基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 ：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計院 系 ：專 業(yè) ：電子信息工程學(xué)生姓名 ：學(xué) 號 ：20102305054指導(dǎo)教師 ：職 稱 ：二一四年五月十日目1 緒論. 錯誤！未定義書簽 。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。1.1 課題背景 . 錯誤！未定義書簽。1.2 課題研究的目的和意義 錯誤！未定義書簽。1.3 課題的主要研究工作 32 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 錯誤！未定義書簽。3 輸液監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 錯誤！未定義書簽。3.1 單片機主控制電路設(shè)計 錯誤！未定義書簽。3.2 前端數(shù)據(jù)采集器電路設(shè)計 錯誤！未定義書簽。3.3 蜂鳴器電路設(shè)計 123.4 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計 144 安裝調(diào)

2、試 . 175 結(jié)論. 18參考文獻(xiàn) . 18附錄. 18致謝. 20基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計南京信息工程大學(xué)電子信息工程專業(yè)，南京 210044摘要 ：在醫(yī)院輸液的時候，醫(yī)護人員和病人經(jīng)常被一個問題所困擾：在給病人進行輸液治療的時候，經(jīng)常因為病人身體虛 弱、昏睡，而此時醫(yī)護人員又正在別的地方工作，導(dǎo)致沒注意到。當(dāng)輸液結(jié)束以后，如果沒有處理及時的話，因為輸液管 空了，病人靜脈血會發(fā)生倒流的情況，使病人有發(fā)生生命危險的可能。但是若處理過早，又會造成藥液浪費，減輕藥效， 影響治療。本文設(shè)計的輸液監(jiān)控系統(tǒng)，利用藥液和空氣對光的折射率的不同，使同一處光源的光在有、無藥液時，發(fā)生不 同角度的折射，按

3、光接收元件收到的光的強弱輸出高電平或低電平，從而確定單片機是否驅(qū)動蜂鳴器報警和數(shù)碼管顯示病 人座位號碼，避免因工作繁忙、病人過多引起錯誤。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。關(guān)鍵字 ：單片機；輸液；監(jiān)控；報警Design of Monitoring and Control System Based on Single ChipMicrocomputer 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。YangbaojunBinjiang College, NUIST, Nanjing 210044, ChinaAbstractInfusion in the hospital, medical staff and patients

4、are often beset with a question: when the transfusion treatment to patients, often because the patients body weakness, lethargy, and the medical staff are working somewhere else and then lead to not to notice. When after the infusion, if not timely handling, because the iv empty, patients with venou

5、s blood backflow of happens, the patient has a possibility of a life.But if handled too early, it will cause the liquid waste, reduce the effect, influence the treatment.Infusion monitoring system designed in this paper, the use of different light refractive index of liquid and air, make the light o

6、f the light source with liquid in the same place, different Angle of refraction, according to the light receiving element receives the strength of the light output high level or low level, so as to determine whether MCU drive buzzer alarm and digital tube display the patient seat number, and avoid t

7、he errors caused by job is busy, too many patients.Key words: single chip microcomputer; infusion; monitoring; alarm 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。1 緒論1.1 課題背景在對病人進行臨床治療時， 經(jīng)常用靜脈輸液的方法， 它對于治好病人有很大的關(guān)系。 很多病人一天可 能需要輸入好幾組藥液。 由于輸液的時間比較長， 因而容易發(fā)生病人疲倦、 昏睡的情況。 當(dāng)輸液完成以后， 醫(yī)護人員和病人都沒有及時發(fā)現(xiàn)， 從而醫(yī)護人員不能夠及時換藥或者拔掉針頭， 導(dǎo)致出現(xiàn)空氣進入血管形 成氣栓情況的發(fā)生。輕則

