醫(yī)用液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控系統(tǒng)的單片機(jī)設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 引言1第二章 方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)22.1系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)22.2方案設(shè)計(jì)與論證22.2.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路22.2.2紅外測(cè)速2第三章 系統(tǒng)組成電路及功能設(shè)計(jì)33.1系統(tǒng)組成及原理框圖33.2電源轉(zhuǎn)換電路33.3檢測(cè)元件的選擇33.4儲(chǔ)液瓶報(bào)警電路43.5 點(diǎn)滴速度測(cè)試電路43.6 鍵盤控制電路5第四章 程序流程圖設(shè)計(jì)74.1主要軟件流程圖7第五章 心得體會(huì)8參考文獻(xiàn)8一種醫(yī)用液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控系統(tǒng)的單片機(jī)設(shè)計(jì)第一章 引言在國(guó)內(nèi)醫(yī)院中所使用的靜脈輸液器都是懸掛式輸液，輸液速度難以準(zhǔn)確限制，這對(duì)特護(hù)病人和對(duì)輸液速度有較嚴(yán)格的病人是不方便的。目前的輸液監(jiān)控報(bào)警器笨重、體積大、價(jià)格太高，增加醫(yī)院和

2、病人的費(fèi)用。所以如果有液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置，必將深受醫(yī)務(wù)人員和病人的歡迎。系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)，都采用 at89s52 作為 cpu。從機(jī)通過光敏元件測(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)。本系統(tǒng)就是為了減少人力浪費(fèi)，獲得良好醫(yī)療效果而設(shè)計(jì)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置， 利用這種裝置可以通過電機(jī)控制儲(chǔ)液瓶的高度來達(dá)到控速的目的; 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); 通過鍵盤設(shè)置液體點(diǎn)滴速度。所以對(duì)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控的研究十分有意義。 第二章 方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)圖1 系統(tǒng)框圖2.2方案設(shè)計(jì)與論證2.2.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路方案一: 采用直流電機(jī)。由于直

3、流電機(jī)上電即轉(zhuǎn)動(dòng)，掉電后慣性較大，停機(jī)時(shí)還會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后才可停下來。轉(zhuǎn)矩小、 無(wú)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。方案二: 采用步進(jìn)電機(jī)。 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)。步進(jìn)電機(jī)每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線位移與輸人的脈沖數(shù)成正比， 轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。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)?？紤]到上述各種電機(jī)的特點(diǎn)，由此選用步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路。2

4、.2.2紅外測(cè)速方案一: 采用液位傳感器來檢測(cè)。將一液位傳感器置于受液瓶中，根據(jù)液位傳感器感受到的液位起伏來檢測(cè)是否有點(diǎn)滴落下。將傳感器置于液體中，不可取，同時(shí)由于相鄰兩次液位差距很小，會(huì)引入較大的測(cè)量誤差。方案二：采用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)，根據(jù)接收到的光強(qiáng)的強(qiáng)弱判斷是否有液滴滴下。由于紅外光波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)，因此受可見光的影響較小。此方案電路簡(jiǎn)單，且不受可見光的干擾，穩(wěn)定性好，因此采用此方案作為點(diǎn)滴檢測(cè)方案。因?yàn)槔梅瓷涫郊t外傳感器很難進(jìn)行對(duì)水的判斷，而利用對(duì)射式紅外傳感器，雖然水對(duì)紅外的遮擋比較弱，但相對(duì)反射來說又會(huì)強(qiáng)一點(diǎn)。利用測(cè)量相鄰點(diǎn)滴下落的時(shí)間間隔即可確定點(diǎn)滴速度。第三章 系統(tǒng)組成電路及功能

