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

1、畢業(yè)設(shè)計中文題目：基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計外文題目：DESIGN OF INFUSION MONITORING SYSTEM BASED ON SINGLE CHIP 摘要 輸液是醫(yī)院常用的治療手段，傳統(tǒng)輸液過程中存在著輸液速度不精確、需要人工監(jiān)護等弊端。本文的目的就是設(shè)計一種輸液監(jiān)控系統(tǒng)以解決此問題。本文設(shè)計的輸液監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對輸液速度的檢測與控制，實現(xiàn)了對儲液瓶中液面體積的檢測報警，并且動態(tài)顯示輸液速度。使用者可以通過PC設(shè)置輸液速度，系統(tǒng)將自動對輸液速度進行控制。此外系統(tǒng)還實現(xiàn)了多機通信， 即一個主站控制多個從站和主從機之間的數(shù)據(jù)傳輸。當輸液結(jié)束或輸液速度發(fā)生異常時，從站使用發(fā)光

2、二極管和蜂鳴器進行報警，并將報警信號通過串行口傳送至主站，主站通過監(jiān)控軟件和蜂鳴器實現(xiàn)聲光報警。在整體方案設(shè)計中，在保證設(shè)計系統(tǒng)能達到的使用要求的精度和穩(wěn)定度的前提下，考慮到系統(tǒng)的輕便性、實用性、可靠性，對電路系統(tǒng)進行了優(yōu)化。 本設(shè)計基本完成了預想功能，并指明了以后的研究方向和工作重點。 關(guān)鍵詞：單片機；PID；步進電機；CAN總線；PCAbstract Transfusion commonly used as treatment in hospital，but there were some problems，such as inaccurate，need transfusion of ar

3、tificial guardianship，etcThe goal is to design a transfusion monitoring system in order to solve those problems The infusion monitoring system design by this paper,actualize the infusion rate of test，the control of reservoir fluid bottle volume detection alarm and dynamic display of transfusion spee

4、dUsers can through the PC to control transfusion speed.Besides the system also actualize multi-machine communication，that is，a master station to control multiple machines from a station and the masterslave data transmission betweenWhen the infusion end or infusion speed abnormal，slave lightemitting

5、diodes and buzzer to alarm，and will alarm signals through serial transmission to the master，stood by monitoring software realization and buzzer sound-light alarm In the overall program design,in ensuring the use of design systems to achieve the required accuracy and stability of the premise，taking i

6、nto account the systems portability，practicality，reliability，electrical systems were optimized Finally,the infusion monitoring system design by this paper，and point out future research directions and priorities Keywords：single chip；PID；Stepper Motor；Can Bus；PC 目錄前言11 概述21.1 本設(shè)計研究的現(xiàn)狀21.2 本設(shè)計研究的意義31.3

7、 本設(shè)計主要工作內(nèi)容42 輸液監(jiān)控系統(tǒng)總體方案52.1 系統(tǒng)需求分析52.2 系統(tǒng)方案論證與比較52.2.1 控制方案比較52.2.2 點滴檢測方案62.2.3 剩余液體檢測方案62.2.4速度控制方案72.2.5電機選擇及控制方案72.2.6主從機通信方案82.3 系統(tǒng)總體框圖102.4 小結(jié)113 系統(tǒng)從站的硬件設(shè)計123.1從站系統(tǒng)框圖與核心部分電路圖123.2從站系統(tǒng)各單元設(shè)計133.2.1點滴信號檢測單元133.2.2鍵盤及顯示單元163.2.3電源單元183.2.4聲光報警單元193.3通信電路硬件設(shè)計及其工作原理193.4小結(jié)214 輸液監(jiān)控系統(tǒng)下位機軟件設(shè)計224.1下位機的軟

8、件系統(tǒng)的總體設(shè)計224.2下位機系統(tǒng)各軟件模塊的設(shè)計234.2.1主模塊234.2.2液滴計數(shù)模塊234.2.3查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模塊程序設(shè)計244.2.4通信程序模塊程序設(shè)計255 輸液系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計285.1歡迎界面設(shè)計285.2監(jiān)控/報警界面設(shè)計295.3 PC機通信接口模塊設(shè)計315.3.1 Mscomm控件屬性及處理315.3.2通信協(xié)議335.3.3本機的通信模塊設(shè)計335.3.4 MSComm控件屬性及應(yīng)用345.4小結(jié)366結(jié)論37致謝38參考文獻39附錄A外文文獻譯文40附錄B 外文文獻原文53附錄C 部分子程序 64前言靜脈輸液是我國目前臨床治療中最主要的一

9、種輸液方式，在實踐工作中，醫(yī)護人員一般是靠經(jīng)驗和觀察通過轉(zhuǎn)動輸液器上的滑輪對滴速進行手動調(diào)節(jié)的，這種方法經(jīng)常會出現(xiàn)一些異常情況:臨床經(jīng)驗不是很豐富的醫(yī)護人員對滴速的把握就不會很準確，容易造成輸液速度過快導致患者出現(xiàn)不適或速度過慢而影響治療效果;若輸液時間較長，容易導致醫(yī)護人員和患者的疏忽，增加醫(yī)療事故隱患。需要隨時監(jiān)控輸液情況，加大了醫(yī)護人員的工作任務(wù)。因此提高輸液系統(tǒng)的智能化和自動化以及降低輸液過程中的隱患勢在必行1。當前國內(nèi)外各大醫(yī)院對輸液裝置進行了廣泛的研究，生產(chǎn)出許多新型輸液監(jiān)控裝置，但由于價格過于昂貴，未能較好的普及。本文設(shè)計了一種以PC機為上位機，以AT89C52單片機為眾下位機的

