下：顯示半寬字型：將8位元資料寫入DDRAM中，范圍為02H-7FH的

22、編碼。顯示CGRAM字型：將16位元資料寫入DDRAM中，總共有0000H, 0002H, 0004H, 0006H四種編碼。 顯示中文字型：將16位元資料寫入DDRAM中，范圍為A1A1H-F7FEH的編碼。5.報(bào)警：在單片機(jī)測控系統(tǒng)發(fā)生故障或處于某種緊急狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出報(bào)警信號，報(bào)警信號可分為閃光報(bào)警、鳴音報(bào)警和語言報(bào)警。閃光報(bào)警可用某一I/O口線驅(qū)動(dòng)LED閃爍，只要該I/O口線發(fā)出具有一定頻率的高低電平信號，即可使LED閃爍。鳴音報(bào)警接口有兩種：一種是蜂鳴音報(bào)警，另一種是音樂報(bào)警。蜂鳴音報(bào)警的發(fā)音器件常采用壓電式蜂鳴器。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，因此，可以使用TTL系

23、列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)；也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。2.3 系統(tǒng)組成模塊分析 驅(qū)動(dòng)控制模塊是系統(tǒng)的核心部分，用來對采集的信號做出判斷，并做出響應(yīng)，發(fā)出控制信號。系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)模塊電路圖如圖2.2所示。主控器件采用美國ATMEL公司的80C52單片機(jī)，內(nèi)部帶有8KB的Flash存儲(chǔ)器，不用外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，降低成本。單片機(jī)P0口用于LCD字符型液晶顯示器的控制端口。44鍵盤與P1口相連，用于參數(shù)輸入和命令輸入；P2口用于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和聲光報(bào)警器的控制及向值班室報(bào)警。為了避免電網(wǎng)掉電對輸液過程的影響，系統(tǒng)中附加了電池作為備用電源。信號采集模塊中，信號采集系統(tǒng)1負(fù)責(zé)檢測

24、液滴滴速信號。經(jīng)過電路處理后，將信號輸送到單片機(jī)中，通過判斷滴速來驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整滴速。信號采集系統(tǒng)2負(fù)責(zé)檢測液面的高低，一旦低于警戒高度，就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉輸液管，停止輸液，發(fā)出聲光報(bào)警，并通過報(bào)警通信系統(tǒng)向值班室發(fā)送報(bào)警信號。控制按鈕可以預(yù)制液滴滴速、輸液總量和輸液間隔時(shí)間等。液晶顯示系統(tǒng)顯示液滴滴速和輸液量。液滴滴速通過機(jī)械夾子的松緊來調(diào)整，機(jī)械夾子通過步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整松緊。電源鍵盤備用電源報(bào)警控制電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路液晶顯示80C52VCCRXDP2P1P0圖2.2 系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)模塊電路圖2.4 滴速檢測模塊2.4.1 液滴探測原理由于紅外發(fā)射接收傳感器具有量程寬、功耗低

25、、壽命長、體積小、測量精度高、靈敏度好、避免與被測物直接接觸且安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，在監(jiān)控和通信系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用，因此本系統(tǒng)采用紅外發(fā)射接收傳感器。采用紅外傳感器測量點(diǎn)滴速度，在滴斗處對輸液速度進(jìn)行測量，如下圖2.3所示。光電檢測器用的是普通的紅外發(fā)射接收對管，需要做的工作是把紅外發(fā)射和接收管正對著固定在滴斗兩側(cè)。紅外發(fā)射管在恒定電源驅(qū)動(dòng)下發(fā)射一定頻率的恒定紅外線，紅外線經(jīng)過對管間的間隙時(shí)，由接收管接收。當(dāng)有液滴通過對管間隙時(shí)，由于液滴對光線吸收和散射作用，引起紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線透過液滴時(shí)接收端光功率發(fā)生變化，光電接收管將變化的光信號轉(zhuǎn)化為變化的電信號輸出，由于電信號非常微弱，應(yīng)放大到一定幅度且

