1、 南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)院 系： 计算机工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 题 目： 基于单片机的液体点滴控制系统设计 2013 年 5 月 南 京毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要基于单片机的液体点滴速度监控系统是一个能够代替医务人员监控病人点滴速度的智能化系统。该系统提出了一种点滴监控装置的设计方法，可用按键控制点滴报警时间并通过显示装置显示当前速度，当药液低于一定标准可通过蜂鸣器报警，系统采用了 STC89C52 作为核心处理单元，光敏传感器检测液体的滴数，通过检测来手动调整控制点滴速度，实际上也就是采用了液位控制的方法。通过多种方案对比
2、，最终确定的方案操作简便，特别是进行了软件仿真设计，更具科学性以及可靠性，因此可将理论运用于医疗实际中。本次毕业设计实现了基于单片机的液体点滴速度监控装置的设计。所设计系统的硬件设计合理，实时性良好，经过扩展和升级，可以用于医院给病人打点滴和工业控制中，具有良好的医用价值和市场价值。关键词 液体点滴监控 光电传感器 STC89C52 液位控制毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要Title Design of liquid dropping speed monitoring device based on SCMAbstractLiquid drop speed monit
3、oring system based on single chip microcomputer is a substitute for medical personnel to monitor patients intravenous drip speed intelligent systems. This system puts forward a bit monitoring device, the design method of the available buttons control drip alarm time and through the display shows the
4、 current speed, when the liquid is less than certain standard can be through the buzzer alarm, system USES a STC89C52 as core processing unit, through photosensitive sensors to manually adjust the intravenous drip speed, actually ,the method was adopt the level control. Through a variety of scheme c
5、omparison, the final solution is simple, in particular, through the software simulation make the design more scientific and reliable, so the theory can be used in medical practice.The graduation design has realized the liquid drop speed monitoring device based on single chip. The systems hardware is