10、RS485/RS232總線智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)。上位機采用Visual C+編程語言，創(chuàng)建了一個可視化的人機界面，通過該界面可以設(shè)定目標滴速、設(shè)定報警形式等信息。下位機設(shè)計了具有RS485總線轉(zhuǎn)換接口、吊瓶體積選擇鍵盤、LCD數(shù)據(jù)顯示、液滴紅外檢測、步進電機控制、聲光報警報警等功能的輸液終端監(jiān)控系統(tǒng)。該智能輸液系統(tǒng)的預期目標是可以對多床位的輸液情況進行遠程監(jiān)控，能針對不同的病人設(shè)定不同的滴速，輸液出現(xiàn)異常情況時會產(chǎn)生報警，液體輸完時可提醒義務(wù)人員及時切換至另一瓶。本智能醫(yī)療輸液系統(tǒng)可以提高醫(yī)院的服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量，減少輸液過程中出現(xiàn)的醫(yī)療事故，增強醫(yī)院市場競爭力。1 概述1.1 本設(shè)計研究的現(xiàn)狀靜

11、脈輸液是臨床醫(yī)學中的一個重要的治療手段和醫(yī)學監(jiān)護的一項重要內(nèi)容，在各個醫(yī)院的醫(yī)療工作中被廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計住院輸液率為7080。靜脈輸液不僅是一種重要的給藥途徑，而且還是給患者補充體液、營養(yǎng)的重要方法。在輸液過程中，輸液速度是一個很重要的參數(shù)，一般要根據(jù)患者年齡、病情和藥物種類等因素來分別確定。同時，在靜脈輸液過程中，必須有人陪護，以防鼓包等事故發(fā)生，尤其對術(shù)后幾乎需要24小時不間斷輸液的患者的監(jiān)護，更是讓護理者身心憔悴。當護理者發(fā)生困倦時，極易發(fā)生事故。通過調(diào)查得知，目前幾乎所有醫(yī)院因種種原因仍沒有采用輸液監(jiān)控系統(tǒng)，而是采用傳統(tǒng)的輸液方法，即將液體容器掛在一定高度，利用液體靜壓原理與大氣壓的作

12、用使液體下滴，將大量滅菌藥液直接滴入靜脈內(nèi)，從而達到治療目的。用軟管夾對軟管夾緊和放松控制滴速，醫(yī)護人員按藥劑特性對滴速進行控制。由于這種滴速控制是通過肉眼觀察進行估計的，需要根據(jù)經(jīng)驗來調(diào)節(jié)，使得點滴流速不夠準確，影響了治療效果，以至危害病人健康。當液體輸完時，如床旁無陪護或醫(yī)護人員未及時換藥或拔針頭，將會出現(xiàn)回血等情況。為此患者家屬需要陪同病人并且不斷地觀察輸液情況這樣容易導致交叉感染，患者也得不到良好的休息，影響治療質(zhì)量和患者康復。同時，護士也需要不停地巡視病房，增加工作負荷，有時甚至還會產(chǎn)生醫(yī)療糾紛?；谝陨锨闆r，設(shè)計實現(xiàn)一種智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)，對治療過程采用自動化監(jiān)控和管理是發(fā)展的必然趨

13、勢。 國外對智能型輸液裝置的研究較早，如日本、美國和德國等國家上世紀八十年代末就進行了智能型輸液裝置的研制。早在幾年前，發(fā)達國家許多住院床位就已經(jīng)配備了輸液泵。輸液泵是一種多功能輸液控制器，能夠較為精確地控制輸液速度，并實現(xiàn)輸液阻塞、氣泡混入和輸液完成報警。我國只是在一些大醫(yī)院才有部分配備，且大多是國外產(chǎn)品，類型多樣，性能較好，如日JMS株式會社的OT.601型輸液泵(控制精度為10)和SP-500型注射泵，美國、德 國、以色列等國家也有性能較好的產(chǎn)品。但是價格普遍比較昂貴，在幾千元人民幣左右，使大部分三級甲等以下醫(yī)院望塵莫及。國內(nèi)對輸液裝置的研制起步較晚，大都在九十年代中期開始研究，市場上也

14、有一些國產(chǎn)輸液裝置，如北京科力豐高科技發(fā)展有限責任公司的ZNB系列產(chǎn)品。不過總體來說其功能也只是側(cè)重于精確輸液控制，種類較少，性能也需改進，加上不菲的價格，所以也只能是和進口輸液泵爭一點市場份額，未能在各醫(yī)院大面積的推廣普及。由于規(guī)范操作下，輸液阻塞、氣泡混入是可以避免的，因此輸液速度的控制和輸液完成報警成為了人們更為關(guān)心的問題。而且輸液完成報警器的研制也成為近年來的一個熱門項目，根據(jù)前年對國家知識產(chǎn)權(quán)局專利信息的查詢，已有67種輸液完成報警器專利技術(shù)，但由于各專利技術(shù)或多或少都存在著這樣或那樣的缺陷，諸如安全性、可靠性、成本及可操作性等問題，致使真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的專利并不多。作為一種醫(yī)療器械，