8、會耽誤病人治愈疾病，使病人痛苦，重則會使病人發(fā)生生命危險。目前，靜脈輸 液治療時，通常由病人、陪同人員和醫(yī)護人員查看輸液瓶剩余量，耗費大量精力，而且效率比較低。針對 這種情況， 我們不禁產(chǎn)生疑問： 我們能否設(shè)計一種可以自動監(jiān)測藥液剩余量， 并且當(dāng)需要換藥或者停止輸 液時， 能夠及時通知醫(yī)護人員的報警裝置呢？通過這種問題的啟發(fā)和我們的積極思考， 發(fā)現(xiàn)解決此問題的 關(guān)鍵在于： 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。（1）如何才能正確地監(jiān)測藥液剩余量；（2）應(yīng)該使用哪種方式去提示醫(yī)護人員換藥；（3）怎么同時對多個病人的藥液剩余量進行監(jiān)視；（4）使用哪種方式傳送信號才能更加穩(wěn)定和可靠。 因此，設(shè)計一種使用方便、可靠穩(wěn)

9、定并且報警準(zhǔn)確的輸液監(jiān)控系統(tǒng)裝置，將會具有很大的實用價值。1.2 課題研究的目的和意義（1）通過動手實踐加深對教材的掌握，并提高自身理論與實際相結(jié)合的能力；（2）充分理解醫(yī)療工作中的電子設(shè)備，為以后的工作作鋪墊；（3）提高設(shè)計單片機電路的水平；（ 4）提高動手能力；（5）減少病人、陪同人員或者醫(yī)護人員在觀察監(jiān)視藥液剩余情況上的精力，提高效率，達(dá)到事半功倍的 效果；（6）避免出現(xiàn)空氣進入血管形成氣栓情況的發(fā)生，減輕病人痛苦。1.3 課題的主要研究工作1）設(shè)計輸液監(jiān)控系統(tǒng)方案；2）設(shè)計單片機主控制電路；3）設(shè)計前端數(shù)據(jù)采集器電路；4）設(shè)計輸液監(jiān)控系統(tǒng)蜂鳴器報警電路；5）設(shè)計輸液監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)碼管顯示電

10、路；6）設(shè)計輸液監(jiān)控系統(tǒng)軟件電路；7）對輸液監(jiān)控系統(tǒng)進行安裝調(diào)試。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案系統(tǒng)的總的設(shè)計方案如圖 1 所示。工作步驟如下：（1）前端數(shù)據(jù)采集器獲得報警信號后，將信號發(fā)送給單片機；（2）單片機對發(fā)送過來的信號進行處理，驅(qū)動蜂鳴器報警和數(shù)碼管顯示病人座位號碼。圖 1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案圖3 輸液監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 單片機主控制電路設(shè)計（1）單片機介紹這個系統(tǒng)運用的是 51 單片機， AT89C51是一種低電壓、高性能的 CMOS8位微處理器，它帶有 4K 字節(jié) FLASH存儲器，簡稱單片機。 AT89C51是一種只讀存儲器的單片機，帶有2K 字節(jié)閃存且可編程能擦除。一般來說，可擦

11、除的單片機只讀存儲器可以重復(fù)擦除一千次。AT89C51是用 ATMEL高密度非易失存儲器的制造技術(shù)制造而成的，和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的指令集MCS-51 以及輸出管腳相兼容。因為它將閃存存儲器和多功能8位 CPU 組合在一個芯片中，所以 ATMEL 中 AT89C51 也是一種高效的微控制器，它的另一種精簡版本叫 AT89C2051。好多靈活而便宜的嵌入式控制系統(tǒng)方案都有AT89C51單片機的身影。 AT89C51其管腳圖如圖 2所示。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。圖 2 AT89C51 管腳圖VCC：電源供電。GND：接地。P0口： P0 口是個八位漏級開路的雙向 I/O 口，每個管腳能夠容納 8TTL的門電

12、流。 P0管腳首次寫 1，就說 明它是高電阻輸入。外部程序存儲器也可以使用P0，它能夠被解釋為數(shù)據(jù)的低八位。當(dāng)進行FLASH編程的時候， P0是原有代碼的輸入端口，在 FLASH檢查時， P0就輸出原有代碼，但是這個時候P0的外面一定要接上拉電阻。 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。P1口： P1口是內(nèi)部供給上拉電阻，它也是個八位的雙向I/O 口， P1口的緩沖器可以容納輸出 4TTL 的門電流。當(dāng) P1口的管腳輸入 1 時，它被內(nèi)部上拉，成為高電平，一般用來輸入；當(dāng)P1口被外部下拉，它就成為低電平，那么就會輸出電流。在進行FLASH編程和檢查的時候，它作為低八位的地址來接收信息。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。P

