基于單片機(jī)智能輸液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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.里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)智能輸液系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 別：電氣工程系 年級(jí)專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程12-1學(xué) 號(hào)： 121203041015 學(xué)生姓名： 周歡 指導(dǎo)教師： 鄭成博 教師職稱： 副教授 里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱：基于單片機(jī)的智能輸液系統(tǒng)設(shè)計(jì)基層教學(xué)單位：電氣工程系 指導(dǎo)教師：鄭成博學(xué)號(hào)121203041015學(xué)生姓名周歡班級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程12-1設(shè)計(jì)題目自動(dòng)送料機(jī)傳動(dòng)裝置（圓柱齒輪一級(jí)減速器）SLZ-1設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)：1.工作電壓：220V 2.報(bào)警容量10ML 3.無(wú)線傳輸距離1000次）ISP Flash ROM4.5-5.5V工作電壓32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM256x8bit內(nèi)部RAM256x8bit內(nèi)部RAM全雙工UART串行中斷口線時(shí)鐘頻率0-33MHz 2個(gè)外部中斷源2個(gè)外部中斷源2個(gè)外部中斷源中斷喚醒省電模式3級(jí)加密位靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程看門狗（WDT）電路雙數(shù)據(jù)寄存器指針軟件設(shè)置空閑和省電功能以下圖5為引腳圖：圖5 AT89S52的引腳圖因?yàn)閮?nèi)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(chǔ)器在系統(tǒng)可編程也靈活方便，故而選擇AT89S52作為下位機(jī)的微處理器。VCC:電源GND:地P0口：P0端口是8位雙向的漏極開(kāi)路的I/O口。當(dāng)作輸出口用時(shí)，每位可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL型的邏輯電平。當(dāng)我們對(duì)P0口寫(xiě)入“1”時(shí)，此引腳就用作高阻抗輸入來(lái)使用。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，P0端口會(huì)作為低8位的地址/數(shù)據(jù)來(lái)使用。在這種情況下，P0端口就具有內(nèi)部的上拉電阻了。在我們用flash進(jìn)行編程時(shí)，P0端口會(huì)接收發(fā)送到的指令字節(jié)；在校驗(yàn)程序的時(shí)候，會(huì)輸出指令字節(jié)的。我們知道在程序校驗(yàn)時(shí)，需要合適的外部上拉電阻。P1口：P1端口是雙向的有內(nèi)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(shí)驅(qū)動(dòng)四個(gè)TTL型的邏輯電平進(jìn)行工作。當(dāng)我們對(duì)P1口寫(xiě)入“1”的時(shí)候，其內(nèi)部的上拉電阻就會(huì)拉高端口，該端口就可以當(dāng)作輸入口來(lái)使用了。當(dāng)作為輸入使用時(shí)，在內(nèi)部電阻作用下外部被放低的引腳，將會(huì)輸出IIL型電流。此外，P1.0會(huì)作為計(jì)數(shù)器/定時(shí)器 2的外部計(jì)數(shù)的輸入端口，P1.2會(huì)作為計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器2觸發(fā)的輸入端口。當(dāng)我們對(duì)flash校驗(yàn)和編程的時(shí)候，P1端口會(huì)接到低8位的地址字節(jié)。