15、穩(wěn)定性、安全性、可靠性是基礎(chǔ)，作為一種只有普及到每一位輸液病人才有實際意義的產(chǎn)品，使用方便和足夠低的價格又是一種基本要求，所以，這種產(chǎn)品即便安全性、可靠性得到了充分保證，但如果沒有簡便的操作和足夠低的價格作支撐，想要順利推廣也是不可能的。 我國是世界上擁有醫(yī)院最多的國家，具有龐大的消費群體。近幾年來，由于政府的支持，醫(yī)療器械發(fā)展迅速2。醫(yī)療器械是壁壘較高的行業(yè)，并且屬于國家重點鼓勵發(fā)展的行業(yè)。按照原國家經(jīng)貿(mào)委指定的醫(yī)療器械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃，到2015年我國醫(yī)療器械總產(chǎn)值將達到1000億元，在世界醫(yī)療器械市場上的份額將占到5；到2050年這一份額將達到25，成為世界一流的醫(yī)療器械制造強國。

16、目前國內(nèi)尚未完全解決輸液時的自動監(jiān)控問題。因此，將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于輸液監(jiān)控裝置的研究勢在必行。1.2 本設(shè)計研究的意義近年來，隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)管理是現(xiàn)代化醫(yī)院的一個重要標志，尤其是在醫(yī)療監(jiān)控領(lǐng)域，提出了多元化、信息化、個性化的醫(yī)療設(shè)備需求?，F(xiàn)代科技的進步和發(fā)展，為醫(yī)學監(jiān)護技術(shù)提供了創(chuàng)新條件和新的發(fā)展空間，然而醫(yī)療監(jiān)護技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展仍不能滿足醫(yī)院、病人、家庭和人身健康各方面提出的要求。因此，網(wǎng)絡(luò)化醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備已具有迫切的市場需求和廣闊的市場前景。 靜脈輸液是最常規(guī)和最重要的醫(yī)療手段。但是，現(xiàn)行的醫(yī)院點滴輸液方法中，輸液速度難以準確限制，醫(yī)師和護士只能依據(jù)經(jīng)驗來控制莫氏管的輪夾

17、，而不能依據(jù)患者的病情精確控制藥液的速度和流量，這種輸液速度控制的方法顯然是不方便的，并且可能對患者造成不必要的傷害。所以如果有液體點滴速度監(jiān)控裝置，必將深受醫(yī)務(wù)人員和病人的歡迎。目前的輸液監(jiān)控報警器笨重、體積大、價格太高，增加醫(yī)院和病人的費用。針對這種情況，本文設(shè)計實現(xiàn)了一種由單片機控制的液滴速度監(jiān)控和液位報警裝置。該裝置可為臨床醫(yī)師提供可靠的數(shù)據(jù)，對患者的搶救及治療提供一些幫助。該系統(tǒng)包括紅外光電發(fā)送接收裝置、AT89C52單片機、步進電機、LCD顯示屏等。其中紅外發(fā)送接收裝置用于將液滴滴下一滴的信息轉(zhuǎn)化為電信號傳入單片機，經(jīng)過單片機計算其滴液速度，在下位機的LCD顯示屏上顯示，通過步進電

18、機達到控速的目的。在實際應(yīng)用當中，還將該系統(tǒng)分為各床位輸液監(jiān)控裝置(從站)及監(jiān)控中心(主站)兩部分，以便對多床位進行遠程監(jiān)控。監(jiān)控中心PC顯示各床位的輸液情況。當輸液結(jié)束或出現(xiàn)異常情況時，各床位(從站)的監(jiān)控儀進行聲光報警，并向主站發(fā)送報警信號，等待護士前來處理。整個裝置簡單實用，可應(yīng)用于門診輸液系統(tǒng)中。因為它有許多的優(yōu)點，如：操作簡單、安裝方便、成本低、可以用按鍵準確控制速度和抗干擾能力強等。所以這種液體點滴速度監(jiān)控的設(shè)計實現(xiàn)是十分有意義的。 1.3 本設(shè)計主要工作內(nèi)容本文設(shè)計與實現(xiàn)一套基于AT89C52單片機的智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合運用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、單片機控制技術(shù)、光電檢測技術(shù)、通

19、信技術(shù)、步進電機控制等技術(shù)，其主要功能有：(1)設(shè)定點滴速度；(2)自動控制液體速度，并實時顯示：(3)當輸液結(jié)束時或出現(xiàn)輸液異常時自動報警；(4)分布式主從站設(shè)計，通過CAN總線實現(xiàn)輸液遠程監(jiān)控。系統(tǒng)的主要特點：(1)采用步進電機，定位精確；(2)硬件采用脈沖調(diào)制技術(shù)提高紅外對管的抗干擾能力；(3)軟件利用數(shù)字濾波技術(shù)提高系統(tǒng)程序的穩(wěn)定性；(4)合理的人機交互設(shè)計，操作簡單，顯示直觀；(5)多路報警信號。 2 輸液監(jiān)控系統(tǒng)總體方案2.1 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析是在系統(tǒng)設(shè)計之前進行收集系統(tǒng)有效信息的階段，這一階段的任務(wù)通常分兩步來完成：首先，從項目來源收集系統(tǒng)的需求信息；其次，對需求進行提煉

