1、液体点滴速度自动监控系统设计郑州轻院轻工职业学院专科毕业设计（论文）题 目 液体点滴速度自动系统设计 液体点滴速度自动监控系统设计I液体点滴速度自动监控系统摘 要本设计为液体点滴速度监控装置，实现了对液体点滴速度的检测与控制和储液瓶中液面高度的检测报警，并且动态显示点滴速度，可以通过按键设置液体点滴速度并使用步进电机进行速度控制；为了达到较好的调整稳定度，通过软件实现控制电路的自适应调节；利用软件屏蔽检测中的异常信号；另外实现了多机通信，即一个主机站控制多个从机站和主、从机之间的数据传输。报警信号通过串行口实现从机到主机的传输，利用发光二极管和蜂鸣器实现主机的声光报警，同时从机使用数码管显示异
2、常信息。系统以单片机 89C51 单片机为核心控制器件，有直流电动机为液体点滴速度的控制执行器件，进行液体点滴速度控制。选择合适的传感器，准确检测出模拟信号是实现本设计的关键所在，串行通讯接口建立了主战与从站的有线监控系统，主机采用 VB 编写的界面，显示了友好的人机互交界面。制成了一套简易实用的液体点滴速度监控系统装置。 关键词 PID /单片机/点滴速度/光电传感器/多机通信液体点滴速度自动监控系统设计IIAUTOMATIC CONTROL SYSTEMOF DROPPING RATEOF LIQUIDABSTRACTDesigned for the monitoring mechanis
3、m, the implementation rate drops of liquid little speed of the inspection and control and a reservoir of the high level test of the police, and dynamically show, via the keys can be set up a little speed and using step into the motor control tempo ； to achieve better adjust the stability and softwar
4、e for the control circuit to regulate ； used software to detect in shielding of the signal ； achieved much in the communications, Is a host got control over from a machine stops and the lord, from the transmission of data between. the alarm signal by serial port from the implementation of the host o
5、f transport, the use of light and a buzzer to host of audible visual type of machine, using digital of information. reflect the abnormal。In monolithic integrated circuits 89c51 monolithic integrated circuits, the controller has a direct motor for a little speed control, the device speed control. dro
6、ps of liquid。Choose the appropriate, accurate testing of models at the signal is to realize the design of the key to the serial communication interface established in the war with the land-based control system, the host the VB write the interface. display the friendly man-machine to each other in th
7、e interface. made a simple functional liquid little speed control system.KEY WORDS PID,Monolithic integrated circuits,Little speed,Photo electric sensors,Many of the communications 液体点滴速度自动监控系统设计目 录中文摘要 .I英文摘要(任选)II前言 .11 方案比较、设计与论证 .2 1.1 量模块方案比较与论证.21.1.1 高度测量.21.1.2 液体点滴速度测量21.2 控制模块方案比较与论证.31.3
8、主从单片机通信方案设计与论证.42 系统设计组成框图.52.1 系统工作原理.63 系统分立模块设计及工作原理. . . 73.1键盘框图及工作原理. .73.2数据采集模块及工作原理.73.3声光报警模块. .83.4电机模块及工作原理. .94 软件程序设计. .104.1 滴速检测程序.104.2 电机控制子程序. .11液体点滴速度自动监控系统设计4.3 液体点滴速度检测.114.4 检测电路中的防干扰.125 系统软件实现.145.1 点滴速度测量145.2 自学习的实现.155.3 点滴速度控制.165.4 多级串行通信.176 测量数据与分析.186.1 测试仪器.186.2 测