P1引腳第二功能如表2所示：表2 P1引腳的第二功能P1.0T2用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部的計(jì)數(shù)輸入端口和時(shí)鐘的輸出端口P1.1T2EX用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的重載/捕捉觸發(fā)的信號(hào)與方向控制P1.5MOSI系統(tǒng)編程時(shí)用P1.6MISO系統(tǒng)編程時(shí)用P1.7SCK系統(tǒng)編程時(shí)用P2口：P2端口是雙向的具有內(nèi)部的上拉電阻的8位的I/O 端口，P2口上的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)四個(gè)TTL型的邏輯電平。當(dāng)我們對(duì)P2端口寫(xiě)入“1”的時(shí)候，其內(nèi)部的上拉電阻就會(huì)把端口拉高，此時(shí)就當(dāng)作輸入口來(lái)使用了。當(dāng)該端口被當(dāng)作輸入口來(lái)使用時(shí)，在外部被拉低的引腳在內(nèi)部電阻的作用下，將輸出IIL型電流。在訪問(wèn)外部的程序存儲(chǔ)器時(shí)，P2端口會(huì)送出高8位的地址，用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)也是這樣。此時(shí)，P2端口會(huì)使用很強(qiáng)內(nèi)部上拉來(lái)發(fā)送“1”。在使用8位的地址來(lái)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，P2端口會(huì)輸出P2鎖存器中的內(nèi)容。當(dāng)在用flash編程和校驗(yàn)的時(shí)候，P2端口會(huì)依據(jù)接收到的高8位地址字節(jié)和控制信號(hào)來(lái)工作。P3口：P3是雙向的具有內(nèi)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(qū)動(dòng)四個(gè)TTL型的邏輯電平工作。當(dāng)我們對(duì)P3口寫(xiě)入“1”的時(shí)候，其內(nèi)部的上拉電阻就會(huì)把端口拉高，該端口就可以當(dāng)作輸入口來(lái)使用。當(dāng)其當(dāng)作輸入口使用時(shí)，在外部被拉低的引腳在內(nèi)部電阻的作用下，將會(huì)輸出IIL型電流。P3端口也可以作為AT89S52的特殊功能來(lái)使用。另外，在我們進(jìn)行flash編程驗(yàn)的時(shí)候，P3端口也會(huì)接收控制信號(hào)。圖6為最小系統(tǒng)圖：圖6 AT89S52最小系統(tǒng)電路圖3.2鍵盤(pán)設(shè)計(jì)根據(jù)要求需要兩個(gè)按鈕，具體電路如下:圖7 鍵盤(pán)電路圖鍵盤(pán)由一組按一定規(guī)則來(lái)排列的按鍵所組成的。實(shí)際上，一個(gè)按鍵就是一個(gè)起作用的開(kāi)關(guān)元件。通俗來(lái)說(shuō)，鍵盤(pán)就是一組按規(guī)則來(lái)排列的開(kāi)關(guān)。我們知道按鍵按其結(jié)構(gòu)原理來(lái)分成兩類，一類為觸點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)按鍵14，比如機(jī)械式的開(kāi)關(guān)、導(dǎo)電橡膠式的開(kāi)關(guān)等；一類為無(wú)觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)按鍵，比如電氣式的按鍵，磁感應(yīng)的按鍵等。就其特點(diǎn)而言，前者的造價(jià)低廉，后者的壽命較長(zhǎng)。因此在微機(jī)系統(tǒng)里最常用的是觸點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)按鍵，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也不例外。按照接口原理，鍵盤(pán)可以分為編碼式鍵盤(pán)和非編碼式鍵盤(pán)兩大類。這兩種鍵盤(pán)的區(qū)別之處是識(shí)別鍵符以及給出鍵碼的方法。編碼式鍵盤(pán)主要通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍵的識(shí)別，非編碼式鍵盤(pán)是由軟件控制實(shí)現(xiàn)了鍵盤(pán)定義和識(shí)別功能。全編碼式鍵盤(pán)可以通過(guò)硬件邏輯來(lái)提供與鍵相對(duì)應(yīng)的編碼，另外還具有去除抖動(dòng)與多、竄鍵保護(hù)的電路，這類鍵盤(pán)的使用較方便，但是需要的硬件較多，價(jià)格也較貴，一般的以單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)就很少采用。