20、，以得到系統(tǒng)的規(guī)格說明，這些規(guī)格說明里包含了系統(tǒng)設(shè)計所需的足夠信息。為了使系統(tǒng)正常運行，就必須合理設(shè)計系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)總體設(shè)計時，首先要說明輸液監(jiān)控系統(tǒng)軟、硬件功能分配，即確定哪些功能由軟件完成，哪些功能由硬件完成，其次要說明各部分的工作原理，以及工作中各部分之間的關(guān)系等問題。 通過調(diào)研和討論，分布式輸液監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當適合以下條件：多臺監(jiān)控儀由PC進行統(tǒng)一管理；PC和輸液監(jiān)控儀在同一樓層使用，綜合考慮布線等因素，可靠距離應(yīng)當在百米以上；輸液監(jiān)控儀對輸液速度進行監(jiān)視，如果不在設(shè)定范圍內(nèi)就在監(jiān)控儀和PC上同時進行報警；系統(tǒng)管理軟件應(yīng)該能夠?qū)Ω鬏斠罕O(jiān)控儀進行監(jiān)控；系統(tǒng)應(yīng)該操作簡單，易于使用；系統(tǒng)

21、成本應(yīng)該控制在合理的價格之內(nèi)。按照需求分析，系統(tǒng)可分為軟件和硬件兩大部分，硬件主要有PC、總線適配器和輸液監(jiān)控儀，軟件主要為輸液監(jiān)控管理系統(tǒng)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度來說， 本系統(tǒng)主要由總線適配器、輸液監(jiān)控儀和監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)三個子系統(tǒng)構(gòu)成。 其中本文著重討論輸液監(jiān)控儀的軟硬件設(shè)計、PC和輸液監(jiān)控儀之間的通信協(xié)議和PC輸液監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)?？偩€適配器方面的設(shè)計包括：總線類型的論證比較、總線電路設(shè)計、通信協(xié)議設(shè)計等。輸液監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)的組成模塊主要包括：歡迎界面模塊、輸液監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)信息管理模塊等。 2.2 系統(tǒng)方案論證與比較2.2.1 控制方案比較方案一：此方案是傳統(tǒng)的兩位模擬控制方案，其優(yōu)點是電

22、路簡單，易于實現(xiàn)。但模擬方式難以把精度做的很高，難以實現(xiàn)系統(tǒng)需求中的動態(tài)顯示滴速及遠程通信的功能。 方案二：此方案采用AT89C52單片機系統(tǒng)來實現(xiàn)，可用軟件實現(xiàn)復雜的算法和控制。這種方案方便地實現(xiàn)了系統(tǒng)需求中的鍵盤設(shè)定和動態(tài)顯示滴速等功能，并且可以實現(xiàn)主站與從站之間的通信。本人通過大學期間學習對單片機有了一定了解，且單片機價格便宜，功能較多。 綜上考慮，采用方案二。2.2.2 點滴檢測方案方案一:用壓力傳感器進行測量的方法。在輸液瓶的下面加一個壓力傳感器，通過感知壓力的大小來判斷是否有液滴滴下，從而進行滴速測量，但單獨液滴質(zhì)量較小，且在輸液中易發(fā)生晃動影響測量。方案二:用可見光二極管與光敏三

23、極管組成的傳感器來測量，由于外界光線對光敏三極管影響較大，一旦外界光線改變，對滴速測量的準確度會有所影響。如果采用大功率發(fā)光管可見小影響，但是這樣功率損耗會很大。方案三:采用紅外檢測技術(shù)，在莫氏滴管處對輸液速度進行測量。紅外發(fā)光二極管發(fā)光后，光線透過滴斗照射到紅外光敏接收二極管，接收二極管將照射到它上面的光線變成電流信號進行輸出。如果此時滴斗中沒有液滴滴下，光線的衰減就比較小，照射到光電三極管上的電流就比較強;如果此時滴斗中有藥液落下時，由于藥液擋了一下光線，藥液對光線具有吸收和散射的作用，這樣就使光敏二極管接收到比較弱的光信號。將光敏二極管輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，通過檢測輸出端電壓信號

24、的強弱就可以檢測出有無藥液滴下。把檢測到的信號經(jīng)過整形后送入單片機進行處理，就可以計算出輸液的點滴速度3。綜合考慮上述各種方案，方案三成本低、電路易實現(xiàn)且不受外界光源干擾，故采用方案三。 2.2.3 剩余液體檢測方案方案一:采用紅外對管實現(xiàn)，跟點滴檢測模塊一樣。讓紅外發(fā)射和光電接收管分別放在滴管兩側(cè)，根據(jù)接收信號強弱不同，當液面處于警戒線以上時液體對光線有反射和吸收作用，接收的信號較弱;當液面處于警戒線以下時，接收的信號就較強，此時單片機就發(fā)出報警信號。方案二:通過設(shè)定輸液總量和點滴計數(shù)來實現(xiàn)?，F(xiàn)在使用的一次性輸液器的滴系數(shù)一般為20滴/ml、15滴/m1、10滴/m1、。點滴系數(shù)是指靜脈輸液