6、 reasonable, good real-time performance, extended and upgraded, the system can be used in hospital on the patient and industrial, has a good medicinal value and market value.Keywords: liquid drop monitoring photosensitive sensor STC89C52 level control目 录前 言 .1第一章 背景知识介绍 .41.1光电传感器介绍 .41.2单片机介绍 .51.3
7、 POTEL99介绍 .71.4 KEIL介绍 .71.5 PROTUES介绍 .8第二章 方案比较与论证 .102.1方案一 .102.2方案二 .102.3方案比较与选择 .11第三章 液体点滴速度监控装置的理论分析与参数计算 .123.1 液体检测 .123.2 影响测量精度的因素分析 .133.3 系统设计思路 .14第四章 液体点滴速度监控装置硬件电路设计 .154.1 系统硬件框图 .154.2 单片机主机系统电路 .164.3 按键输入电路 .194.4 液晶显示 .204.5 报警电路 .244.6 光电传感器电路 .25第五章 液体点滴速度监控装置系统软件设计 .275.1系
8、统主程序流程图 .275.2初始化程序 .275.3中断程序 .285.4 按键程序 .305.5 显示程序 .325.6 延时子程序 .34第六章 液体点滴速度监控装置仿真与实现 .356.1 软件仿真 .356.2 硬件实现 .366.3 测试结果与误差分析 .39第七章 优化及改进 .427.1系统的问题 .427.2系统的改进方法 .42参考文献 .43结束语 .44致 谢 .45附录一 中英文技术资料翻译 .46附录二：程序清单 .57附录三：PROTEL 电路图 .64附录四：PROTEUS 仿真图 .65附录五：基于单片机的液体点滴控制系统实物图 .66南京工程学院毕业设计说明书
9、（论文）1前 言问 题 的 提 出随 着 现 在 社 会 医 疗 水 平 的 提 高 ， 医 院 的 的 智 能 化 水 平 也 越 来 越 高 ， 很 多 医疗 设 备 都 需 要 无 人 照 看 或 者 说 需 要 照 看 的 精 力 变 少 。 在 打 点 滴 的 时 候 点 滴 没 了需 要 及 时 告 诉 医 生 处 理 ， 但 是 对 于 一 些 昏 迷 的 病 人 就 不 能 即 时 通 知 医 生 来 处 理 ，这 样 就 可 能 导 致 病 人 的 血 液 回 流 进 滴 管 ， 造 成 不 必 要 的 伤 害 ， 同 时 对 于 意 外 状况 点 滴 停 止 输 液 了 也
10、 需 要 及 时 报 警 。 另 外 对 于 点 滴 的 输 液 速 度 也 需 要 加 以 监 控用 来 针 对 不 同 病 人 或 者 不 同 人 群 。 本 文 提 出 的 基 于 单 片 机 的 液 体 点 滴 控 制 系 统 ，只 需 要 操 作 仪 器 ， 便 可 以 对 点 滴 速 度 进 行 监 控 ， 以 及 对 点 滴 过 程 的 异 常 状 况 进行 报 警 ， 这 装 置 对 输 液 速 度 的 监 控 也 能 进 行 准 确 监 控 。概 述随 着 科 学 电 子 技 术 飞 速 的 发 展 ， 单 片 机 性 能 不 断 完 善 ， 性 能 价 格 比 显 著 提高
11、 ， 技 术 日 趋 完 善 。 由 于 单 片 机 具 有 体 积 小 、 重 量 轻 、 价 格 便 宜 、 功 耗 低 、 控制 功 能 强 及 运 算 速 度 快 等 特 点 ， 因 而 在 国 民 经 济 建 设 、 军 事 及 家 用 电 器 等 各 个领 域 均 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 本 设 计 主 要 任 务 是 设 计 并 制 作 一 个 液 体 点 滴 速 度 监测 与 控 制 装 置 ， 能 检 测 出 储 液 瓶 内 液 体 的 滴 速 、 可 控 制 液 体 点 滴 速 度 ， 在 液 面降 到 警 戒 值 时 能 发 出 报 警 。 通 过 此 次 设