非編碼式鍵盤(pán)只是簡(jiǎn)單提供了行列矩陣，其它的工作都是由軟件來(lái)完成。其經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，廣泛地應(yīng)用在單片機(jī)的系統(tǒng)中15，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)便是如此。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)使用了機(jī)械式觸點(diǎn)按鍵開(kāi)關(guān)，其功能是將機(jī)械觸點(diǎn)的通斷轉(zhuǎn)變成電氣方面邏輯關(guān)系。就是說(shuō)，它可以提供標(biāo)準(zhǔn)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。機(jī)械式的按鍵在按下或者放開(kāi)時(shí)，在機(jī)械彈性的作用下，通常會(huì)伴隨一定時(shí)間內(nèi)觸點(diǎn)的機(jī)械抖動(dòng)，而后觸點(diǎn)才可以穩(wěn)定下來(lái)。開(kāi)關(guān)機(jī)械特性會(huì)直接影響抖動(dòng)時(shí)間，一般是5 -10ms。按鍵的通斷狀態(tài)由觸點(diǎn)在其抖動(dòng)期間內(nèi)檢測(cè)出來(lái)，這樣可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤。即按鍵在一次按完或者放開(kāi)期間被誤解為多次的操作，此種情況是絕對(duì)不允許發(fā)生的。為了避免觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)產(chǎn)生檢測(cè)誤判，就必須采取除抖動(dòng)的措施，可以從硬、軟件兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。當(dāng)鍵數(shù)少時(shí)，可以采用硬件除抖，當(dāng)檢測(cè)到了該鍵被釋放后，在去按另外的按鍵。本文的鍵盤(pán)的控制程序具備以下的功能:（1）檢測(cè)是否有按鍵按下，并且采取相應(yīng)的硬件或者軟件措施，來(lái)消除按鍵的機(jī)械觸點(diǎn)產(chǎn)生的抖動(dòng)的影響。（2）具有固定可靠邏輯方面的處理方法。而每一次只對(duì)一個(gè)按鍵進(jìn)行處理，在此期間對(duì)于何種按鍵操作對(duì)此系統(tǒng)都不會(huì)產(chǎn)生影響，并且無(wú)論每次的按鍵時(shí)間是多長(zhǎng)，系統(tǒng)只完成一次按鍵操作的程序功能。（3）準(zhǔn)確無(wú)誤地輸出按鍵的值（或者鍵號(hào)），來(lái)達(dá)到跳轉(zhuǎn)指令的要求。本文的系統(tǒng)因其所使用的按鍵比較少，所以采用了兩個(gè)按鈕的鍵盤(pán)。列線應(yīng)分別連接在按鍵開(kāi)關(guān)兩端，行線要由上拉的電阻接在+5V 上。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，行線會(huì)處在高電平的狀態(tài)下；當(dāng)按鍵按下時(shí)，行線和列線將會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)，行線的電平將會(huì)由與此線相連接的列線的電平來(lái)決定。這就是來(lái)識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。按鍵是否按下均影響該鍵所在行、列線的電平，各按鍵間都會(huì)相互影響，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來(lái)適當(dāng)?shù)靥幚?，才能確定閉合鍵的位置。3.3數(shù)碼顯示電路按照相關(guān)的規(guī)定，輸液時(shí)液速的正常范圍應(yīng)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(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管。74HC164是8位的邊沿觸發(fā)式的移位寄存器，它是串行的輸入數(shù)據(jù)，然后再并行的輸出。這樣數(shù)據(jù)便可通過(guò)兩輸入端（DSA或DSB）之一進(jìn)行串行輸入，任一個(gè)輸入端都可以用作高電平的使能端，來(lái)控制另一個(gè)輸入端輸入數(shù)據(jù)。從單片機(jī)的串口輸出的信號(hào)首先要送到最左邊的移位寄存器（74HC164）,因?yàn)橐莆幻}沖的作用，數(shù)據(jù)便向右移，以此完成顯示。