13、2口： P2口是內(nèi)部上拉電阻，它和 P1口一樣，也是個八位的雙向 I/O 口， P2端口緩沖器能夠容納的門 電流和 P1一樣，當(dāng) P2端口為 1 時，它的管腳被拉高，成為輸入。在作為輸入的時候，它的管腳又被外部 拉低，作為輸出。當(dāng)外部的存儲器用 P2口進行存取的時候，它則輸出高八位地址。當(dāng)?shù)刂肥?1 的時候， P2 口運用內(nèi)部上拉這一優(yōu)點，在對外部存儲器讀寫的時候，它則輸出其特殊寄存器中的信息。在 FLASH 編程和檢查的時候， P2 口不僅接收高八位的地址信息，而且還接收控制信息。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。P3口： P3口是八個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，能夠容納的門電流和 P2一樣。 P

14、3口讀入 1 時，它們 就被拉至高電平，用作輸入。 P3口還能夠當(dāng)作 51單片機的某些特殊功能口，如表 1 所示：籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。表 1 P3 口特殊功能表口管腳備選功能P3.0 RXD串行輸入口P3.1 TXD串行輸出口P3.2 /INT0外部中斷 0P3.3 /INT1外部中斷 1P3.4 T0計時器 0 外部輸入P3.5 T1計時器 1 外部輸入P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通P3口同時還可以檢查接收控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)作為振蕩器或者復(fù)位器件的時候，必須平衡RST管腳在兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：在訪問外部存儲器的時

15、候，鎖存地址的低位字節(jié)采用地址鎖存準(zhǔn)許的輸出電平。FLASH編程的時候，輸入編程脈沖就采用它的引腳。一般而言，ALE 端頻率固定不變，有規(guī)律地輸出正脈沖信號，它的頻率是振蕩器的六分之一。 所以 ALE 能夠運用于對外部的輸出脈沖， 有時也用于定時目的。 但是值得關(guān)注 的是：每一次 ALE作為外部的數(shù)據(jù)存儲器的時候，必須跳過一個脈沖。假如想停止ALE 的輸出，我們可以在 SFR8EH地址上置 0。每當(dāng)這個時候， ALE 才能夠發(fā)揮它的作用。除此之外，它的引腳被稍微拉高了， 萬一微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)時ALE 不允許，則置位就沒有效果。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。

16、當(dāng)外部程序的存儲器在取值的時候， 一個機器周期有且只有兩次 /PSEN 發(fā)揮作用。然而當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時候，之前兩次發(fā)揮作用的 /PSEN 信號就不會出現(xiàn)。 滲釤嗆儼勻諤 鱉調(diào)硯錦。/EA/VPP：在 /EA 維持低電平的時候，在這時間段的外部程序存儲器，不論有沒有內(nèi)部程序的存儲器。在 加密的時候，采用方式 1，/EA 就把內(nèi)部固定，就是 RESET；在/EA 維持高電平的時候，在這時間段內(nèi)，內(nèi) 部程序存儲器。當(dāng) FLASH編程時， /EA 引腳同意也適用于施加 12V 編程電源。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。 XTAL1：反相振蕩放大器和內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸

17、出。振蕩器特性 :XTAL1 為反相放大器的輸入端， XTAL2 則為反相放大器的輸出端。這個反相放大器能夠作為片內(nèi)振蕩器。 不管是石晶振蕩或者陶瓷振蕩， 它都能夠運用。 假如 XTAL2使用的是外部時鐘源驅(qū)動器件的話， 那它就應(yīng) 不接。 萬一有剩余的輸入到內(nèi)部時鐘信號， 那么就必須經(jīng)通過一個二分頻觸發(fā)器， 所以它對外部時鐘信號 的脈寬沒有一點限制，那么就一定得保證的脈沖的高低電平所用到的寬度。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。2）硬件電路設(shè)計我們把 51 單片機作為全部輸液監(jiān)控系統(tǒng)的主控制芯片，把它和前端的數(shù)據(jù)采集器電路、蜂鳴器報警 電路和數(shù)碼管顯示電路相連接。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。3.2 前端數(shù)據(jù)

