液体点滴速度监控装置(最终版)

液体点滴速度监控装置

组员：李海豹王会强杨亚娟

时间：2011年7月27日

液体点滴速度监控装置

摘要：本系统设计是以单片机STC89C52为核心，以键盘及红外对射式传感器作为输入系统，以液晶显示屏及电动机作为输出系统的智能化输液控制及监测系统。键盘系统为矩阵式按键系统，红外传感器的功能为检测点滴的速度，红外对管监测储液瓶内液体剩余量，少于一定量时报警。报警系统用蜂鸣器。电动机具有转速可控功率大及输入脉冲不变时可保持大力矩等优点，这样就可以自如控制吊瓶的上、下缓移可以达到智能控制的目的。

关键字：红外对射式传感器矩阵式按键系统智能化输液控制监测系统

目录

1 系统设计 (1)

1.1 方案选择 (1)

1.1.1 点滴速度监测方案 (1)

1.1.2 储液量监测方案 (1)

1.1.3 键盘显示模块方案设计 (1)

1.1.4 电机控制系统模块 (1)

1.2 系统最终方案确定 (1)

2 单元电路设计 (2)

2.1 点滴速度测量电路设计 (2)

2.2 储液检测电路 (2)

2.3 键盘显示电路 (3)

2.4 点滴速度控制电路设计 (3)

3 系统软件设计 (5)

3.1 检测点滴速度子程序 (5)

3.2 储液检测子程序 (5)

3.3点滴速度控制子程序 (6)

3.4键盘显示子程序 (6)

3.5系统的主程序设计 (7)

4 系统测试 (8)

5结论 (9)

参考文献 (10)

附录 (11)

1 系统设计

1.1 方案选择

1.1.1 点滴速度监测方案

方案一，采用红外对管测量点滴一段时间落下的液滴数,点滴落下时挡住了红外发射管发出的光，接收管无法接受。此时计数一次。采用塑料泡沫将对管固定在滴斗上，简单轻巧，减小滴管摆动带来的采集误差，同时不影响电机工作。

方案二，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。

1.1.2储液量监测方案

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。

1.1.3键盘显示模块方案设计

方案一：采用液晶显示屏和通用矩阵键盘。液晶显示屏用1602。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烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强等特点。输入简单，灵活。

方案二：采用三位LED七段数码管显示点滴数目。按键采用单列三按键。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化，对外界环境要求较低。但数码管显示时，每个字符都要查询段码值，使用起来没有液晶显示方便。

1.1.4电机控制系统模块

方案一：通过改变滴斗到受液瓶的高度来调节点滴的速度。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，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，调节是不精确，

1.2最终方案确定

综合考虑，最终方案确定为点滴速度和储液均用红外对管监测，键盘显示模块用4 4矩阵键盘和1602液晶显示，液滴速度控制用电机实现。

2 单元电路设计

2.1 点滴速度测量电路设计

采用红外对管发射接收测量点滴速度，其电路原理图如图2.1.1.所示。

图2.1点滴速度测量电路

由电路图可以看到，接收管与发射管正相对，无液滴滴下时，接收管收到信号，输出低电平；有液滴滴下时，下落的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的发散作用，导致接收光强的较大改变，接收管不能收到较强的信号，产生一个较长的脉动，但是波形不是太好，需要经过一级施密特触发器整形，输出一个正向的脉冲信号送给单片机中断口，据此就可以正确的测出液滴的滴数，即点滴的速度（滴/分）。

2.2 储液检测电路

液检测电路图仍然是和点滴速度测量电路一样，只是所接单片机的接口不同。其电路图

如2.2.2图所示。

2.2.1 储液检测电路

该电路图的原理和点滴雕塑度检测电路的原理是一样的。由于红外光在水中和空气中的吸收系数不同，从而通过空气和水后的光强也是不同的。

其报警信号也是由储液信号来决定的。当储液的液面的高度为2～3cm后，会由红外对管发射接收产生检测信号，即为报警信号。

2.3 键盘显示电路

⨯,,=,ON 字符，

键盘采用4⨯4矩阵键盘，按键有0～9,+，-,÷

采用1602液晶显示屏

2.4 点滴速度控制电路设计

系统将点滴速度采集信号和储液信号进行处理后，在相应的单片机的I/O控制口输出对应的控制信号来驱动电动机的正反转，从而进行精确的控制。

点滴的控制其实是靠单片机检测滴速，得到一个反馈量，输出一定信号驱动电动机，控制电动机的正转或反转，进而带动储液瓶的上升或下降来调节滴斗的高度即控制点滴的速度。

电动机驱动电路就如图2.4.1示。

图2.2. 4路是用ULN20003来驱动电机，

图2.4.1 电动机驱动电路

点滴控制靠单片机检测滴速，得到一个反馈量，输出一定信号控制电机上升或下降调节滴斗的高度。

3 系统软件设计

系统的软件设计采用C语言，对单片机进行编程来实现各项功能。

主程序对模块进行初始化，接收从传感器传来的信号，并对此信号进行处理，输出调整信号控制电动机的转动，扫描键盘进行动态显示。用的是循环查询方式，来显示和控制点滴的速度。