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        基于單片機(jī)的液體點滴速度監(jiān)控裝置設(shè)計

        2014-04-02 01:50:38叢德輝
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年11期
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)

        叢德輝

        摘 要:文章介紹了一種液滴速度監(jiān)控裝置的設(shè)計,鍵盤輸入,數(shù)碼管顯示器,滴液檢測,聲光報警功能。實踐證明,此設(shè)計在醫(yī)用輸液自動監(jiān)控領(lǐng)域可以很好的運用。

        關(guān)鍵詞:單片機(jī);液體點滴;流速檢測

        1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

        1.1 芯片模塊

        AT89S51 是一個低功率、高性能CMOS8位微控制器,片內(nèi)含4k BytesISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的 Flash只讀程序存儲器,采用ATMEL公司的高密度非易失性存儲器,制造技術(shù),與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)兼容,80針C51的結(jié)構(gòu)裝置,芯片8位通用CPU和ISPFlash存儲單元,AT89S51已廣泛應(yīng)用在許多嵌入式的控制應(yīng)用程序。

        89S51是89C51的升級版本,89SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。其區(qū)別如下:

        (1)89S51制作的過程中運用了0.35的新技術(shù)、降低成本,并將功能效果提升、提高競爭力。

        (2)新增加很多功能,性能有了較大提升。

        (3)在線編程功能,這種優(yōu)勢是重寫程序功能的單芯片內(nèi)存芯片內(nèi),不需要剝離的工作環(huán)境。速度更快、穩(wěn)定性更好,編程電壓也只需要4~5V就可以。

        (4)最大工作頻率為33MHz,24M工作頻率是極限。

        (5)89s51具有雙工UART串行通道。

        (6)單片機(jī)內(nèi)部集成看門狗計時器,即不再需要為單片機(jī)外部看門狗定時器單元電路。

        (7)89s51帶有雙數(shù)據(jù)指示器。

        (8)89s51帶有電源關(guān)閉標(biāo)識。

        (9)有新的89S51加密算法,這使得89S51被破解變得不可能,保密程序大大加強,因此可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。

        (10)電源范圍:89S5*功率范圍為4~5.5v和895*系列是時一般不會低于4.8v和比5.3V更高的工作。

        (11)燒寫壽命更長:89S5*標(biāo)稱的1000倍,實際上至少在1000倍到10000倍,所以更有利初學(xué)者反復(fù)燃燒,降低學(xué)習(xí)成本。

        1.2 數(shù)據(jù)輸入按鍵模塊

        在設(shè)備上,系統(tǒng)的輸入設(shè)備可以使用鍵盤,鍵盤可以通過系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置以控制檢測范圍。按程序設(shè)置數(shù)字鍵或按鍵,設(shè)備能自動完成設(shè)置功能鍵的程序。通過鍵盤模塊中,閱讀的時間信號可以穩(wěn)定地和有效地控制轉(zhuǎn)速信號的輸入信號,報警控制。(注意:在設(shè)計過程中鍵盤輸入設(shè)備的按鍵消除抖動過程,必須考慮到,程序運用delay函數(shù)控制延時,以達(dá)到消除抖動的效果。

        1.3 數(shù)據(jù)輸出顯示模塊

        液滴的數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置實時顯示的是由三個8位數(shù)碼管顯示模塊的實現(xiàn)。本模塊中使用8位數(shù)碼管顯示模塊,該模塊可以顯示數(shù)字(因為可以顯示小數(shù),所以使讀數(shù)變得更為精確)。該設(shè)備采用動態(tài)方式顯示液滴的速度信息,即當(dāng)外部信號傳輸不到MCU時,間隔5秒更新一次滴液速率(滴/min)。芯片接收到更新的外部信號后,就要設(shè)置相應(yīng)的點滴率(滴/min)。