18、采集器電路設(shè)計（1）主要元器件介紹 發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱為 LED。由鎵（ Ga）與砷（ As）、磷（ P）、氮（ N）、銦（ In ）的化合物制成的二極管， 當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光， 因而可以用來制成發(fā)光二極管。 在電路及儀器中作為指示燈， 或者 組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，銦鎵氮二極 管發(fā)藍(lán)光。 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。原理它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 P 區(qū)注入到 N區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注入到 P 區(qū)的電子，在

19、 PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半 導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。 當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同， 釋放出的能量 越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約 5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通 過管子的電流。限流電阻 R 可用下式計算： 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。R=（EUF）/IF式中 E為電源電壓， UF為 LED的正向壓降， IF 為 LED的一般工作電流。 它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上

20、，然后四周用環(huán)氧樹脂密封， 起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以 LED的抗震性能好。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。發(fā)光二極管的核心部分是由 P 型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體組成的晶片， 在 P 型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體之間有 一個過渡層， 稱為 PN結(jié)。 在某些半導(dǎo)體材料的 PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余 的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故 不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓） ，電流從 LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光

21、 線，光的強弱與電流有關(guān)。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。極性發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極， 應(yīng)接電源正極。 有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長， 但 管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。LED單向?qū)ㄐ訪ED只能往一個方向?qū)ǎㄍ姡?，叫作正向偏置（正向偏壓） ，當(dāng)電流流過時，電子與空穴在其內(nèi)復(fù) 合而發(fā)出單色光， 這叫電致發(fā)光效應(yīng)， 而光線的波長、 顏色跟其所采用的半導(dǎo)體材料種類與摻入的元素雜 質(zhì)有關(guān)。具有效率高、壽命長、不易破損、開關(guān)速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點。 鍬籟饗逕瑣筆襖 鷗婭薔。特性與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（

22、有的僅一點幾伏） ；工作電流很小 （有的僅零點幾毫安即可發(fā)光） ；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可 以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。 由于有這些特點， 發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源， 在許多電子設(shè) 備中用作信號顯示器。 把它的管心做成條狀， 用 7條條狀的發(fā)光管組成 7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管， 每個數(shù)碼管可 顯示 09，10個阿拉伯?dāng)?shù)字以及 A，b，C，d，E，F(xiàn) 等部分字母（必須區(qū)分大小寫） 。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 光敏三極管光敏三極管和普通三極管相似， 也有電流放大作用， 只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控 制，同時也受光輻射的控制。通?；鶚O不引出，但一

23、些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控 制等作用。 光敏三極管又稱光電三極管，它是一種光電轉(zhuǎn)換器件，其基本原理是光照到 P-N 結(jié)上時，吸 收光能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?當(dāng)光敏三極管加上反向電壓時， 管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變， 光 照強度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。工作原理 光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似。不同之處是光敏三極管必須有一個對光敏感的PN結(jié)作為感光面， 一般用集電結(jié)作為受光結(jié)， 因此，光敏三極管實質(zhì)上是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光敏二 極管的普通三極管。光敏三極管與普通半導(dǎo)體三極管一樣，是采用半導(dǎo)體制作工藝制成的具有

24、 NPN或 PNP 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管。它在結(jié)構(gòu)上與半導(dǎo)體三極管相似，它的引出電極通常只有兩個，也有三個的。為適應(yīng)光 電轉(zhuǎn)換的要求，它的基區(qū)面積做得較大，發(fā)射區(qū)面積做得較小，入射光主要被基區(qū)吸收。和光敏二極管一 樣，管子的芯片被裝在帶有玻璃透鏡金屬管殼內(nèi)，當(dāng)光照射時，光線通過透鏡集中照射在芯片上。 堯側(cè)閆 繭絳闕絢勵蜆贅。光耦合器 主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響， 抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是 70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件， 現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、