25、時每毫升液體的滴數(shù)。目前輸液瓶的容量有500ml、250ml、100ml三種，通過按鍵選擇輸液瓶的容量和輸液器的型號。根據(jù)輸液瓶的容量、點滴系數(shù)、點滴計數(shù)值我們就可以計算出剩余液量。比如輸液瓶容量為25Oml，滴系數(shù)為15滴/ml，點滴計數(shù)值為n，這樣通過一個簡單的數(shù)學公式就可算出余液的多少。設(shè)定余量20ml為輸液快完，此時可以通知單片機輸出報警信號。本系統(tǒng)我們采用第二種方式來實現(xiàn)。這樣可以簡化硬件電路的設(shè)計，減少IO口的使用，降低成本。液滴檢測后的信號送單片機經(jīng)處理后通過RS485/RS232總線上傳上位機。 2.2.4速度控制方案方案一:通過改變滴管的高度來控制輸液滴速。由電機帶動輸液瓶使

26、輸液瓶上升或者下降，以改變滴管的高度從而調(diào)節(jié)滴速。當實際滴速大于設(shè)定滴速時電機正轉(zhuǎn)降低輸液瓶的高度，反之反轉(zhuǎn)升高輸液瓶的高度。經(jīng)驗證此方案實現(xiàn)起來比較困難，一方面是由于高度與滴速之間屬于非線性關(guān)系，難以精確調(diào)節(jié)滴速;另一方面，經(jīng)試驗得出輸液瓶在一米高的時候，滴速大致為100滴/min，而一般輸液速度不會大于100滴/min，高度只能在一米以下調(diào)節(jié)，而病床的高度一般都高于一米，輸液瓶的高度低于床位才能實現(xiàn)所要求的滴速;并且在輸液中，液面也在不斷下降，這相當于降低了輸液瓶高度，這樣不太合理，由此得出這種方案不可取。方案二:通過設(shè)計機械裝置來夾緊或放松莫氏管來控制輸液滴速。利用步進電機的正反轉(zhuǎn)來控制

27、機械裝置，使機械裝置來夾緊或放松莫氏管，以達到降低或提高滴速的目的。本系統(tǒng)我們采用第二種方案。保留原來輸液管上的手動滑輪，以便病人家屬可以使用。2.2.5電機選擇及控制方案方案一:采用直流電機。直流電機上電后就開始轉(zhuǎn)動，掉電后由于慣性還會轉(zhuǎn)動一定的角度才能停下來，難以實現(xiàn)精確控制,極易造成不必要傷害。方案二:采用步進電機。步進電機的轉(zhuǎn)動角位移與輸入脈沖成線性關(guān)系，具有良好的跟隨性，沒有累計誤差。易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速，動態(tài)響應(yīng)快。控制精度較高。方案三:采用伺服電機。伺服電機在低慣量、高啟動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩的系統(tǒng)中經(jīng)常使用?？紤]到上述各種電機的性能和特點，使用步進電機可以較好滿足本系統(tǒng)的功能要對以上

28、兩種方案進行比較之后，我們決定選擇第二種方案，來實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。2.2.6主從機通信方案方案一：采用無線方式。 常用的無線方式有紅外、藍牙、Zigbee、無線收發(fā)模塊等。紅外方式的傳輸距離非常有限，而且易受障礙物的干擾，因此不能應(yīng)用在本系統(tǒng)當中。藍牙技術(shù)比較復雜，功耗也比較大。無線收發(fā)模塊RF905、NRF2401a價格雖然能夠接受，但是這種無線模塊并不是非常適合運用在樓宇當中，經(jīng)過測試，在空曠場地上200m范圍內(nèi)沒有問題，但是現(xiàn)代樓宇普遍采用鋼筋水泥結(jié)構(gòu)，對電磁波衰減作用非常嚴重。雖然能夠外加功放以使功率提升至30dbm，但是這樣增加了成本，同時擅自增大RF輻射功率不僅會對人身健康產(chǎn)生

29、不利影響，而且可能會面臨法律上的問題，因此也不宜使用?；谝陨显?，否決了無線傳輸模式，因此只能選擇有線傳輸模式。 方案二：采用有線方式。 常用的有線方式可分為有并行通信和串行通信。并行通信一般在實際當中用得較少，其特點是傳輸速度快，但是占用單片機I/D口較多，需要的傳輸線也很多，不適合遠距離通信，因此棄用而采用串行通信方式。 串行通信又可分為同步傳輸和異步傳輸，同步傳輸一般用于傳輸信息量大，傳輸速度要求較高(可達800kb/s)的場合。因為它要求由時鐘來實現(xiàn)接收與發(fā)送之間的嚴格同步，對時鐘信號相位的一致性要求非常嚴格，導致其硬件設(shè)備復雜，成本高，不宜使用，所以采取異步串行通信方式。 異步串行

30、通信有多種總線形式可供選擇，如RS232、RS485、CAN總線等。結(jié)合AT89C52本身，其內(nèi)部有一個全雙工串行口，共有4種工作方式。方式0并不用于通信，而是通過外接移位寄存器芯片實現(xiàn)擴展I/0口的功能；方式1為8位異步通信接口，用于雙機通信，在距離小于15m時可直接相接利用單片機本身的m電平直接傳輸信息，為增加通信距離，減少通信及電源干擾，一般采用RS232C標準進行通信；方式2、方式3均為9位異步通信接口，其區(qū)別僅在于波特率不同，主要用于多機通信，也可用于雙機通信。在多機系統(tǒng)中，通常采用RS422、RS485串行標準總線進行數(shù)據(jù)傳輸。RS485在以1Mbit/s高速率傳輸時最大傳輸距離不