5、設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)組成及原理框圖利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和壓強(qiáng)的原理來控制水滴的速度， 由公式可知由于液面高度的不同而使壓強(qiáng)不同，從而改變液滴的速度。 圖2 系統(tǒng)組成及原理框圖3.2電源轉(zhuǎn)換電路電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。由于此電路需要輸出+5v直流電壓，所以我們采用7805集成穩(wěn)壓器， c1、c2分別為輸入端和輸出端濾波電容，r1為負(fù)載電阻。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。圖3 電源轉(zhuǎn)換電路3.3檢測(cè)元件的選擇 檢測(cè)液滴和液面有多種元件可選，如電容傳感器和光電傳感器等等。 電

6、容式傳感器在測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，精度較高。但液滴速度相對(duì)較為緩慢，當(dāng)速度為150（滴/分）時(shí)，頻率也只有2.5hz。而電容式傳感器測(cè)量低頻電壓的誤差較大，且電容對(duì)水的介電常數(shù)的變化不大，距離有限。 光電傳感器具有很強(qiáng)的感應(yīng)光信號(hào)變化的能力，且信號(hào)調(diào)整方便，可以很容易的實(shí)現(xiàn)脈沖輸出，非常適合用于數(shù)字系統(tǒng)，且低頻并不影響它的測(cè)量精度，有較高的分辨率。表 1為我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：表1 光敏對(duì)管間不同介質(zhì)時(shí)的電壓表電路r1 r2 r3值空氣有液體空瓶電路1510，5.1k，1k/9.785.0電路11k，5.1k，1k6.689.158.12電路21k，1.5k，1k1.0393.522.2圖4 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)電路

7、3.4儲(chǔ)液瓶報(bào)警電路采用紅外發(fā)射管和紅外接收管。因?yàn)橐后w對(duì)紅外光的傳播有一定的散射作用,所以能夠根據(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。儲(chǔ)液瓶告警信號(hào)一旦為低電平時(shí),單片機(jī)立刻轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序,進(jìn)行聲光報(bào)警。電路如圖5所示。圖5 儲(chǔ)液瓶報(bào)警電路3.5 點(diǎn)滴速度測(cè)試電路根據(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。將滴管放置在檢測(cè)用槽形光耦的中間,在檢測(cè)過程中,液滴呈近橢圓狀向下作加速運(yùn)動(dòng)并通過槽型光耦,由于液滴的表面是曲面,所以上半部與下半部將光線兩次折射,使接收端接收不到光而產(chǎn)生兩次高電平,僅在液滴中部光線可以直射穿過,使接收端輸出低電平,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)

8、數(shù)功能。圖6 點(diǎn)滴速度測(cè)試電路3.6 鍵盤控制電路采用矩陣式鍵盤， 采用矩陣式行列掃描方式，當(dāng)按鍵較多時(shí)可降低占用單片機(jī)的1 / o接口數(shù)目。如圖7.圖7 鍵盤控制電路系統(tǒng)電路原理圖如圖所示： 圖8 系統(tǒng)電路原理圖第四章 程序流程圖設(shè)計(jì)4.1主要軟件流程圖： 主流程圖：（包括兩個(gè)外部中斷兩個(gè)內(nèi)部中斷）圖9 軟件流程圖第五章 心得體會(huì)作為一名電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，我覺得做單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是十分有意義的。在已度過的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，做類似的課程設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。此次課設(shè)用了一周的時(shí)間，在這次課程設(shè)計(jì)中，運(yùn)用到了我們以前所

9、學(xué)的專業(yè)課知識(shí)，如：protel99se制圖、匯編語(yǔ)言、模擬和數(shù)字電路知識(shí)等。而且我發(fā)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)效率會(huì)很高。剛收到這個(gè)題目，自己感覺很興奮。因?yàn)榻?jīng)常生病輸液，所以對(duì)這方面挺感興趣。通過這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。課設(shè)練習(xí)了我們從理論向?qū)嶋H轉(zhuǎn)化并實(shí)現(xiàn)的一個(gè)過程，我覺得這是非常重要的，我會(huì)更加努力的運(yùn)用單片機(jī)所學(xué)的知識(shí)豐富完善自己，為自己以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：【1】維普數(shù)據(jù)庫(kù)：http:/211.81.3