12、 计 不 仅 深 入 了 解 了 单 片 机 系 统 设 计 流 程 ，提 高 了 对 电 路 键 盘 系 统 及 对 射 式 光 电 传 感 器 的 了 解 。 输 出 系 统 由 光 电 传 感 器监 控 的 吊 瓶 、 LED 液 晶 显 示 屏 及 蜂 鸣 报 警 电 路 共 同 组 成 。近 几 年 来 ， 单 片 机 ， 计 算 机 技 术 以 及 传 感 器 技 术 的 发 展 日 新 月 异 ， 因 此 使用 单 片 机 以 及 传 感 器 于 生 活 所 需 的 物 品 中 已 经 成 为 主 流 思 想 ， 已 经 成 为 当 今 社会 发 展 的 需 要 。 本 次 设
13、计 就 是 使 用 了 单 片 机 以 及 传 感 器 来 设 计 贴 近 生 活 实 际 的液 体 点 滴 监 控 装 置 ， 该 装 置 可 以 在 医 用 方 面 凸 显 其 价 值 ， 也 可 以 用 于 工 业 等 其他 行 业 ， 提 高 医 院 等 行 业 的 智 能 化 水 平 。通 过 设 计 加 强 了 我 的 实 际 制 作 和 调 试 能 力 ,同 时 也 加 强 对 数 字 电 路 、 单 片机 和 微 机 原 理 等 课 程 知 识 的 实 际 应 用 能 力 ， 为 同 类 产 品 的 进 一 步 发 展 奠 定 理 论和 实 践 基 础 。南京工程学院毕业设计说
14、明书（论文）2液 体 点 滴 速 度 监 控 器 在 生 活 中 主 要 就 是 应 用 于 静 脉 输 液 。 随 着 医 院 管 理 系 统趋 向 于 电 子 化 、 网 络 化 ， 如 何 利 用 计 算 机 与 现 代 控 制 技 术 提 高 医 疗 器 械 的 自 动化 成 为 目 前 主 要 应 用 方 向 之 一 。本 系 统 主 要 基 于 STC89C52 单 片 机 以 及 光 电 传 感 器 来 实 现 液 体 点 滴 的 监 控 。该 系 统 是 以 单 片 机 作 为 控 制 中 枢 部 分 ， 结 合 外 围 输 入 输 出 系 统 组 成 的 液 体 点 滴速 度
15、 监 控 装 置 ， 核 心 控 制 为 STC89C52 单 片 机 ， 输 入 系 统 是 以 独 立 式 按 键 来进 行 控 制 的 。研 究 内 容本 设 计 主 要 研 究 基 于 单 片 机 的 液 体 点 滴 控 制 系 统 ， 分 别 对 传 感 器 检 测 电 路 、按 键 电 路 、 显 示 电 路 以 及 系 统 的 软 、 硬 件 各 个 部 分 进 行 了 研 究 。主 要 研 究 内 容 如 下 ： (1)系 统 硬 件 电 路 的 设 计 根 据 液 体 点 滴 的 监 控 原 理 ， 进 行 液 体 点 滴 系 统 的 整 体 研 究 与 设 计 。 针 对
16、液 体 点 滴 监 控 系 统 的 整 体 功 能 设 计 各 个 模 块 电 路 。 对 传 感 器 检 测 电 路 论 证 和 设 计 ， 产 生 用 于 监 测 点 滴 的 信 号 。 对 按 键 电 路 进 行 设 计 ， 可 以 实 现 报 警 功 能 的 开 关 ， 以 及 异 常 报 警 的 时 间 检 测 数 据 送 入 单 片 机 进 行 计 算 ， 从 而 得 出 面 积 。 LCD 显 示 液 体 当 前 速 度 的 值 ， 以 及 已 经 流 过 的 滴 数 ， 以 文 字 显 示 的 方 式 显示 液 体 速 度 以 及 总 点 滴 数 。(2)系 统 软 件 的 设
17、 计 系 统 主 程 序 的 设 计 。 按 键 子 程 序 的 设 计 。 单 片 机 计 算 面 积 的 设 计 。 LCD 显 示 程 序 的 设 计 。设 计 特 点 与 创 新该 装 置 实 时 地 监 测 液 体 点 滴 速 度 ， 通 过 单 片 机 对 信 息 进 行 分 析 和 处 理 ， 由主 机 发 出 相 应 指 令 ， 调 整 系 统 工 作 平 稳 ， 构 成 了 一 个 高 性 能 的 闭 环 控 制 系 统 ，实 现 了 对 点 滴 输 液 速 度 的 直 观 监 测 ， 同 时 对 一 些 异 常 情 况 的 出 现 可 实 施 报 警 。南京工程学院毕业设计
