基89C52 液体点滴速度监控装置课程设计

专业综合课程设计基于89C52液体点滴速度监控设计

班级：通信工程3班

姓名：***

学号：P*********

成绩：

目录

1 引言： (3)

2 总体方案设计 (4)

2.1 系统基本方案 (4)

2.2 方案论证与比较 (5)

2.3 系统各个模块的选择与论证 (5)

2.4 系统最终方案确定 (8)

3 系统硬件的基本组成部分 (8)

3.1 点滴速度测量电路 (9)

3.2 储液检测电路 (9)

3.3 键盘控制电路 (10)

3.4显示电路 (11)

3.5 点滴速度控制电路设计 (12)

3.6单片机模块 (14)

4 软件设计 (17)

4.1系统的主程序设计 (17)

4.2检测点滴速度子程序 (18)

4.3储液检测子程序 (19)

4.4点滴速度控制子程序 (20)

4.5键盘显示子程序 (20)

5 结论 (22)

6 总结和体会 (23)

7 参考文献 (24)

8 附录 (24)

附录1 主要元器件清单 (24)

附录2 程序清单 (25)

附录3 系统使用说明 (37)

附录4 系统原理总图 (38)

1 引言：

随着社会的发展，随着科技的进步。运来越多的地方需要用到一些高科技设备来为人们服务。

目前医院普遍使用的是人工监控点滴输液装置器，将液体容器挂在一定高度，利用势差将液体输入病人体内，用软管夹对软管夹紧和放松控制滴速，药物的有无将威胁病人的生命安全，为此医护人员要不定时的观察药物的情况，本设计根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，使用了红外对射传感器，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，简单、方便、安全、具有较高的使用价值。

根据实际需要，本设计应该满足以下要求：

（1）在漏斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。

（2）通过改变吊瓶高度，控制点滴速度，也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其他方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20～150（滴/分），控制误差范围为设定值±10%±1滴。

（3）调整时间≤3min（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。

（4）当H1降到警戒值（2～3cm）时，能发出报警信号。

所以，本设计通过光学元件测定点滴速度，并通过步进电机调整

输液瓶高度，构成了一个闭环控制系统。本系统就是为了减少人力浪费，获得良好医疗效果而设计的液体点滴速度监控装置，利用这种装置可以通过电机控制储液瓶的高度来达到控速的目的; 通过传感系统来确定点滴速度和对液位警戒线的检测; 通过键盘设置液体点滴速度。所以对液体点滴速度监控的研究十分有意义。

2 总体方案设计

本次设计思想主要是想借助单片机，对医疗点滴输液加以半自动化的控制。首先通过液位传感器检测信号，然后将检测到的信号送给单片机进行处理，通过数码管，将床位信息显示在监控室，然后由护理人员对具体情况进行处理。

2.1系统基本方案

根据题目要求系统可以分为以下几个模块：点滴速度测量模块，储液液面检测模块，键盘显示模块，电机系统控制（点滴速度控制）模块。系统的基本框图如图2.1所示。

图2.1 系统基本框图

2.2方案论证与比较

由于题目所要求的系统比较复杂，涉及速度检测、速度控制、电机控制、数码显示、自动报警等各个方面。所以我们考虑利用89C52单片机作为核心控制部分来构成题目所要求的系统。

2.3 系统各个模块的选择与论证

（1）点滴速度测量

方案一：采用电感式传感器测量点滴速度。在输液器的漏斗外围绕线圈作

为敏感元件。当液滴滴下是电感量发生变化，通过LC振荡电路后输出变化的频率值，经过F/V变换电路及电压比较后输出TTL电平信号来检测点滴速度。此方案测量精度比较高，但是外围电路比较复杂。

方案二：采用红外对管发射接收。采用断续式的工作方式，在点滴落下时阻挡了接收管接收红外线，产生高电平的脉冲信号。为了提高抗干扰能力，可以采用两对红外传感器一发一收，而不是只用一只传感器以反射式状态工作。红外传感器有以下优点：尺寸小，质量轻，安装在滴斗上较简单；对辅助电路要求少，在近距可以用直流发射，电路简单，性能稳定。此方案简单，较容易实现。

（2）储液检测电路

题目要求是在储液瓶中的液位低于2～3cm时发出报警信号。在此是关键如何检测到液位的高度，报警较易实现。检测液位有多种方法。

方案一：同点滴速度测量模块，仍然采用红外对管发射接收。根据该接收管收到的光强的大小来判断液位是否达到警戒水位。

方案二：采用称重传感器检测。利用称重传感器检测总质量，并与实际测量中当液体液面达到设定位置时的总质量相比较，根据液体体积与质量的关系，当测量总质量与设定值相等时发出报警。

方案三：用测定电容的方法来检测。在瓶壁上用两块薄金属箔包裹构造出一个电容。根据电容中的介质不同，可以确定是否达到警戒水位。此数据可以由实验中得出。

（3）电机控制系统（点滴速度控制）模块

利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。

电机驱动控制电路:

方案一: 采用直流电机。

由于直流电机上电即转动，掉电后惯性较大，停机时还会转动一定角度后才可停下来。转矩小、无抱死功能，如果要求准确停在一个位置，其闭环算法较复杂。

方案二: 采用步进电机。

步进电机是一种用电脉冲进行控制，将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。步进电机每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输人的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。用单片机控制步进电机，控制信号为数字信号，不再需要数/ 模转换，具有快速启/ 停能力，可在一刹那间实现启动或停止，且步距角降低小，延时短，定位准确，精度高，可操作性强。

（4）键盘显示单元

根据题目条件，滴速的大小要由人工设定的。滴速的设定值与调整值都可以在键盘上显示。对于其显示有以下的两种方案：方案一：采用液晶显示屏和通用矩阵键盘。液晶显示屏（LCD）具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