基于单片机的液体点滴控制系统设计 精品文档格式.docx

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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

指导者：

田丽鸿副教授

评阅者：

刘勤讲师

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，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

TitleDesignofliquiddroppingspeedmonitoringdevicebasedonSCM

Abstract

Liquiddropspeedmonitoringsystembasedonsinglechipmicrocomputerisasubstituteformedicalpersonneltomonitorpatients'

intravenousdripspeedintelligentsystems.Thissystemputsforwardabitmonitoringdevice,thedesignmethodoftheavailablebuttonscontroldripalarmtimeandthroughthedisplayshowsthecurrentspeed,whentheliquidislessthancertainstandardcanbethroughthebuzzeralarm,systemUSESaSTC89C52ascoreprocessingunit,throughphotosensitivesensorstomanuallyadjusttheintravenousdripspeed,actually,themethodwasadoptthelevelcontrol.Throughavarietyofschemecomparison,thefinalsolutionissimple,inparticular,throughthesoftwaresimulationmakethedesignmorescientificandreliable,sothetheorycanbeusedinmedicalpractice.

Thegraduationdesignhasrealizedtheliquiddropspeedmonitoringdevicebasedonsinglechip.Thesystem’shardwareisreasonable,goodreal-timeperformance,extendedandupgraded,thesystemcanbeusedinhospitalonthepatientandindustrial,hasagoodmedicinalvalueandmarketvalue.

Keywords:

liquiddropmonitoringphotosensitivesensorSTC89C52levelcontrol

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，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。

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

①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。

②针对液体点滴监控系统的整体功能设计各个模块电路。

③对传感器检测电路论证和设计，产生用于监测点滴的信号。

④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

⑤检测数据送入单片机进行计算，从而得出面积。

⑦LCD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）系统软件的设计

①系统主程序的设计。

②按键子程序的设计。

③单片机计算面积的设计。

④LCD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。

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。

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。

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；

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，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