18、说明书（论文）3利 用 该 装 置 还 能 通 过 主 控 平 台 对 各 个 分 立 系 统 信 息 实 施 自 动 化 、 智 能 化 的 集 中处 理 。 能 方 便 、 简 易 的 操 作 和 使 用 ， 对 医 疗 具 有 很 强 的 实 用 性 。南京工程学院毕业设计说明书（论文）4第 一 章 背 景 知 识 介 绍1.1 光 电 传 感 器 介 绍1.1.1什么是光电传感器光 电 检 测 方 法 是 具 有 精 度 高 、 反 应 快 、 非 接 触 等 优 点 的 一 种 检 测 方 法 ， 而且 该 方 法 可 测 的 参 数 比 较 多 ， 光 电 传 感 器 结 构 简
19、单 ， 形 式 灵 活 多 样 ， 因 此 ,光电 式 传 感 器 在 检 测 参 数 以 及 控 制 工 程 中 的 应 用 十 分 广 泛 。 光 电 传 感 器 是 各 种 光电 检 测 系 统 中 实 现 光 电 转 换 的 关 键 元 件 ， 它 是 把 光 信 号 （ 红 外 、 紫 外 光 辐 射 以及 可 见 光 ） 转 变 成 为 电 信 号 的 器 件 1 。光 电 式 传 感 器 是 以 光 电 器 件 作 为 转 换 元 件 的 传 感 器 。 它 可 用 于 检 测 一 些 由 于直 接 变 化 而 引 起 光 量 变 化 的 非 电 量 ， 比 如 光 强 、 辐
20、射 测 温 、 气 体 、 光 照 度 、 成分 分 析 以 及 点 滴 等 ； 也 可 用 来 检 测 能 够 转 换 成 光 量 变 化 的 其 他 非 电 量 ， 比 如 零件 直 径 、 物 体 表 面 粗 糙 度 、 位 移 、 振 动 、 速 度 、 应 变 、 加 速 度 ， 以 及 物 体 的 形状 、 工 作 状 态 的 识 别 等 。 光 电 式 传 感 器 具 有 非 接 触 、 响 应 快 、 性 能 可 靠 等 特 点 ，因 此 在 工 业 自 动 化 装 置 和 机 器 人 中 获 得 广 泛 应 用 。 这 些 年 来 ， 随 着 技 术 的 进步 ,光 电 传
21、感 器 的 性 能 不 断 提 高 ， 特 别 是 CCD 图 像 传 感 器 的 产 生 ， 为 光 电 传 感器 的 进 一 步 应 用 开 创 了 新 的 一 页 ， 随 着 光 电 传 感 器 的 改 进 ， 它 的 应 用 也 越 来 越强 大 。常 见 的 光 电 传 感 器 有 光 敏 二 极 管 等 。 光 电 传 感 器 的 光 敏 二 极 管 有 与 普 通 二 极管 一 样 的 外 形 ， 不 同 的 是 它 的 管 壳 上 有 一 个 嵌 着 玻 璃 的 窗 口 ， 这 个 窗 口 的 作 用是 方 便 光 线 射 入 ， 这 样 能 够 增 加 受 光 面 积 ， 因
22、 此 一 般 情 况 下 PN 结 的 面 积 都 比较 大 ， 光 敏 二 极 管 在 反 向 偏 置 的 工 作 状 态 下 工 作 ， 与 负 载 电 阻 相 串 联 。 它 在 有光 和 没 有 光 照 射 的 情 况 下 是 不 同 的 ， 当 没 有 光 时 ， 它 的 性 能 就 和 普 通 二 极 管 一样 ， 反 向 电 流 很 小 ， 这 就 是 光 敏 二 极 管 的 暗 电 流 ； 当 有 光 照 时 ， 载 流 子 被 激 发 ，产 生 了 电 子 以 及 空 穴 ， 这 就 是 光 电 载 流 子 。 在 外 电 场 的 作 用 下 ， 光 电 载 流 子 能够 参