25、信號隔離、 級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器 （SSR）、儀器儀表、通信 設(shè)備及微機接口中。 在單片開關(guān)電源中， 利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路， 通過調(diào)節(jié)控制端電流來 改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。 識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。工作原理用于傳遞模擬信號的光耦合器的發(fā)光器件為二極管、 光接收器為光敏三極管。 當(dāng)有電流通過發(fā)光二極 管時，便形成一個光源，該光源照射到光敏三極管表面上，使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流，該電流的大小 與光照的強弱， 亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。 由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信 號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔

26、離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容?。?2pf 左右）、耐壓高 （2.5KV 左右） ，故共模抑制比很高。輸入和輸出間 的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，因其輸入電阻?。s 相當(dāng)于被短接。因此，由光耦合器構(gòu)成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。 74LS06該電路中我們一共采用了兩個反相器，它的管腳如圖 3 所示：圖 3 74LS06 管腳圖74LS06是集電極開路時所輸出的 6 組反相驅(qū)動器，它的重要特點的典型值如圖10），對高內(nèi)阻源的噪聲凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。4 所示：圖 4 74LS06 集電極反相驅(qū)動器主要電特性74LS

27、06功能表如圖 5 所示：圖 5 74LS06 功能表74LS06邏輯原理圖如圖 6 所示：從圖中我們可以看出，A1、A2、A3、A4、A5、 A6是輸入端，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6 是輸出端。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。（2）硬件電路設(shè)計 電路圖如圖 7 所示。圖 7 前端數(shù)據(jù)采集器電路圖（3）工作原理 一般來說病患都想藥水可以盡量都滴完， 在只有很少藥水剩余的時候才會顯示報警， 由此我們必須把 水位置盡量放的低一點， 所以我們把藥水液面的位置設(shè)計在輸液瓶口的輸液管的地方， 如圖 8 中液面的位 置。如圖 8 所示：型號為 MOCH22A的槽型光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)出去的光射入到裝

28、有藥液的輸液管 外壁上面，經(jīng)過輸液管外壁的折射，再經(jīng)過藥液的折射后，到達(dá)輸液管的另一側(cè)外壁的內(nèi)側(cè)上面，再經(jīng)過輸液管的折射后，進入到空氣中，最終被槽型光電耦合器中的光敏三極管接收。 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。 如果輸液管中的藥水沒有到達(dá)圖中的位置的時候， 光敏三極管就可以收到發(fā)光二極管所發(fā)出的光， 這 個時候槽型光電耦合器輸出端所呈現(xiàn)出的狀態(tài)是低阻態(tài)，它可以等效為電阻與 R2 分壓的結(jié)果，使反相器 D1 輸入低電平， D2輸出低電平。 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。如果藥水到達(dá)圖中所示位置后，因為光在藥水和空氣中的折射率不一樣，所以光的路線會發(fā)生變化， 讓原來可以照射到光敏三極管上的光發(fā)生偏移， 讓三極管只

29、可以接收到自然光或燈光， 進而引發(fā)光電流急 劇下降，導(dǎo)致三極管截止。這個時候槽型光電耦合器輸出端所呈現(xiàn)的狀態(tài)為高阻態(tài)，它就等效于電阻與R2分壓，使反相器 D1端輸入的是高電平， D2 端輸出的是高電平。 閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。4）與單片機連接電路圖前端數(shù)據(jù)采集器和 51單片機所連接得電路如圖 9 所示。10圖9 前端數(shù)據(jù)采集器和 51單片機的連接電路圖（5）與單片機連接工作原理若 D2 輸入高電平，則單片機工作；若 D2 輸入低電平，則單片機不工作。3.3 蜂鳴器電路設(shè)計（1）蜂鳴器介紹 蜂鳴器是一種電子訊響器，它是一體化結(jié)構(gòu)，它用的是直流電壓供電，在計算機、打印機、復(fù)印機、 報警器等等電子產(chǎn)