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。顯示電路的功能是顯示電壓與滴速,開(kāi)機(jī)顯示了電壓的電量,醫(yī)務(wù)人員會(huì)根據(jù)實(shí)際情況決定是否應(yīng)需要插入電源,保證輸液過(guò)程的正常工作。當(dāng)有液滴滴下時(shí),就開(kāi)始顯示：一方面可以方便護(hù)士在給病人輸液時(shí)調(diào)節(jié)藥液滴速,這樣就防止了只憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)速，造成調(diào)速不準(zhǔn)的醫(yī)療隱患;另一方面方便了護(hù)士巡房,使醫(yī)療服務(wù)更加的準(zhǔn)確、高效。以下圖8為顯示電路圖：圖8 數(shù)碼管顯示電路3.4聲光報(bào)警電路聲光報(bào)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(shí),應(yīng)及時(shí)地通知護(hù)士，讓她盡快地拔針,避免造成血液的回流現(xiàn)象,產(chǎn)生危害病的人體健康事故。二是輸液的過(guò)程中,如果病人保持一個(gè)固定的動(dòng)作，很快就會(huì)感覺(jué)到手麻,在稍微的移動(dòng)了一下,液滴的速度就可能發(fā)生過(guò)快或者過(guò)慢的現(xiàn)象,但是液速很快會(huì)恢復(fù)正常情況，這是不可避免的，這也屬正常的情況,不必發(fā)出報(bào)警,盡量的減少了醫(yī)務(wù)人員的工作量,若持續(xù)時(shí)間超過(guò)30秒,就可能是發(fā)生了血管的堵塞現(xiàn)象,或者是針頭松掉了,這時(shí)應(yīng)該及時(shí)地報(bào)警，提醒護(hù)士進(jìn)行相應(yīng)地處理8。.如果是重病患者,根據(jù)需要也可以屏蔽蜂鳴器,只要發(fā)光二極管不斷閃動(dòng)就可以了。本設(shè)計(jì)采用的蜂鳴器由直流電壓來(lái)供電,分為有源和無(wú)源兩種。有源的蜂鳴器要直接接到5V的電源就可以連續(xù)地發(fā)聲,而無(wú)源的蜂鳴器則與電磁揚(yáng)聲器相似,要接到音頻輸出的電路中才可以發(fā)聲9,因此本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選用了有源的蜂鳴器。蜂鳴器需要較大的工作電流,單片機(jī)的輸入/輸出端口不能驅(qū)動(dòng)其工作,一般需要采用三極管或者是其他的放大器件放大電流后才行。另外,一般的蜂鳴器在接通的時(shí)候發(fā)出的聲音較單一,可能導(dǎo)致病人產(chǎn)生反感的情緒,進(jìn)而造成了身體上的不適,所以本設(shè)計(jì)采用了定時(shí)器中斷程序使得蜂鳴器發(fā)出了有節(jié)奏感的滴滴聲,并且還增加了一個(gè)發(fā)光的二極管,伴隨有節(jié)奏感的好聽(tīng)聲音,發(fā)光的二極管會(huì)不斷地閃動(dòng)起來(lái),醫(yī)務(wù)人員就可以及時(shí)地進(jìn)行處理。以下圖9為報(bào)警電路圖：圖9 聲光報(bào)警電路3.5液滴檢測(cè)電路液滴檢測(cè)電路是本次設(shè)計(jì)的重中之重,如果滴速計(jì)算的不準(zhǔn),將會(huì)帶來(lái)很多不必要的麻煩,輸液時(shí)間計(jì)算也會(huì)有所出入,報(bào)警不準(zhǔn)容易造成護(hù)士的手忙腳亂,失去了智能監(jiān)控的作用。信號(hào)采集處理電路如下圖所示，若測(cè)試時(shí)檢測(cè)到液滴的電壓差信號(hào)過(guò)小，可在比較器前加上一級(jí)差動(dòng)放大電路增大檢測(cè)的可靠性。由信號(hào)采集電路原理圖可以看出，當(dāng)藥瓶?jī)?nèi)的液體液面處于光路的上面時(shí)(或者液滴滴下切斷了光路)，紅外發(fā)射的二極Send1射出的光就不能被紅外接收的二極管Receive1所接收，從而Receive1就截止了，晶體管也就截止了，OP07的輸出端是高電平了；當(dāng)藥瓶?jī)?nèi)的液體液面慢慢下降到光路的附近時(shí)(或者沒(méi)有了液滴滴下時(shí))，紅外發(fā)射的二極管Send1所射出的光就能被紅外接收的二極管Receive1所接收，從而Receive1就導(dǎo)通了，晶體管也導(dǎo)通了，OP07的輸出端就是低電平了，此時(shí)的單片機(jī)就產(chǎn)生了外部中斷，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電路來(lái)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，然后通知醫(yī)務(wù)人員來(lái)采取緊急措施，從而達(dá)到了采集數(shù)據(jù)以及控制報(bào)警的目的。