31、超過lOOm，而以最低速率傳輸時傳輸距離理論上也只有1219m左右(無中繼)，即便加上中繼最多也只能增加八個，最大傳輸距離在理論上也只有96km左右，在實際應(yīng)用當中顯然是達不到這個數(shù)值的，如果真需要長距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質(zhì)，收發(fā)兩端各加一個光電轉(zhuǎn)換器，多模光纖的傳輸距離是5lOkm，這使系統(tǒng)復雜程度及成本都大大提高，還為系統(tǒng)的后期維護增大了難度。而且RS485還有一些與生俱來的缺點，如數(shù)據(jù)傳輸率低、抗干擾能力較弱、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試困難、通信失敗率高等。 同時RS485使用的是單主從結(jié)構(gòu)，就是一個總線上只能有一臺主機，通訊都由它發(fā)起的，它沒有下命令，下面的節(jié)點不能發(fā)送，而且要發(fā)完即答，受到答復

32、后，主機才向下一個節(jié)點詢問，這樣是為了防止多個節(jié)點向總線發(fā)送數(shù)據(jù)而造成數(shù)據(jù)錯亂，但導致其總線利用率也是很低的。最為重要的是RS一485的網(wǎng)絡(luò)特性為單組節(jié)點，即只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，一個主站對從站的點對多點網(wǎng)絡(luò)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進行，在這種網(wǎng)絡(luò)中如果一個節(jié)點出現(xiàn)問題，就會導致系統(tǒng)癱瘓，系統(tǒng)的實時性、可靠性較差。也就是說，在錯誤檢測機制方面，RS485只規(guī)定了物理層，而沒有數(shù)據(jù)鏈路層，所以它對錯誤是無法識別的，除非一些短路等物理錯誤。這樣容易造成一個節(jié)點破壞了，拼命向總線發(fā)數(shù)據(jù)(比如一直發(fā)1)，這樣造成整個總線癱瘓。所以RS485一旦有一個節(jié)點損壞，整個總線網(wǎng)絡(luò)都會癱瘓。作為一個醫(yī)

33、療系統(tǒng)，可靠性顯然是其第一要務(wù)，故而不使用RS485串口通信的方案。2C串行總線方式只要兩條線即可實現(xiàn)多機通信，但一般單片機都沒有其接口，用軟件模擬的話非常復雜，增加了開發(fā)周期。，2C數(shù)據(jù)傳送率可高達每秒十萬位，高速方式時在每秒四十萬位以上，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。但是其總線長度一般不高于25英尺，折合標準長度單位僅為762m，遠遠不能滿足本項目的要求，故而棄用。CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線在以5Kbit/s進行數(shù)據(jù)傳輸時，其傳輸距離在理論上距離可達lOkm，而在實

34、際應(yīng)用當中有效距離也達到45km，應(yīng)該能夠滿足現(xiàn)實生活中醫(yī)院的需求。在總線利用率方面，由于CANbus是多主從結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點都有CAN控制器，多個節(jié)點發(fā)送時，以發(fā)送的ID號自動進行仲裁，這樣就可以實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯亂，而且一個節(jié)點發(fā)完，另一個節(jié)點可以探測到總線空閑，而馬上發(fā)送，這樣省去了主機的詢問，提高了總線利用率，增強了快速性。在網(wǎng)絡(luò)特性方面，CAN為多組節(jié)點，CAN控制器可以點對點、一點對多點(成組)及全局廣播中方式傳送和接受數(shù)據(jù)，各節(jié)點都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)(取決于報文標識符)采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)。在通信失敗率方面，CAN總線

35、通過CAN總線控制器接口芯片的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端得狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響繼續(xù)傳輸，有效避免了總線沖突。在節(jié)點錯誤對系統(tǒng)的影響方面，由于CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響，因而對節(jié)點錯誤CAN總線型系統(tǒng)基本無影響。在抗干擾方面，CAN的每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適于在高干擾環(huán)境中使用，這點對醫(yī)療系統(tǒng)的可靠性起到非常重要的作用。此外CAN總線還有數(shù)

36、據(jù)傳輸率高、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試容易、后期維護成本低等寶貴特點。 基于上述原因，最終選定上位機與下位機之間采取基于CAN總線的有線異步串行傳輸通信方式。 2.3 系統(tǒng)總體框圖根據(jù)前面的系統(tǒng)分析，本文研究的基于AT89C52的輸液監(jiān)控系統(tǒng)主要有三大部分組成，它們分別是由PC機構(gòu)成的主站、由AT89C52單片機為核心的各個從站以及主從站之間的數(shù)據(jù)通信線路。根據(jù)前面的方案論證，從站電路主要包含以下幾個模塊：輸液信號采集單元、脈沖整形和A/D轉(zhuǎn)換單元、液滴顯示單元、聲光報警單元、數(shù)據(jù)通信單元和單片機外圍電路等。其中輸液信號采集單元完成輸液信號的采集工作，脈沖整形和A/D轉(zhuǎn)換單元把采集到的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號以便單