30、品中有廣泛運用。 蜂鳴器有兩個類型， 一個是壓電式蜂鳴器， 另一個則是電磁式蜂鳴器。 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。驅(qū)動方式 因為自激蜂鳴器采用的是直流電壓供電的，所以它不必用交流信號來驅(qū)動，只要對驅(qū)動口輸出電平， 然后通過三極管放大， 這樣驅(qū)動電流就可以促使蜂鳴器出聲， 非常簡潔明了， 所以在這里就不解釋自激蜂 鳴器了。只針對所用得二分之一 duty 的方波信號來驅(qū)動蜂鳴器做出解釋。 釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。51 單片機有兩種方法來驅(qū)動蜂鳴器：一種是直接驅(qū)動方式，另一種是間接驅(qū)動方式。直接驅(qū)動，簡 而言之就是 PWM的輸出口驅(qū)動。 間接驅(qū)動則是通過旋轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生的驅(qū)動波形， 以此來對蜂鳴器驅(qū)動。 直接

31、驅(qū)動之所以直接，是由于 PWM輸出口本身能夠輸出一定的方波。在51 單片機的軟件設(shè)計過程中，其中某些寄存器是設(shè)置 PWM口的輸出的， 能夠設(shè)置占空比、 周期等等。 設(shè)置這些寄存器后產(chǎn)生相應(yīng)的波形并且達(dá) 到蜂鳴器所需要的頻率， 一旦打開 PWM輸出， 它就可以輸出這個相對應(yīng)的方波， 而這個方波就能夠直接驅(qū) 動蜂鳴器。采用間接驅(qū)動就不如直接驅(qū)動來的方便，因為它是用 I/O 翻轉(zhuǎn)波形的，一定要用定時器定時， 翻轉(zhuǎn)之后產(chǎn)生蜂鳴器所需要的波形，斌企鵝符合相應(yīng)的頻率，那么此波形就能夠驅(qū)動蜂鳴器。 慫闡譜鯪逕導(dǎo) 嘯畫長涼。驅(qū)動電路因為蜂鳴器工作時，電流通常有點大，所以 51 單片機的 I/O 口沒有辦法直接

32、驅(qū)動（ AVR能夠驅(qū)動小 功率的蜂鳴器） ，因此我們要采用放大電路，通常采用三極管放大電流。 諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動禪瀉類。 （2）蜂鳴器電路設(shè)計 蜂鳴器報警電路圖如圖 10 所示。11圖 10 蜂鳴器報警電路圖（3）工作原理 蜂鳴器的正極接到三極管發(fā)射極上面， 三極管 8550 主要是做驅(qū)動用的。 由于 51 單片機的 I/O 口驅(qū)動 能力不足， 所以蜂鳴器發(fā)不出聲音， 由上可知我們可以利用三極管放大電流來驅(qū)動， 進而能夠使蜂鳴器進 行工作。事實上，蜂鳴器是感性元件，它的電流不可以瞬間變化，所以一定要有器件提供續(xù)流，這個器件 就是續(xù)流二極管。不然的話，蜂鳴器兩邊產(chǎn)生的幾十伏的尖峰電壓，會破壞驅(qū)動三極

33、管，而且可能影響全 部電路系統(tǒng)的另外部分。 當(dāng)單片機輸出高電平時， 三極管導(dǎo)通， 發(fā)射極電流通過蜂鳴器讓蜂鳴器發(fā)出聲音； 當(dāng)當(dāng)偏激輸出低電平時，三極管截止，所以就沒有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不會工作進而發(fā)出聲響。 嘰覲 詿縲鐋囁偽純鉿錈。（4）與單片機連接電路圖 蜂鳴器報警電路與單片機連接電路圖如圖11 所示。12圖 11 蜂鳴器報警電路與單片機連接電路圖（5）與單片機連接工作原理當(dāng)前端數(shù)據(jù)采集器發(fā)出報警信號后， 被單片機接收到， 單片機對信號進行處理， 將高電平輸入蜂鳴器 報警電路，使三極管導(dǎo)通，發(fā)射極電流通過蜂鳴器讓蜂鳴器發(fā)出聲音。 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。3.4 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計（1）數(shù)碼