圖10 液滴檢測(cè)電路3.6液位監(jiān)測(cè)單元與速度檢測(cè)單元一樣，本文也提出兩種可以實(shí)現(xiàn)的方法，即有、無(wú)損探測(cè)。本文考慮到了系統(tǒng)醫(yī)用衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)，輸液吊瓶中要應(yīng)盡量地避免有異物的進(jìn)入，于是就選用了紅外無(wú)損的探測(cè)方案11。通常情況下，吊瓶壁的厚度與外直徑都要比滴斗要大的多，但當(dāng)我們?cè)龃蠹t外的發(fā)射功率之后，經(jīng)過(guò)有水與無(wú)水儲(chǔ)液瓶所接到的信號(hào)不同仍在30-40mV 之間，這說(shuō)明了紅外的無(wú)損的探測(cè)方式對(duì)超越限值報(bào)警的電路而言是行得通的12。因?yàn)楸疚牡脑较迗?bào)警的電路只是需要工作在液體下降至紅外的發(fā)射接收的通路高度之下，所以本文的傳感器單元所接收的信號(hào)無(wú)需經(jīng)過(guò)濾波環(huán)節(jié)，只是需要放大工作即可，出于信號(hào)的傳輸損耗越小的考慮，本文將初級(jí)放大單元的電路和傳感器單元一起設(shè)計(jì)安裝在了儲(chǔ)液瓶的旁邊。然后在設(shè)定一個(gè)門限電平，使接收信號(hào)高于門限電平時(shí)給單片機(jī)送入一個(gè)信號(hào)，產(chǎn)生警報(bào)，即構(gòu)成了越限報(bào)警電路13，其系統(tǒng)框圖及電路圖分別如下圖11和圖12所示：圖11 單元框圖圖12 液位檢測(cè)電路圖3.7電源電路的設(shè)計(jì)電源在電路設(shè)計(jì)中是非常重要的,電壓太大,就會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大,容易減少元器件的壽命,甚至?xí)龎膯纹瑱C(jī)的芯片,造成不可估算的損失,本系統(tǒng)需要產(chǎn)生的電平包括:5V電壓:單片機(jī)控制芯片,紅外對(duì)管,步進(jìn)電機(jī),報(bào)警電路。因此在本設(shè)計(jì)中采用單電源方案,單電源方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工作可靠。在設(shè)計(jì)中我們采用所有元件的適中電壓+5V,它通過(guò)變壓器先把生活中常用的交流電變換成+5V的電壓,再用穩(wěn)壓器把它穩(wěn)定在5V。電路圖如下圖所示：IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負(fù)載電阻。當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。以下圖13為電源電路圖：圖13 電源電路4軟件設(shè)計(jì)要想保證整個(gè)輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠正常的工作,硬、軟件設(shè)計(jì)都是不可以忽視的組成部分。沒(méi)有了硬件,軟件就是一堆亂碼,沒(méi)有了軟件,硬件就是空殼了,所以即使硬件設(shè)計(jì)比較完整,但是如果沒(méi)有了軟件應(yīng)用部分,本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還是不可以工作的。所以只有將合乎設(shè)計(jì)的要求的嵌入式的軟件控制程序下載至相應(yīng)的硬件電路板之上,系統(tǒng)的各個(gè)部分才能夠正常運(yùn)行,完成預(yù)期。4.1主控模塊設(shè)計(jì)主控模塊作為軟件系統(tǒng)的核心，在工作的時(shí)候首先要對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和串口部分進(jìn)行初始化，然后協(xié)調(diào)各個(gè)子模塊進(jìn)行工作。本次設(shè)計(jì)的初始化主要包含以下兩方面，一是對(duì)于串口要進(jìn)行必要的初始化工作，讓其在方式1下工作，而波特率則是由定時(shí)器T1的溢出率設(shè)定，設(shè)定為1200bit/s，并讓其工作在允許接收狀態(tài)下。單片機(jī)的外圍電路里使用了頻率是11.0592MHz 的晶振，需要設(shè)定定時(shí)器1的初始值248(OE8)。