23、 于 导 电 ， 形 成 的 反 向 电 流 比 暗 电 流 大 很 多 ， 这 个 反 向 电 流 就 是 光 电 流 。 由于 光 电 流 的 大 小 与 光 照 强 度 有 关 系 ， 并 且 是 成 正 比 的 ， 于 是 它 的 负 载 电 阻 上 的电 信 号 能 够 由 光 照 的 强 弱 来 改 变 。南京工程学院毕业设计说明书（论文）5光 电 传 感 器 的 光 敏 三 极 管 不 仅 有 二 极 管 的 把 光 信 号 转 变 为 电 信 号 的 功 能 ，还 可 以 把 电 信 号 进 行 放 大 。 光 敏 三 级 管 与 一 般 的 三 极 管 相 差 不 多 ， 一
24、 般 的 光 敏三 极 管 是 在 发 射 极 和 集 电 极 作 为 引 出 端 口 ， 基 极 则 没 有 引 出 口 ， 管 壳 也 开 窗 口 ，这 样 就 可 以 方 便 光 线 射 入 。 一 般 情 况 下 基 区 面 积 都 很 大 ， 发 射 区 则 比 较 小 ， 当光 线 射 入 ， 那 么 光 线 就 主 要 被 基 区 吸 收 ， 这 样 做 的 原 因 是 能 够 增 大 光 照 。 工 作时 集 电 结 反 偏 ， 发 射 结 正 偏 。 暗 电 流 是 在 没 有 光 照 的 情 况 下 产 生 的 ， 它 比 一 般三 极 管 的 穿 透 电 流 还 小 ；
25、在 有 光 照 时 产 生 大 量 的 电 子 空 穴 对 ， 使 得 基 极 产 生 的电 流 增 大 ， 这 时 产 生 的 电 流 成 为 光 电 流 ， 综 上 所 述 ， 三 极 管 的 灵 敏 度 要 比 二 极管 高 。1.1.2光电传感器特点光 电 检 测 方 法 具 有 精 度 高 、 反 应 快 、 非 接 触 、 性 能 可 靠 等 优 点 ， 而 且 可 测参 数 多 ， 传 感 器 的 结 构 简 单 ， 形 式 灵 活 多 样 。1.1.3光电传感器应用光 电 传 感 器 可 以 应 用 于 条 形 码 扫 描 ， 简 易 感 光 报 警 器 ， 产 品 计 数 器
26、 ， 光 电式 烟 雾 报 警 器 ， 防 盗 报 警 电 路 ， 液 位 监 控 ， 公 共 汽 车 关 门 安 全 警 示 器 等 等 一 系列 生 活 中 ， 用 处 已 经 深 入 到 人 们 生 活 中 。1.2 单 片 机 介 绍单 片 微 型 计 算 机 简 称 单 片 机 ,他 的 主 要 用 途 是 用 作 于 控 制 系 统 ， 因 此 可 以 叫它 为 微 控 制 器 ， 单 片 机 虽 然 只 是 一 小 块 芯 片 ， 但 是 说 白 了 就 相 当 于 一 台 计 算 机 ，单 片 机 含 有 很 多 的 优 点 ， 使 其 能 够 在 日 常 生 活 以 及 学
27、习 中 能 够 得 到 广 泛 的 应 用 。它 的 小 巧 便 宜 为 我 们 实 用 单 片 机 学 习 创 造 了 良 好 的 条 件 ， 它 使 我 们 学 习 计 算 机原 理 以 及 结 构 的 最 理 想 的 选 择 。在 二 十 世 纪 跨 过 了 三 个 “电 ”的 时 代 ,电 子 时 代 ,电 子 时 代 和 现 在 已 经 进入 了 计 算 机 时 代 。 然 而 电 脑 ,通 常 是 指 个 人 计 算 机 。 它 由 主 机 、 键 盘 、 显 示 器等 组 成 。 有 一 种 电 脑 ,大 多 数 人 都 不 是 很 熟 悉 ， 这 台 智 能 电 脑 就 是 单 片 机 (也称 为 微 控 制 器 )。 这 电 脑 系 统 只 用 了 一 片 集 成 电 路 ,就 可 以 简 单 的 操 作 和 控 制 一些 电 子 器 件 。 它 在 整 个 电 子 世 界 中 ， 它 扮 演 的 角 色 就 像 是 人 类 大 脑 ,一 旦 它 出故 障 了 ,整 个 设 备 瘫 痪 了 。 现 在 ,这 种 单 片 机 的 使 用 领 域 已 十 分 广 泛 ,可 以 使 用在 如 仪 表 、 实 时 控 制 、 通 讯 产 品 、 导 航 仪 、 家 用 电 器 等 地 方 。 各 种 各 样 的 产 品