26、通過消除干擾，再經(jīng)過比較器整形得到與點(diǎn)滴同頻方波，把整形后的脈沖信號輸出到單片機(jī)上，通過單片機(jī)來計(jì)算其變化的次數(shù)。圖2.3 液滴探測示意圖采用光傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對藥液滴速的測量。將紅外發(fā)射-接收對管固定在墨菲氏管(俗稱滴壺)的兩側(cè),紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外光,光線透過墨菲氏管照射到光電三極管,光電三極管將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)信號輸出。液滴檢測電路，主要由紅外發(fā)射、接收、脈沖整形三部分組成，如圖2.4所示。紅外發(fā)射管在恒定的電源驅(qū)動(dòng)下發(fā)射一定頻率的恒定紅外線，當(dāng)發(fā)射管和接收管之間沒有液滴通過時(shí)，接收管導(dǎo)通，輸高電平；當(dāng)有液滴通過時(shí)，接收管的能力不同程度地下降，輸出不規(guī)則的負(fù)向脈沖，每一個(gè)液滴產(chǎn)生一

27、個(gè)這樣的不規(guī)則的負(fù)向脈沖，負(fù)向脈沖數(shù)目與液滴數(shù)目為一一對應(yīng)的關(guān)系。所以可以認(rèn)為液滴產(chǎn)生的負(fù)向脈沖數(shù)目就是所滴下的液滴數(shù)。Vin輸出的不規(guī)則的負(fù)向脈沖信號加在電壓比較器LM358的反相輸入端，可變電阻W1為LM358的正相輸入端提供一可調(diào)節(jié)的門限電壓Vt，經(jīng)由LM358比較器后，Vin就整形成為一串規(guī)則的矩形正向脈沖Vout，波形輸出如圖2.5所示，其中低電平對應(yīng)光路中有液滴通過，高電平圖2.4 液滴檢測電路對應(yīng)光路中無液滴通過。該脈沖輸出端要加上一個(gè)施密特觸發(fā)器將輸出脈沖波形整形后再輸入單片機(jī)的一個(gè)引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)對滴速脈沖信號計(jì)數(shù)并將其換算成每分鐘的滴數(shù)并通過顯示器用數(shù)字顯示。當(dāng)?shù)玫搅嗣?/p>

28、分鐘的計(jì)數(shù)值后，將該計(jì)數(shù)值和鍵盤輸入的數(shù)值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果確定步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和運(yùn)動(dòng)步數(shù)。單片機(jī)有報(bào)警輸出接口,當(dāng)檢測到2個(gè)液滴之間的間隔時(shí)間大于一定的數(shù)值時(shí),則認(rèn)為是輸液結(jié)束,于是通過輸出接口報(bào)警,通知患者和護(hù)士前來處理。電路中施密特觸發(fā)器的主要作用是克服葫蘆狀液滴形成的雙脈沖。U(v)t(s)0VLVHT圖2.5 液滴探測電路輸出波形圖2.4.2 液滴滴速檢測電路輸液現(xiàn)場的環(huán)境光是干擾光,干擾光既有日光類的恒定光又有日光燈類的頻閃光,所以這些干擾不可能通過簡單的辦法消除。干擾光將使信噪比S/N下降,因此必須采取有效措施來消除干擾,否則將不易實(shí)現(xiàn)對液滴的光電探測。本裝置采用調(diào)制與解