        1.4 電源模塊

        在單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計中,電源設(shè)計是需要考慮的,這就決定了系統(tǒng)采用單電源方案還是電源方案,系統(tǒng)的功耗有無特別的規(guī)定,供電方案取決于不同的選擇和整個系統(tǒng)的過程中選擇。在本設(shè)計中由于系統(tǒng)所選用的單片機(jī)是AT89S51,此單片機(jī)的工作電壓是在2.7V-6V之間,設(shè)計中采集所用的光電二極管和比較電路中所用的比較電壓比較芯片(既可單電源也可雙電源工作),他們的工作電壓都可以是+5V,因此在本設(shè)計中采用單電源方案,單電源方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單,工作可靠,在設(shè)計中我們采用所有元件的適中電壓為+5V,它可以通過帶有USB的設(shè)備(例如:計算機(jī)、筆記本電腦、智能手機(jī)(OTG功能)、移動電源)得到,這樣既簡單又便于攜帶。

        1.5 流速檢測模塊[1]

        流量檢測模塊使用紅外傳感器技術(shù)來檢測泄漏的靜脈滴注。紅外發(fā)射裝置基本實現(xiàn)方法:555定時器用來產(chǎn)生高頻脈沖,然后三極管放大處理后,進(jìn)行紅外管驅(qū)動時,其具有高頻率的脈沖功率的優(yōu)點,并且長傳輸距離。滴速檢測電路原理:門系統(tǒng)比較器的閾值電壓為可調(diào)電壓,使用跟隨的比較,可以適應(yīng)不同的環(huán)境。當(dāng)紅外傳感器區(qū)域內(nèi)沒有點滴經(jīng)過時,接收管導(dǎo)通,一個電壓比較器的反相輸入端VI輸入底電平,低于比較器的同向端電壓V+,V1輸出低電平。同向端的輸入信號是對反向端的輸入信號取了平均值。當(dāng)點滴經(jīng)過感應(yīng)區(qū)時,紅外發(fā)射管發(fā)出的光線在短暫的時間內(nèi)被滴液阻擋,接收管出現(xiàn)一個短暫的截止,Vi輸出電平產(chǎn)生一個上升沿,高于比較器的同向端電壓V-,比較器輸出一個高電平脈沖給單片機(jī),觸發(fā)單片機(jī)計數(shù),達(dá)到了單位時間內(nèi)計數(shù)的目的。

        由紅外發(fā)射被檢測出的貯液瓶高度的接收管中的液位。當(dāng)液體上方的行的高度,接收器關(guān)閉V2的輸出線;當(dāng)?shù)温┑母叨染渚€以下,接收器打開,輸出低電平。電壓比較器和二極管的電容放電的輸入端的作用是快速的,因而可以避免因儲液瓶晃動所產(chǎn)生的誤報警。

        1.6 聲光報警模塊

        利用紅外發(fā)射接收管液位檢測儲瓶。當(dāng)儲液的高度高于警戒線時,接收管截止,V2輸出高電平;當(dāng)儲液的高度低于警戒線時,接收管導(dǎo)通,V2輸出低電平。其中電壓比較器(LM3324)同向輸入端中二極管的作用,達(dá)到對電容進(jìn)行快速放電,從而可以避免因為儲液瓶晃動產(chǎn)生假信號,避免誤報警情況發(fā)生。

        當(dāng)報警單元異常情況發(fā)生時,作為報警模塊中的兩個的主要部分——紅色發(fā)光二極管和蜂鳴器將產(chǎn)生報警。輸送速度檢測,如果有異常情況,例如:超出滴漏邊距或者鍵盤設(shè)置的誤差范圍,蜂鳴器就會產(chǎn)生報警聲音,在同一時間,也控制LED閃爍不斷(二極管產(chǎn)生的紅光容易引起注意),以達(dá)到報警的目的。

        2 結(jié)束語

        本文的主要內(nèi)容是對藥物輸注速度監(jiān)控系統(tǒng)的原理進(jìn)行研究,該設(shè)備可以實現(xiàn)對滴液速度的自動檢測,以及對異常情況進(jìn)行報警和對測量的參數(shù)進(jìn)行顯示,這是基于醫(yī)用輸液過程的特殊要求所設(shè)計的。本設(shè)計實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件的開發(fā),包括選擇的51芯片和系統(tǒng)的鍵盤數(shù)據(jù)輸入模塊,顯示模塊,滴液體流量測量模塊,聲光報警模塊的工作特性和生產(chǎn)。通過實驗,該設(shè)備可以良好的應(yīng)用在醫(yī)用輸液智能控制當(dāng)中。

        參考文獻(xiàn)

        [1]吳今哲.機(jī)械與電子.2010,25.endprint

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