串口數(shù)據(jù)的通信過(guò)程里的發(fā)送和接收必須要通過(guò)中斷來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，因此必須要設(shè)置串口中斷方式；二是對(duì)于外部的中斷0的設(shè)置，在輸液的監(jiān)控系統(tǒng)的過(guò)程中，當(dāng)有液滴滴下的時(shí)候，液滴的檢測(cè)電路會(huì)捕捉所產(chǎn)生電信號(hào)的來(lái)源，再發(fā)出1個(gè)數(shù)字的脈沖信號(hào)，送到單片機(jī)的內(nèi)部使其產(chǎn)生了1個(gè)外部的中斷0。本系統(tǒng)在中斷計(jì)數(shù)的時(shí)候，應(yīng)該啟動(dòng)外部中斷0，并且將其設(shè)定在電平的觸發(fā)模式中，及用于計(jì)數(shù)的R4寄存器內(nèi)部清零17。4.2點(diǎn)滴速度的測(cè)量模塊設(shè)計(jì)點(diǎn)滴速度存在兩種測(cè)量方式。一是：以點(diǎn)滴每次間隙為單位，記錄出一次點(diǎn)滴所用時(shí)間，用60來(lái)除以點(diǎn)滴的間隔單位的時(shí)間就可以得到點(diǎn)滴數(shù)/每分鐘。此方法用除法操作，如果點(diǎn)滴速度比較快，測(cè)量誤差也較大。而測(cè)量所得到點(diǎn)滴的單位時(shí)間誤差會(huì)被 60 秒的時(shí)間單位所放大。但此方法用在點(diǎn)滴速度的修正上，可以適時(shí)的測(cè)得點(diǎn)滴速度的變化量，其適用于調(diào)整滴速的場(chǎng)合。二是：用單位時(shí)間來(lái)記錄出點(diǎn)滴數(shù)。利用乘法計(jì)算來(lái)算出滴速，此法存在一定弊端，如果單位時(shí)間里的點(diǎn)滴數(shù)目不是整數(shù)，就容易存在測(cè)量的誤差。但若是在滴速恒定情況下，可以采取在許多單位時(shí)間里取均值，從而求出單位時(shí)間的平均點(diǎn)滴數(shù)，這樣就可以達(dá)到比較高的精度18.在本次設(shè)計(jì)中，將采用將兩者結(jié)合起來(lái)的方法進(jìn)行測(cè)量。以點(diǎn)滴為單位，同時(shí)對(duì)于多個(gè)點(diǎn)滴來(lái)測(cè)量，計(jì)算出滴速。如圖是實(shí)現(xiàn)原理。 中斷計(jì)數(shù) A B 中斷計(jì)數(shù)圖14 脈沖電路圖定時(shí)器 T 0的定時(shí)時(shí)間是200us，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有脈沖信號(hào)發(fā)出時(shí)，程序就開(kāi)始進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理，將計(jì)數(shù)器里存儲(chǔ)的內(nèi)容讀出來(lái)，然后將計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，作為了記錄脈沖信號(hào)的初始值，將其計(jì)為COUNT=0，當(dāng)定時(shí)器的時(shí)間到達(dá)了 200us時(shí)，程序中斷就會(huì)檢測(cè)輸入的信號(hào)是否是有脈沖信號(hào)，同時(shí)將計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1的操作，即計(jì)COUNT=1，另外設(shè)置計(jì)數(shù)器COUNT=1所記錄的檢測(cè)到的脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，設(shè)置計(jì)數(shù)器COUNT=1存儲(chǔ)單元為10，這樣就可循環(huán)存儲(chǔ)脈沖的個(gè)數(shù)。我們可以在定時(shí)器COUNT=1中取出5個(gè)相臨脈沖的信號(hào)點(diǎn)（可以設(shè)定起始的脈沖點(diǎn)為 x，其相對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器COUNT數(shù)值為n1，那么第五脈沖點(diǎn)就為x+5，其相對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器COUNT數(shù)值為n 2），這時(shí)就計(jì)算出了經(jīng)過(guò)五個(gè)脈沖點(diǎn)的時(shí)間是：t = (n2 - n1)200us，從而就得到了相臨的脈沖信號(hào)時(shí)間間隔平均值是：T=t/5，也就得到了點(diǎn)滴速度是：v=60s/T=1500/(n2-n1)19。經(jīng)過(guò)以上的分析與計(jì)算，就得到了點(diǎn)滴速度的測(cè)量程序圖。開(kāi)始定時(shí)200us設(shè)置計(jì)數(shù)器COUNT=0設(shè)置計(jì)數(shù)器COUNT1=0定時(shí)結(jié)束退出中斷否是COUNT加1檢測(cè)到脈沖信號(hào)否是COUNT1加1.