29、調(diào)技術(shù)有效地排除恒定光和頻閃光的干擾，電路圖如圖2.6所示。圖2.6 滴速檢測電路圖IC1選用555集成電路，發(fā)出頻率為uO的方波電壓，通過電阻R3驅(qū)動(dòng)紅外二極管發(fā)光。二極管D1發(fā)出的紅外光強(qiáng)度受到方波電壓的調(diào)制，發(fā)出頻率為uO的光脈沖。二極管D1與光電三極管T1是紅外發(fā)射接收對管，其參數(shù)匹配良好。當(dāng)液滴通過滴管遮住光路時(shí)，T1輸出比較弱的光電流；而當(dāng)光路中沒有液滴時(shí)，T1輸出比較強(qiáng)的光電流。放大器IC2為交流電壓放大器，將光電三極管的輸出電流信號變換成電壓信號，并將其幅值放大，消除恒定光干擾。放大后的信號送到電壓比較器IC3。IC3組成鑒幅電路進(jìn)行幅度鑒別。電阻R8提供給電壓比較器一個(gè)可調(diào)節(jié)

30、的閾值電壓UT，當(dāng)IC3的輸入電壓Ui3UT時(shí)，IC3輸出低電平；當(dāng)IC3輸入電壓Ui3UT時(shí)，IC3輸出高電平。當(dāng)光路中沒有液滴時(shí)，IC3輸入高幅值的脈沖電壓，而且其幅值大于UT，使IC3輸出頻率為u0的方波電壓；當(dāng)光路中有液滴時(shí)，IC3輸入低幅值的脈沖電壓或者無輸入，IC3輸出為恒壓信號。鑒幅電路判斷是否有液滴在光路上，轉(zhuǎn)換為輸出脈沖電壓。鑒幅電路輸出的信號送到鑒頻電路IC4，IC4采用音頻譯碼器LM567。將IC4的中心頻率u1調(diào)整至光源調(diào)制頻率u0。當(dāng)輸入交流電壓的頻率等于IC4的中心頻率時(shí)，IC4的引腳8輸出低電平，反之輸出高電平。因此，當(dāng)光路中有液滴時(shí)，IC4無輸入，輸出高電平；當(dāng)

31、光路中無液滴時(shí)，IC4輸入頻率為u0的交流電壓，輸出低電平。IC4輸出的信號送到整形電路IC5中，IC5采用施密特觸發(fā)器，對鑒頻電路輸出的脈沖信號整形。脈沖信號整形后發(fā)送到單片機(jī)。單片機(jī)計(jì)算連續(xù)5個(gè)液滴之間的平均間隔時(shí)間，換算成液滴滴速。為能有效的排除了現(xiàn)場頻閃光的干擾，系統(tǒng)采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)。調(diào)制解調(diào)接收電路由運(yùn)放IC3和解調(diào)芯片IC4組成，IC3可以將接收的較弱的信號進(jìn)行放大再進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。2.5 液面檢測輸液瓶液面高度探測模塊電路圖2.7所示。模塊直接將紅外發(fā)光二極管D2和光電三極管T2對管固定在輸液瓶架兩端。當(dāng)輸液瓶液面高于警戒線時(shí)，液體對光線有吸收和散射作用，照射到光電三極管T2的光信

32、號比較弱，它的發(fā)射極和接收極阻斷，Vout輸出低電平；當(dāng)輸液瓶液面低于警戒線時(shí)，光線衰減比較小，T2管發(fā)射極和接收極導(dǎo)通，Vout輸出高電平。Vout的輸出電壓通過電壓放大器IC6將采集到的信號進(jìn)行放大。IC7采用LM311集成芯片，輸人基準(zhǔn)電壓和液面信號電壓。當(dāng)輸人信號電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出高電平；當(dāng)輸入信號電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出低電平。基準(zhǔn)電壓可以通過電位器R14阻值的改變來調(diào)節(jié)。為了濾除電路中由于外界光電等干擾造成的電壓、電流不穩(wěn)定，消抖芯片IC8選用74LSl23芯片。輸入信號從1號腳輸入IC8，經(jīng)過芯片的消抖處理后，在短時(shí)間內(nèi)變化較快的信號將會(huì)被去除這些抖動(dòng)，從而消除變化較快的干