34、管介紹 數(shù)碼管是一種由發(fā)光二極管組成的半導(dǎo)體發(fā)光器件。 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。 產(chǎn)品分類按照段數(shù)，數(shù)碼管有七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管之分，從字面上就可以看出，八段比七段多一段，即多 一個發(fā)光二極管也就是多一個小數(shù)點顯示；按可以輸出幾個“8”可分為 1 位、2位、3 位、4 位等等數(shù)碼管。如果按照連接方式的話，那么數(shù)碼管就有共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管之分。共陽數(shù)碼管，顧名思義 就是把二極管的陽極全都接到一塊， 形成公共的陽極的數(shù)碼管， 在我們使用的時候， 應(yīng)該把公共極連接到 +5V上，如果其中某一段的發(fā)光二極管的陰極是低電平，那么它所所對應(yīng)的那一字段就顯示為亮，如果某 個字段的陰極為高電平， 它所對

35、應(yīng)字段就不顯示亮。 共陰數(shù)碼管， 簡而言之就是把全部的發(fā)光二極管的陰 極都接到一塊，形成公共陰極的數(shù)碼管。在運用共陰數(shù)碼管的時候，我們把公共極和地線相連接，如果某 個字段的發(fā)光二極管的陽極是高電平， 那么它所對應(yīng)的字段就顯示為亮， 相反， 如果某個字段的陽極是低 電平，它所對應(yīng)的字段就不會顯示亮。 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。驅(qū)動方式13概述如果我們想數(shù)碼管要能夠正常顯示的話， 那么就必須使用驅(qū)動電路， 讓驅(qū)動電路來使數(shù)碼管的每個段 碼正常工作， 進而輸出我們想要的數(shù)字， 所以根據(jù)不一樣的數(shù)碼管的驅(qū)動方式， 它能夠可以分為靜態(tài)式和 動態(tài)式驅(qū)動。 穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。靜態(tài)顯示驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動，它的每個段

36、碼都由單片機的 I/O 端口驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的好處很多，例如程序簡單，顯示的 亮度很亮，但是它也有缺點，例如占用 I/O 端口太多，我們實際應(yīng)用的時候，太多的端口會增加硬件電路 的復(fù)雜性。靜態(tài)驅(qū)動還有一個名字叫做直流驅(qū)動。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。動態(tài)顯示驅(qū)動 動態(tài)的數(shù)碼管顯示電路在單片機中運用廣泛，動態(tài)的驅(qū)動方式就是指把全部數(shù)碼管的八個顯示筆劃“A、B、C、D、E、F、G、DP”的同名端進行連接，除此之外還通過在所有數(shù)碼管的公共極端增加位選通 來掌控整個電路。 I/O 線控制各個位選通，當(dāng)單片機輸出字形碼的時候，全部的數(shù)碼管就都會收到一樣的 字形碼， 但是哪個數(shù)碼管會顯示字形， 我們還不得而知，

37、 這就需要由單片機對各個位選通公共端電路的掌 控來決定，因此我們所要做的就是把我們需要顯示字形的選通控制打開，那么那個位置就會顯現(xiàn)出字形， 但是沒有選通的數(shù)碼管就不會顯示字形。 動態(tài)驅(qū)動就是經(jīng)過分時挨個控制每個數(shù)碼管的的公共極， 就可以 使每個數(shù)碼管都受控顯示。 在挨個顯示的過程中， 每位數(shù)碼管有 1 2ms來顯示， 因為人有視覺暫留現(xiàn)象， 發(fā)光二極管也有余輝效應(yīng)，所以事實上即使各個數(shù)碼管并不是一起點亮，但是如果掃描的速度很快的話， 認(rèn)得感覺就是穩(wěn)定地顯示出了一組數(shù)據(jù)， 沒有閃爍的感覺。 由此看來， 動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示的結(jié)果都是相 同的，而且動態(tài)顯示可以節(jié)省大量的 I/O 端口，功率消耗更加小

38、。 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。（2）數(shù)碼管電路設(shè)計 本系統(tǒng)采用兩位數(shù)碼管顯示病人座位號。顯示電路如圖12 所示。14圖 12 兩位數(shù)碼管顯示電路圖R6、 R7是 4.7k，R10-R17是 1k。3）工作原理把兩位數(shù)碼管的八個顯示筆劃“A、B、 C、D、E、F、G、DP”的同名端連接到一起，通過在兩位數(shù)碼管的公共極端增加位選通來掌控整個電路。I/O 線控制兩個位選通，當(dāng)單片機輸出字形碼的時候，兩位數(shù) 碼管都會收到一樣的字形碼， 通過單片機對位選通的控制， 來控制哪個數(shù)碼管顯示數(shù)字， 從而顯示出具體 的數(shù)字。 擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。4）與單片機連接電路圖數(shù)碼管顯示電路與單片機連接電路圖如圖 13 所