37、片機進行處理，單片機處理完畢后一方面顯示輸液速度等信息，另一方面根據(jù)設(shè)定的輸液速度對輸液速度進行調(diào)整，同時通過CAN總線將信息傳送至PC上位機。而在PC上位機中可以通過設(shè)計的監(jiān)控軟件對各從站的輸液情況進行實時監(jiān)控。為簡化起見電源擴展未畫，整體系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。 圖2-1 整體系統(tǒng)框圖Fig .2-1 Diagram of the system2.4 小結(jié)本章簡單的分析了輸液監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)需求，并根據(jù)系統(tǒng)需求提出了系統(tǒng)構(gòu)成，再對各子模塊進行方案論證后，建立了總體系統(tǒng)框圖。 3 系統(tǒng)從站的硬件設(shè)計3.1從站系統(tǒng)框圖與核心部分電路圖 根據(jù)從站系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，為從站系統(tǒng)設(shè)計出以下系統(tǒng)框圖CA

38、NH RXDCANL TXD 驅(qū)動電路步進電機AT89C52聲光報警 鍵盤及顯示電路EEPROM 檢測電路圖3-1從站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.3-1 From the station system structure diagram從站用AT89C52作為微處理器，蜂鳴器和發(fā)光二極管實現(xiàn)聲光報警，ULN2001A用于驅(qū)動步進電機，電機采用四相八拍進行控制。 AT89C52單片機是Ateml公司出品的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Ateml公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C5l產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可

39、編程，亦適于常規(guī)編程器在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89C52具有以下標準功能：8字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位，I/0口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89C52可降至0HZ靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。因

40、為其價格便宜，內(nèi)置軟件看門狗可免除外接看門狗芯片降低成本，又與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容便于掌握，片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程使用靈活方便，故而選擇AT89C52作為下位機的微處理器45。 圖3-2 從站系統(tǒng)電路圖Fig.3-2 From the station system circuit diagram3.2從站系統(tǒng)各單元設(shè)計由于從站系統(tǒng)子模塊較多，因此在上圖并沒有給出十分詳細的各單元模塊電路，下面將對各單元模塊電路分別進行介紹6。 3.2.1點滴信號檢測單元滴速檢測電路是本系統(tǒng)設(shè)計中重要的部分之一，能否準確的對滴速測量是對滴速進行控制的關(guān)鍵。圖3-3 滴速檢測原理圖

41、Fig.3-3 Drip speed detection principle diagram滴速檢測采用紅外檢測技術(shù)，在滴管處對輸液速度進行測量。紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光后，光線穿透滴斗后照射到接收二極管，接收二極管將照射到它上的光線轉(zhuǎn)換成電流信號進行輸出。如果此時滴斗中沒有液滴滴下，光線衰減就比較小，照射到光電二極管電流比較強；如果此時滴斗有液體滴下，由于液滴擋了一下光線，藥液對光線具有吸收和散射作用，這樣光電二極管接收到比較弱的光信號。將光敏二極管輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，把檢測的信號進行整形后送入單片機處理，就可以計算出液滴的速度7。如圖3-4所示。 圖3-4 點滴檢測及信號整形電路 F

42、ig.3-4 Spot detection and signal shaping circuit在檢測過程中，將滴管放在檢測光線的中間，由于外部光線的影響以及液滴的表面是曲面狀的，使其測量產(chǎn)生的波形不穩(wěn)定，干擾較大。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度，需要使用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對輸出波形進行整形。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。經(jīng)過觸發(fā)信號的作用電路由穩(wěn)態(tài)變到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)是一個暫時的狀態(tài)，由于RC電路延時的作用，經(jīng)過一段時間后又自動恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，并且在輸出端可以獲得一個脈沖寬度一致的矩形波。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路中，輸出的矩形脈沖寬度其實就是暫穩(wěn)態(tài)的時間，它的長短取決于電路的參數(shù)值。這里我們采用555

43、定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。由于正常輸液速度為40-100滴/分，以最快速度計算，每分100滴，則每一滴液滴通過的最短時間大約為0.6秒，取R6=100K，C=luF可由公式（3.1）得暫穩(wěn)態(tài)時間為:tw=RCln3=1.1×10-4秒 (3.1)tw<Tmin可以有效避免兩個液滴間的干擾。555單穩(wěn)電路可以很好的整形。波形示意圖如3-5所示。液滴檢測電路得到的波形為A圖，由于555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是下降沿觸發(fā)，所以經(jīng)過反相器后輸出B波形圖，信號B的下降沿觸發(fā)單穩(wěn)電路使其進入暫穩(wěn)態(tài)(DIS波形圖)，同時使輸出P3.2變?yōu)楦唠娖?暫穩(wěn)時間到了后，使輸出P3.2又變?yōu)榈碗娖?。如此重復作用?/p>

44、形成了穩(wěn)定的輸出波形。P3.2 圖3-5信號檢測波形Fig.3-5 Waveform signal detection3.2.2鍵盤及顯示單元鍵盤是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上是一個開關(guān)元件，也就是說鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)。按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械式開關(guān)、導電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低后者壽命長。因此，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關(guān)按鍵元件，本設(shè)計也不例外。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼

45、鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路，這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價格較貴，一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。本設(shè)計使用的是機械觸點式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。(1)檢測有無按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機械觸點抖動的影響。(2)有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個按鍵，