33、擾信號，使輸出的電平趨于穩(wěn)定。消抖后的信號送單片機(jī)的INT0口。T2D2R11R9R10R12C5C6IC7VCCIC6R13R14R16R15VCCINT01514123IC84ADC圖2.7 液位檢測電路2.6 鍵盤及顯示模塊裝置設(shè)計(jì)了44陣列式的16個(gè)按鍵, 其中包括10個(gè)數(shù)字鍵、1個(gè)確認(rèn)鍵、1個(gè)清零鍵、1個(gè)進(jìn)夾鍵和1個(gè)退夾鍵,1個(gè)加1鍵、1個(gè)減1鍵，其中進(jìn)夾鍵和退夾鍵是為了在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)強(qiáng)制控制夾的進(jìn)退。8個(gè)數(shù)碼管為動(dòng)態(tài)顯示,8個(gè)段碼由單片機(jī)p0.0-p0.3提供的BCD碼經(jīng)74LS47轉(zhuǎn)換后提供,8位選擇端由單片機(jī)的p0.4-p0.6三端74LS138譯碼后輸出控制。正常工作時(shí)前4

34、位顯示設(shè)定值，后4位顯示檢測值并通過開/關(guān)輸出。完成用戶按鍵的檢測并做出相應(yīng)處理,大約每隔200ms檢測一次，控制電路見附表。1鍵盤：鍵盤有兩種工作方式：編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。編碼式鍵盤是由按鍵鍵盤和專用鍵盤編碼器兩部分構(gòu)成。當(dāng)鍵盤中某一個(gè)按鍵被按下時(shí)，鍵盤編碼器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生相對應(yīng)的按鍵代碼，并輸出選通脈沖信號與CPU進(jìn)行信息聯(lián)絡(luò)。編碼式鍵盤使用很方便，目前已有數(shù)種大規(guī)模集成電路鍵盤編碼器出售，例MM5740AA芯片就是一種專用于64鍵打字機(jī)的鍵盤編碼器，其輸出為ASCII碼。非編碼鍵盤不含編碼器，當(dāng)某鍵被按下時(shí)，鍵盤只能送出一個(gè)簡單的閉合信號，對應(yīng)的按鍵代碼的確定必須借助于軟件來完成。顯然

35、，非編碼鍵盤的軟件是比較復(fù)雜的，并且要占用較多的CPU時(shí)間，這是非編碼鍵盤的不足之處。但非編碼鍵盤可以任意組合、成本低、使用靈活，因而智能儀器大多采用非編碼式鍵盤。本畢業(yè)設(shè)計(jì)鍵盤部分采用矩陣非編碼式鍵盤，采用這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是把檢測線分為兩組，一組為行線，一組為列線，按鍵放在行線和列線的交叉點(diǎn)上。矩陣式的鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是需要的測試線的數(shù)量少，對于一個(gè)MN的矩陣鍵盤與主機(jī)連接只需要M+N條測試線，這樣鍵盤的規(guī)模越大，矩陣式鍵盤的優(yōu)點(diǎn)越顯著，當(dāng)需要的按鍵數(shù)目大于8時(shí)，一般都采用矩陣式鍵盤。鍵盤電路設(shè)計(jì)成44矩陣式，由鍵盤的編碼方式可以得出：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)各

36、鍵對應(yīng)的鍵值表：0D8H，0D0H，0D1H，0D2H，0C8H，0C9H，0CAH，0C0H，0C1H，0C2H，0C3H，0CBH，0D3H，0DBH，0DAH，0D9H。在程序中可以讓按鍵與鍵盤編碼比較來求鍵值，這樣，在程序中先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理，鍵盤圖如圖2.8所示。2 8279芯片Intel公司的8279芯片是一種通用可編程鍵盤/顯示器接口電路芯片，能完成監(jiān)視鍵盤輸入的顯示控制兩種功能。8279對鍵盤部分提供一種掃描工作方式，能對64個(gè)按鍵鍵盤陣列不斷掃描，自動(dòng)消抖，自動(dòng)識(shí)別出閉合的鍵并得到鍵號，能對雙鍵或N鍵同時(shí)按