9、试方法.186.3 测试数据与分析.186.4发挥部分.19总结. .22致谢.23参考文献.24附录25附录 1 设计系统图.25附录 2 系统版电路原理图.26液体点滴速度自动监控系统设计1前 言随着微电子技术和信息技术的发展和应用，医疗设备领域正在悄悄的发生着一场信息化的革命。尤其是在医疗监护领域，传统的病房式监护手段已经越来越不能适应当今多元化、信息化、个性化的医疗监护需求。自上世纪 70 年代美国航天局(NASA)运用远程监护技术对空中的宇航员进行生理参数的监测开始，直到目前美国军方研究的一种供战时使用的人体状态监护仪(Personal Status Monitor, PSM)，这是
10、一种由士兵佩戴，在战场上监护士兵的呼吸、体温、血压、心率及心电图的监护装置，通过无线电技术使战地指挥官能估计战场上的受伤者是否还活着，并可确定受伤者的所在位置。目前，医院内以计算机为基础的病人床边监护与中央集中监护系统，已能通过各种方式与各类信息系统相连接，组成一个集数据、波形、语音、图像为一体的有线与无线相结合的信息网络。在这个网络中可通过各种有线和无线传输方式，将急救现场、急救车、诊疗船、直升机、家庭诊疗所、乡村医院等与急救中心和大型医院相联通，为人类提供在任何地方、任何时候实行远程监护与医疗诊断。这一现代技术目前正悄悄地进入医院、家庭以及任何载人的运输工具(汽车、火车、船舶、飞机、宇宙飞
11、船等)中，并直接为工作中、行走中和飞行中的个人保健服务。在欧美发达国家，医疗监护产品升级换代的速度相当迅速，其总体发展趋势是:(1) 应用各种高新技术丰富产品功能，拓展应用范围;(2) 采用多系统组合的积木式结构，即模块化，可根据临床对多种测量、分析控制和记录的需要，组成适宜的监护操作系统;(3) 普遍采用 GUI 界面，操作直观，实时信号处理准确可靠，信息存储量大，具有联网扩展功能:(4) 软件设计以模块化为基础，以便于硬件设备的升级换代和新功能的扩展;(5) 监护设备的市场已由医院走向家庭，因此要在采用最先进技术的同时，生产操作简易的仪器，以供非医疗机构用户使用。(6) 多参数和整体式监护
12、系统已逐渐取代单体式病人监护仪，如多参数(ECG, SP02,呼吸率、非损伤血压和体温等 )携带式个人监护系统，能使医生在医院获得来自任何地方的病人信息。液体点滴速度自动监控系统设计2(7) 方便随时随地进行回放的网络化装置也是一个重要的发展趋势;(8) 遥控示踪是另一个增长迅速的领域，因为这种技术能对非卧床病人进行连续监护。1方案比较、设计与论证1.1测量模块方案比较与论证1.1.1储液瓶液面高度测量方案一：使用拉力传感器间接测量。将拉力传感器接在滑轮和储液瓶之间，利用液面高度变化和拉力变化之间的线性关系进行间接测量。但是拉力传感器价格贵，从实用性角度考虑，在设计系统中不合适。方案二：利用超
13、声波测量液面高度。超声波测距准确，是一种常用的测距方法。但是在本系统存在液体产生的表面波动，使用超声波传感器检测液面会产生较大的误差，同时超声波传感器安装方位的确定也是一大难题。方案三：使用光电传感器定点对液面进行监测。利用光在不同媒质界面的折射或反射原理，通过光电传感器接收光信号实现液面检测功能。此外，光电传感器安装方便，只需将传感器固定在储液瓶外瓶壁上即可，不需要详细计算储液瓶液面高度值，简化了外围电路结构。综合比较上面三种方案，从实用，简便同时保证测量准确度上，使用光电传感器测量储液瓶液面高度是最理想的选择。1.1.2液体点滴速度测量方案一：利用光透射原理。使用光敏二极管和单向光源实现光
14、检测。通过光敏二极管接收透射过来的单向光源的光信号，产生脉冲信号。实现框图如图 11。液体点滴速度自动监控系统设计3图 11 利用透射检测点滴速度方案二：利用光的反射原理。使用红外发光二极管和光敏三极管实现光源检测。红外发光二极管垂直于漏斗壁发送红外光，红外接收三极管依据接收到的红外光信号的强弱产生脉冲信号，通过定时采样计算出液体点滴速度。实现原理框图如图12。图 12 利用反射检测点滴速度综合比较上面两种方案，利用透射原理来检测点滴速度时，由于储液瓶是透明玻璃瓶，从光源发射出来的光大部分反射，透射光比较微弱，这样检测信号产生误差较大，同时电路需要对微弱信号进行处理，这样就增加了电路设计上的难
15、度；利用光的反射原理实现时，由于反射信号比较强，这样可以减小信号检测时的误差，同时电路形式要透射时情况简单。1.2控制模块方案比较与论证对液体点滴速度的控制，可以使用下面两种方案：用电机来控制调节点滴的速度有两种方案：方案一：通过改变滴斗到受液瓶的高度 H2 来调节点滴的速度。由电动机带动储液瓶使储液瓶上升或下降改变滴斗到受液瓶的高度 H2，从而调节点滴速度。此种调节方法简单，容易实现。方案二：通过控制滴速夹的松紧来控制点滴的速度。不过滴速夹用于大范围的调节滴速，难以控制，适用于粗调。（这是个什么图，需要标注）h1h2电动机滑轮点滴移动支架储液瓶受液瓶滴斗滴速夹液体点滴速度自动监控系统设计41
16、.3主从单片机通信方案设计与论证并行通信是数据各位同时进行传输的方式，优点在于传输速度快，但是其传输数据宽度导致通信线路复杂，由于本系统数据传输量不大，可使通信线路尽量简单才用串行通信方式。串行通信能通过同步传送和异步传送两种方式来实现。方式一：同步传送方式。同步传送字符格式简单，其有效数据位传送速率快，但是硬件实现上比较复杂，同时对同步时钟脉冲信号的相位一致性要求很严格。方式二：异步传送方式。异步传送方式以字符为单位一个个发送和接收的，每个字符要用起始位和结束位作为字符开始和结束的标志位。在异步传送中，字符间隔不固定，需要加空闲位等待传送，这样其完成数据传送的时间较长，异步传送优点就在于实现上简单。综合比较上面两种方案，本系统中实现单片机与单片机之间的通信采用异步传送方式。液体点滴速度自动监控系统设计52设计系统组成框图通过以上方案设计比较，确定系统实现框图如下图 21：图 21 系统组成框图