39、示。15圖 13 數(shù)碼管顯示電路與單片機連接電路圖（5）與單片機連接工作原理當(dāng)前端數(shù)據(jù)采集器發(fā)出的報警信號， 被單片機接收到， 單片機對其進行處理， 確定該信號是從哪個座 位號發(fā)送過來， 然后輸出信號到數(shù)碼管顯示電路。 數(shù)碼管顯示電路根據(jù)發(fā)送過來的信號， 顯示出病人座位 號。 賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。4 安裝調(diào)試我們可以選用 3cm 4cm點陣板來安裝前端數(shù)據(jù)采集器電路元器件，只要元器件選擇沒有錯誤，那么 進行電路調(diào)試則非常簡單。 按照原理圖中的數(shù)據(jù)選擇元器件， 進行焊接安裝后， 一般不需要再進行其他調(diào) 試，僅僅需要對光電耦合器的高度做調(diào)試處理。前端數(shù)據(jù)采集器安裝好之后，連接到單片機電路，單片機

40、 電路同時連接蜂鳴器報警電路和數(shù)碼管顯示電路。 調(diào)試時將槽型光電耦合器用一三芯屏蔽線引出來后， 將 透明的、 含有一節(jié)液體柱和空氣柱的輸液管卡入槽型光電耦合器的槽中， 調(diào)整光敏三極管和紅外發(fā)光二極 管的相對位置，即對槽的高度進行調(diào)整。使移動輸液管或者槽型光耦時，當(dāng)液體柱正對槽路時，單片機不 驅(qū)動蜂鳴器和數(shù)碼管工作； 而當(dāng)空氣柱正對槽路時， 單片機驅(qū)動蜂鳴器和數(shù)碼管工作。 再固定原來已經(jīng)調(diào) 整好的槽型光電耦合器。 塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。165 結(jié)論本次設(shè)計的是一個輸液監(jiān)控系統(tǒng)。它采用光電耦合器與 74LS06 模塊的結(jié)合，應(yīng)用模擬電路和數(shù)字電 路的相關(guān)知識，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，發(fā)送給單片機，單

41、片機對信號進行處理，從而通過蜂鳴器和數(shù)碼 管報警。 裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。本人在之前也把其他的方案進行了對比， 如重力測量， 但中立測量由于液體密度的不一樣， 導(dǎo)致重力 不一樣， 所以那種方案也有局限性。 另外也還有別的的方案可以測量， 然而在這里我選用的方案簡潔明了， 易于操作。 倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驁。本文在系統(tǒng)的精確度方面研究十分有限， 沒有做到十分準(zhǔn)確， 這就要求以后在這方面還必須進一步進 行研究。當(dāng)開始操作的時候， 我并沒有很準(zhǔn)確地理解老師的意思， 所以剛開始我設(shè)計的思路很復(fù)雜。 在我進一 步向過老師求教之后，老師教我使用另一種方案來設(shè)計，就是上述方案。我仔細(xì)研究了該方案，最終選用 了以上設(shè)計，根據(jù)光的折射率不同，到達(dá)位置也不同來判斷瓶中液體的有無。 綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。設(shè)計中，把理論和實踐相結(jié)合，取得了成果。在這次設(shè)計中，我重新認(rèn)識了傳感器，并復(fù)習(xí)了模擬電 路和數(shù)字電路的相關(guān)知識。 我發(fā)現(xiàn)只有牢靠得掌握這些知識之后， 才可以靈活地運用， 才可以設(shè)計出符合 自己需求的產(chǎn)品。畢業(yè)設(shè)計也是個有意義的實踐，通過自己的努力，把學(xué)過的知識，熟練的運用，再參考 一些文獻(xiàn)，然后設(shè)計出東西，這也是很有成就感的?？偠灾ㄟ^畢業(yè)設(shè)計，我深刻體會到要完成一件 事并不容易，需要有系