37、下進(jìn)行處理。顯示部分為LCD或其他顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口，可顯示多達(dá)16位的字符或數(shù)字。圖2.8 鍵盤圖8279引腳功能：（1）與CPU的接口引腳DB0DB7 數(shù)據(jù)總線，雙向、三態(tài)、與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連，在CPU和8279之間傳送命令或數(shù)據(jù)。CLK 系統(tǒng)時(shí)鐘，輸入線。用于8279內(nèi)部定時(shí)，以產(chǎn)生其工作所需的時(shí)序。RESET 復(fù)位輸入線。高電平有效。該引腳為高電平時(shí)，8279被復(fù)位，復(fù)位后的狀態(tài)如下：a16個(gè)字符左邊輸入顯示方式；b.編碼掃描鍵盤、雙鍵鎖定方式片選線，輸入、低電平有效。=0，8279被選中，允許單片機(jī)對其進(jìn)行讀、寫操作；=1，禁止對8279讀、寫。A0=1時(shí)， CP

38、U寫入8279的字節(jié)命令字。從8279讀出的字節(jié)是狀態(tài)字。A0=0時(shí)，寫入或讀出的字節(jié)均為數(shù)據(jù)。、，讀寫控制輸入線，低電平有效。這兩個(gè)來自CPU的控制信號，控制8279的讀出、寫入操作。IRQ 中斷請求線，高電平有效。在鍵盤工作方式中，當(dāng)鍵盤RAM中存有按下鍵的數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ為高電平，向CPU提出中斷申請。CPU每次從鍵盤RAM中讀出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ就變?yōu)榈碗娖健Ｈ绻I盤RAM中還有未讀完的數(shù)據(jù)，IRQ將再次變?yōu)楦唠娖剑俅翁岢鲋袛嗌暾垺?279的引腳功能圖如2.9所示。IRQGNDSL0SL3 掃描8279DB0-DB7A0RESETCLKVCCOUTA0OUTA3OUTB0OUTB3

39、CNTL/STBSHIFTRL0RL7CPU接口鍵盤顯示圖2.9 8279引腳功能3 LCD液晶顯示液晶顯示任務(wù)是顯示系統(tǒng)攝制的參數(shù)和檢測的參數(shù),并顯示系統(tǒng)情況。本設(shè)計(jì)采用的LCD12864液晶顯示模塊是12864點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8219個(gè)中文漢字（1616點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（816點(diǎn)陣）及64256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)。可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微機(jī)處理：8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。2.7 步進(jìn)電機(jī)控制模塊2.7.1 步進(jìn)電機(jī)控制電路步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講

40、：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步距角）。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。由于80C52需要用+5V直流電壓供電，每個(gè)并行口引腳輸出最大電壓不超過5V，但35BYJ46型(感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī))四相四拍電機(jī)需要12V直流電壓供電。因此，從80C52單片機(jī)輸出的信號不足以控制步進(jìn)電機(jī)，所以必須加上驅(qū)動(dòng)電路(即ULN2003)。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中將80C52 P2口的高四位與驅(qū)動(dòng)電路接口芯片ULN2003的四個(gè)引腳相連，經(jīng)ULN2003驅(qū)動(dòng)放大后輸出

41、到35BYJ46型四相四拍步進(jìn)電機(jī)。對于感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)而言，一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)某種程度上可以看作是低速同步電機(jī)。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行，本驅(qū)動(dòng)原理圖中采用四相四拍運(yùn)行方式，六根引出線。步進(jìn)電機(jī)主要由硬件完成驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)80C52提供步進(jìn)脈沖的信號，步進(jìn)脈沖的產(chǎn)生與停止、步進(jìn)脈沖的頻率和個(gè)數(shù)都用軟件控制。圖2.10步進(jìn)電機(jī)控制圖2.7.2 電機(jī)控