圖15 點(diǎn)滴速度的框架圖4.3顯示報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)查詢液滴過(guò)慢或有沒(méi)有液滴落下時(shí)及時(shí)的報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)主要是依靠 4s 定時(shí)中斷程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)以上的分析，在輸液進(jìn)程中滴下的液滴的數(shù)量最主要是利用程序?qū)NT0傳送來(lái)的信號(hào)邊緣進(jìn)行檢測(cè)計(jì)數(shù)，并且在程序中使用R4計(jì)數(shù)器加1來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴的計(jì)數(shù)。因此，只要在4s內(nèi)有液滴滴下時(shí)R4中的值就一定會(huì)改變，正常的輸液在4s的時(shí)間內(nèi)R4的值是一定會(huì)變化的。因此，就可以通過(guò)判斷4s內(nèi)R4的值是否發(fā)生變化，來(lái)判斷在這4s的時(shí)間間隔中是不是有液滴滴下，當(dāng)R4的值有變化時(shí)就說(shuō)4s內(nèi)有液滴滴下;當(dāng)判斷出R4的值沒(méi)有任何變化時(shí)就說(shuō)明4s內(nèi)沒(méi)有液滴滴下，給報(bào)警標(biāo)志位置1，讓它們分別驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。在本次設(shè)計(jì)中若出現(xiàn)以下情況下時(shí)就會(huì)進(jìn)行報(bào)警：當(dāng)輸液正常完成時(shí)，這時(shí)最后一滴液體以后就沒(méi)有液滴滴下了，這就相當(dāng)于兩滴液體的間隔時(shí)間為無(wú)窮大，即遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4s的定時(shí)，這時(shí)R4的值就不會(huì)發(fā)生變化，就開(kāi)始報(bào)警；輸液因意外情況而發(fā)生中斷的，這時(shí)當(dāng)中斷前的某一液滴滴下后，再就沒(méi)有其他液滴滴下了，其與第一種現(xiàn)象是相同的，這時(shí)R4的值也不會(huì)變化，也發(fā)出報(bào)警信號(hào)；輸液太慢時(shí)，兩液滴滴下的時(shí)間間隔超過(guò)了四秒，這時(shí)R4的值也不會(huì)變化，也報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)了以上情況時(shí)，本系統(tǒng)的單片機(jī)的T0端口就輸出了高電平，這時(shí)蜂鳴器就會(huì)進(jìn)入到工作的狀態(tài)而開(kāi)始鳴叫，提醒病人液滴已經(jīng)輸完或者有意外發(fā)生。其他情況下，也就是兩液滴滴下的時(shí)間間隔小于4s時(shí)就為正常工作，單片機(jī)TO腳就輸出低電平，蜂鳴器停止。流程圖如下圖16所示：開(kāi)始開(kāi)始無(wú)線模塊初始化狀態(tài)燈顯示有液滴滴下有數(shù)據(jù)發(fā)送NN接收數(shù)據(jù)YY顯示發(fā)送數(shù)據(jù)液滴是否結(jié)束結(jié)束N聲光報(bào)警Y結(jié)束圖16 顯示聲光報(bào)警框架圖聲光報(bào)警是系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可或缺的部分,為了不影響病人情緒,報(bào)警時(shí)我們采用有節(jié)奏的報(bào)警聲音,主要有軟件部分來(lái)設(shè)定,當(dāng)液滴不再下落超過(guò)5S時(shí)開(kāi)始報(bào)警報(bào)警。附錄附錄整體電路圖附錄程序滴速控制程序ORG 0000HRESET: AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT1P ORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#01H ACALL PT1M0HERE: AJMP HEREPT1M0: MOV TL1，#0CH MOV TH1，#0FEH SETB ET1 SETB EA SETB TR1 RETIT1P: MOV TL1，#0CH MOV TH1，#0FEH CPL P1.0 RETI查詢方式的參考程序如下： MOV TMOD,#01HLOOP: MOV TH1，#0FEH MOV TL1，#0CH SETB