42、制的執(zhí)行結(jié)構(gòu)1011步進(jìn)電機(jī)輸液管圖2.11 速度控制機(jī)械部分示意圖輸液速度控制的執(zhí)行結(jié)構(gòu)是由步進(jìn)電機(jī)、帶彈簧的夾子、絲桿和螺絲等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)依靠彈簧本身的彈性壓住輸液管，通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)輸液管的松緊，以達(dá)到控制輸液速度的目的。由于系統(tǒng)精度的要求，本系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)采用了四相繞組，步進(jìn)角為180，即每轉(zhuǎn)動(dòng)200步為一圈。設(shè)P2口初值為0，則通過移位即可實(shí)現(xiàn)ABBCCDDA-AB的運(yùn)行方式及各步的控制。步進(jìn)電機(jī)上連接有一根螺距為0.6mm的控制桿，通過控制桿推動(dòng)控制夾,為保證控制精度，在控制夾部分采用機(jī)械杠桿的方法設(shè)計(jì)了一個(gè)十倍的機(jī)械放大裝置，可使步進(jìn)電機(jī)每步的控制精度達(dá)到610-4mm，

43、保證了滴管每次的變化精度。速度控制系統(tǒng)的機(jī)械部分示意圖如圖2.11所示。電機(jī)正轉(zhuǎn)軟管加緊,滴速減小；電機(jī)反轉(zhuǎn),軟管放松,滴速增加。2.7.3 系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度是單片機(jī)中執(zhí)行最頻繁的一個(gè)功能,也是最重要的一個(gè)功能。應(yīng)用程序調(diào)用多任務(wù)初始化后直接切換到最高優(yōu)先級的任務(wù)。每個(gè)任務(wù)執(zhí)行一個(gè)循環(huán)后就執(zhí)行一個(gè)延時(shí)被掛起。任務(wù)調(diào)度就是在定時(shí)中斷時(shí)對每個(gè)任務(wù)的時(shí)鐘嘀嗒數(shù)減一,系統(tǒng)按優(yōu)先級的高低檢測時(shí)鐘嘀嗒數(shù)先減到0的任務(wù),直接跳到任務(wù)切換程序。以上任務(wù)中報(bào)警處理任務(wù)具有最高的優(yōu)先級,其次是通信中斷任務(wù),其他任務(wù)處于同一級別,當(dāng)較高優(yōu)先級的任務(wù)有效時(shí)它會(huì)中斷或占先較低優(yōu)先級的任務(wù),這就是優(yōu)先級多任務(wù)處理或占

44、先。通過任務(wù)的優(yōu)先級來調(diào)度任務(wù),保證了任務(wù)的實(shí)時(shí)性。任務(wù)調(diào)度在以下兩種情況下進(jìn)行：一是任務(wù)掛起時(shí),二是定時(shí)中斷時(shí)。任務(wù)掛起時(shí)的任務(wù)調(diào)度一定會(huì)引起任務(wù)切換；但是定時(shí)中斷時(shí),若就緒任務(wù)正在運(yùn)行,過程中故障的分析具有一定的指導(dǎo)作用。2.8 報(bào)警電路本裝置在儲(chǔ)液瓶液面低于設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生兩種報(bào)警,一為LED燈閃爍,二為聲音報(bào)警。電路由555定時(shí)器、揚(yáng)聲器和普通發(fā)光二極管組成,如圖2.12所示。其中555定時(shí)器接了一個(gè)低頻多諧振蕩器,其控制電壓輸入端5腳與單片機(jī)80C52的RXD端相連,受RXD腳輸出的脈沖信號控制。由電容C4的充沖放電作用,當(dāng)RXD1時(shí),555輸出脈沖的振蕩頻率較低,當(dāng)RXD0時(shí),555輸

45、出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經(jīng)隔置電容C2加到揚(yáng)聲器上,揚(yáng)聲器將發(fā)出高、低交替的兩種叫聲,同時(shí)RXD腳輸出的高低電平間隔1s的脈沖信號經(jīng)電阻R1加到發(fā)光二極管LED上,LED將閃爍發(fā)光,達(dá)到聲光同時(shí)報(bào)警的效果。在輸液中針對可能發(fā)生的一些異常,如輸液停止、電機(jī)進(jìn)夾瑣死、電機(jī)退夾瑣死和鍵盤操作不規(guī)范時(shí)的報(bào)警可由軟件控制。圖2.12 報(bào)警電路圖第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)如果把硬件比作系統(tǒng)的軀體，那么軟件編程就是它的靈魂。我的設(shè)計(jì)采用自上而下的程序設(shè)計(jì)，先從主程序開始設(shè)計(jì)，從屬的程序和子程序用符號來代替，主程序編好后再編制各個(gè)從屬程序和子程序，最后完成整個(gè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要是完成點(diǎn)滴速度

46、的檢測、調(diào)節(jié)和顯示，液位檢測和報(bào)警，發(fā)送、接收數(shù)據(jù)和命令。設(shè)計(jì)的主要思路是：將液滴探測電路的輸出信號輸入單片機(jī)的INT1口,用片內(nèi)定時(shí)計(jì)數(shù)器測量出正脈沖的寬度,即兩滴液滴之間的間隔時(shí)間T,從而計(jì)算出每分鐘的滴流數(shù)，在面板上的數(shù)碼管上顯示出來。控制器的執(zhí)行算法采用循環(huán)比較檢測的方法。基本思想是：把預(yù)設(shè)的滴液A與實(shí)時(shí)采集上來的數(shù)據(jù)B相比較。當(dāng)A大于B時(shí)，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)A小于B時(shí)，是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，從而調(diào)整滴液的速度且能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整。軟件設(shè)計(jì)的要素：初始時(shí)要對串行口、定時(shí)器、中斷進(jìn)行初始化，選擇合適的波特率，之后即開始檢測當(dāng)前滴速并顯示出來。然后是鍵盤掃描，如果沒有鍵按下，說明輸液狀態(tài)正常進(jìn)行。如果

47、有鍵按下，就執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理，撥碼開關(guān)對設(shè)定值整10改變，加1鍵對設(shè)定值加1，減1鍵對設(shè)定值減1，當(dāng)處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)，清除/機(jī)號鍵可清除報(bào)警。在設(shè)定好滴速之后，按確定鍵可讓電機(jī)動(dòng)作，從而達(dá)到控制的目的。3.1 軟件總體設(shè)計(jì)80C52芯片主要特性是具有一個(gè)用于多處理器通訊的增強(qiáng)型串口和一個(gè)增/減定時(shí)器計(jì)數(shù)器，專門適用于控制應(yīng)用。選用80C52的另外一個(gè)重要原因就是在芯片上實(shí)現(xiàn)了256字節(jié)的RAM，高端128字節(jié)的地址和特殊功能寄存器（SFR）的地址相同，但可以通過不同尋址方式區(qū)分，因此解決了監(jiān)控器的軟件編程所用的RAM空間，不必再另外擴(kuò)展隨機(jī)存儲(chǔ)器，節(jié)約了硬件資源，軟件設(shè)計(jì)的程序流程圖如圖3.1所

48、示。3.1.1 軟件計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)當(dāng)傳感器輸送來的信號為脈沖量時(shí)，需要通過專門計(jì)數(shù)器芯片如8254等來完成脈沖的計(jì)數(shù)，單片機(jī)將此變化的計(jì)數(shù)信號處理后使傳感器送來的脈沖的個(gè)數(shù)與物位信號相對應(yīng)。通過軟件設(shè)計(jì)，每路開辟存貯單元，當(dāng)P2口有電平跳變時(shí)，相應(yīng)的計(jì)數(shù)單元計(jì)數(shù)加1，通過軟件設(shè)置定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，讀取存儲(chǔ)單元數(shù)值并清零，這樣節(jié)約資源，降低成本。NN無鍵確定鍵消除/機(jī)號鍵減1鍵加1鍵撥碼開關(guān)Y開始初始化串行口、定時(shí)器、開中斷檢測當(dāng)前滴速并送顯鍵盤掃描、鍵識(shí)別鍵處理2鍵處理1鍵處理3鍵處理4得脈沖數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)檢測當(dāng)前滴速是否在誤差范圍內(nèi)？結(jié)束圖3.1 主程序軟件流程圖3.2 軟件各模塊的設(shè)計(jì)由軟