TR1LOOP1: JNB TF1,LOOP1 CLR TR1 CPL P1.0 SJMP LOOP顯示子程序：DIR SETB P2.2 MOV R7,#08H MOV R0，#7FHDL0 MOV A,R0 ADD, A,#0DH MOVC A,A+PC MOV SBUF,ADL1： JNB TI,DL1 CLR TI DEC R0 DJNZ R7，DL0 CLR P2.2 RET SEGTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,90H DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H DB 8FH,0BFH,8CH,0FFH,0FFH鍵盤(pán)子程序：KEYI: MOV A,#00H MOV SBUF,AKL0： JNB TI,KL0 CLR TIKL1： JNB P2.0，PK1 JB P2.1, KL1PK1： ACALL DL10 JNB P2.0,PK2 JB P2.1，KL2PK2： MOV R7，#08H MOV R6,#0FEH MOV R3，#00H MOV A,R6KL5： MOV SBUF,AKL2： JNB TI,KL2 CLR TI JNB P2.0，PKONE JB P2.1，NEXT MOV R4，#08H AJMP PK3PKONE: MOV R4，#00HPK3： MOV SBUF,#00HKL3： JNB TI,KL3 CLR TIKL4: JNB P2.0,KL4 JNB P2.1 MOV A,R4 ADD A,R3 RETNEXT: MOV A,R6 RL A MOV R6,A INC R3 DJNE R7,KL5 AJMP KEYIDL10: MOV R7,#0AHDL: MOV R6,#0FFHDL6: DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RET蜂鳴報(bào)警程序：SOUND: SETB T0 MOV R4，#64HLOOP: MOV R3，#0F9HLOOP1： DJNZ R3，LOOP1 DJNZ R4，LOOP CLR T0 RET 參考文獻(xiàn).1 于向英.新型彈簧輸液報(bào)警器的研制與應(yīng)用J.護(hù)理學(xué)雜志,2003,18(8):6092 伶望舒等.輸液瓶液位測(cè)量及報(bào)警裝置J.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2010,(7):33-343 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社，2006,3：1-12 4 曹海建 龐英.靜脈輸液制動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)J.青島大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版）2004.65 張永東 班旭東.輸液速度自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.自動(dòng)化與儀器儀表 2005（3）：6 崎艷芳.輸液速度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.衛(wèi)生職業(yè)教育 2008（16）：151-1537 許宜申，朱欣華 基于 VC+6.0 的 PC 機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信.J結(jié)語(yǔ)值此論文完成之際，謹(jǐn)向那些曾教導(dǎo)我的師長(zhǎng)、幫助我的同學(xué)，表達(dá)我誠(chéng)摯的謝意！短短幾年的大學(xué)時(shí)光就要過(guò)去了，我感受頗深。大學(xué)教會(huì)了我自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)這也與老師的教誨是分不開(kāi)的。在此論文的寫(xiě)作過(guò)程中，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)和豐富的理論、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)深深地影響了我，使我在以后的學(xué)習(xí)與工作里受益終生。在此老師表示深深地感謝！我也要感謝親愛(ài)的同學(xué)們，在我有了困難的時(shí)候是你們給予了我?guī)椭?，?dāng)我處在意志薄弱的時(shí)期給予我鼓勵(lì)。彼此友愛(ài)，互幫互助的和諧氣氛給予了我無(wú)盡的溫暖，讓我重燃了克服困難的信心。任何困難都不是阻擋我們的問(wèn)題，問(wèn)題是我們有沒(méi)有勇氣去面對(duì)！