49、件的的總體設(shè)計(jì)流程可知，軟件設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)模塊：鍵盤識(shí)別及掃描模塊，點(diǎn)滴速度檢測模塊，報(bào)警模塊和步進(jìn)電機(jī)控制模塊。3.2.1 鍵盤識(shí)別及掃描模塊多位LED顯示時(shí)，由一個(gè)8位IO口控制，也可采用并行擴(kuò)展口構(gòu)成顯示電路。鍵盤掃描程序，通過對各個(gè)鍵進(jìn)行功能設(shè)定，完成數(shù)據(jù)輸入、設(shè)定、修改等操作。首先判斷是否有鍵按下，再進(jìn)行鍵值處理，處理完成后將結(jié)果保存在一個(gè)地址單元中，用于以后的顯示或比較，子程序流程圖如圖3.2所示，鍵盤掃描程序見附錄。是否有鍵按下？初始化處理完否？鍵值處理返回開始NYNY圖3.2 鍵盤掃描子程序流程圖3.2.2 點(diǎn)滴速度檢測模塊該系統(tǒng)通過測量液滴間的時(shí)間間隔計(jì)算輸液滴速。輸液過程

50、中兩液滴間的輸液間隔并不完全均勻,為達(dá)到較好的控制效果和縮短調(diào)整時(shí)間,該系統(tǒng)在軟件方面采用了測量多液滴時(shí)間間隔取得平均滴速，平均滴速的計(jì)算公式如下:V=N/TV平均滴速。N所測液滴數(shù),為常數(shù)。V20時(shí),N=2；20V50時(shí),N=4；50100時(shí),N=16。TN液滴時(shí)間間隔液滴檢測程序見附錄。 傳感器信號接至外部中斷引腳，當(dāng)有液滴滴下時(shí)電壓信號發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一個(gè)中斷，以每6S為單位計(jì)算中斷的次數(shù)，從而算出每分鐘中斷的次數(shù)，即每分鐘的點(diǎn)滴數(shù)，其程序流程圖如圖3.3所示。不到6S液滴滴下時(shí)中斷次數(shù)加一中斷時(shí)間是否到S中斷次數(shù)乘6得出液滴速度圖3.3 點(diǎn)滴速度監(jiān)測圖其軟件部分的實(shí)現(xiàn)原理和點(diǎn)滴速度檢測相同。其軟件實(shí)現(xiàn)過程為:當(dāng)發(fā)射和接收二極管之間的液面發(fā)生變化時(shí)，輸出端將會(huì)有高低電平的變化,則與輸出口連接的單片機(jī)P2.1口將有高低電平變化，所以軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)可以通過對P2.1口進(jìn)行連續(xù)的查詢。為防止因?yàn)樗幤空袷幎剐盘柍霈F(xiàn)誤發(fā)情況,需要采取多次檢測比較,可以連續(xù)采集五次并將P2.1的數(shù)值累加存于寄存器A中,判斷累加器的數(shù)值為0時(shí)才進(jìn)行發(fā)送。或者采取一個(gè)較短時(shí)間的延時(shí)再進(jìn)行有效檢測,而在延時(shí)期間的檢測認(rèn)定為無效的檢測。3.2.3 報(bào)警模塊該模塊對發(fā)生意外情況時(shí)，比如，滴斗內(nèi)沒有液滴滴下時(shí)和液滴成水柱式流下