46、其間對任何按鍵的操作對系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。(3)準確輸出按鍵值(或鍵號)，以滿足跳轉(zhuǎn)指令要求8。 本設(shè)計對按鍵進行功能定義：S1：按下一次，表示對吊瓶液體體積進行選擇,選擇完畢后再次按下S1確認；連續(xù)按下兩次表示對輸液管型號即輸液系數(shù)進行選擇，選擇完畢再次按下S1表示確認。S2：選擇500ml；選擇20滴/mlS3: 選擇250ml；選擇15滴/mlS4：選擇100ml；選擇10滴/ml圖3-6鍵盤電路Fig.3-6 The keyboard circuit顯示單元采用LCD，LCD有以下顯著特點： （1）低壓微功耗：工作電壓只有35

47、V，工作電流只有幾個微安。因此它成為便攜式和手持儀器儀表的顯示屏幕。  （2）平板型結(jié)構(gòu)：LCD內(nèi)由兩片平行玻璃組成的夾層盒，面積可大可小，且適合于大批量生產(chǎn)，安裝時占用體積小，減小了設(shè)備的體積。  （3）被動顯示：液晶本身不發(fā)光，而是靠調(diào)制外界光進行顯示。因此適合人的視覺習慣，不會使人的眼睛疲勞。  （4）顯示信息量大：LCD的像素可以做得很小，相同面積上可容納更多信息。  （5）沒有電磁輻射：在其現(xiàn)實期間不會產(chǎn)生電磁輻射，對環(huán)境無污染，有利于人體健康。 壽命長：LCD器件本身無老化問題，壽命極長。&#

48、160; 圖3-7 LCD顯示模塊Fig.3-7 LCD display module3.2.3電源單元任何電氣設(shè)備的使用均離不開供電系統(tǒng)，在整個單片機系統(tǒng)設(shè)計中，電源的設(shè)計是必須要考慮的。電源的設(shè)計取決于系統(tǒng)所要求的供電方式，如是采用單電源方案，還是多電源方案，系統(tǒng)的功耗有無特殊規(guī)定等。在本設(shè)計中由于系統(tǒng)所選用的單片機是AT89C52，它的標準工作電壓為+5V，采集所用的紅外發(fā)光二極管和接受三極管以及通訊所用的CAN總線適配器等電路它們的工作電壓都是+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。此外由于設(shè)計到對步進電機的控制，步進電機及驅(qū)動電路由UN2

49、001N驅(qū)動，需要+5V電壓。因此我們的目標是設(shè)計出一個能夠提供+5V的電源，其電路如圖3-8所示。 圖3-8 電源電路Fig.3-8 power supply circuit3.2.4聲光報警單元 本設(shè)計采用一個蜂鳴器與一個發(fā)光二極管實現(xiàn)聲光報警。當單片機通過對液滴計數(shù)計算出剩余液體體積達到預設(shè)值或傳感器檢測不到有液滴下落時，從站單片機控制蜂鳴器和報警燈工作，在發(fā)出聲光報警的同時向PC主站發(fā)出報警信息，在PC機上的主操作頁面上，用紅色代表報警。 為了不影響別的病人發(fā)出報警聲后可斷開S5鍵取消蜂鳴器使系統(tǒng)更加人性化。 圖3-9報警電路Fig.3-9 warning circuit3.3通信電路

50、硬件設(shè)計及其工作原理目前，在許多單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，上、下位機分工明確，作為下位機核心的器件的單片機往往只負責數(shù)據(jù)的采集和通信，而上位機通常以基于圖形界面的Windows系統(tǒng)作為操作平臺?，F(xiàn)階段，這種應(yīng)用的核心便是數(shù)據(jù)通信，它包括單片機和上位機之間、客戶端和服務(wù)器之間以及客戶端和客戶端之間的通信，而單片機和上位機之間的數(shù)據(jù)通信則是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。單片機和PC通信是通過單片機的串口和PC機串口之間的硬件連接實現(xiàn)的9。RS485半雙工異步通信總線是一種被廣泛使用的數(shù)據(jù)通信總線。它具有通信距離遠、通信速率、成本低等特點。它可以采用點對點形或星形拓撲結(jié)構(gòu)，可以很容易實現(xiàn)串行口通信。點對點形拓撲結(jié)構(gòu)是一臺

51、單片機對于一臺PC，根據(jù)單片機接口的通信協(xié)議，在PC上編寫通信軟件即可實現(xiàn)通信。星形拓撲結(jié)構(gòu)是一臺PC對應(yīng)多臺單片機。在本設(shè)計中業(yè)就是利用了上面的通信電路在單片機和PC機之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。在本系統(tǒng)中主要是用于對一遠程輸液系統(tǒng)的實時監(jiān)測，這就需要一個通信電路把遠程的監(jiān)控對象數(shù)據(jù)實時的采集傳送給上位監(jiān)控系統(tǒng)(PC機)。在設(shè)計中通過RS-485把下位機的檢測系統(tǒng)與上位機(PC機)連接起來，實現(xiàn)正確的數(shù)據(jù)交換，可以從根本上提高檢測系統(tǒng)的執(zhí)行效率。而下位機和PC機的連接，直接體現(xiàn)在DNC(Direct Numerical Control or Distributed Numerical Control

52、)用一個上位機(PC機)對多臺下位機進行控制，完成單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。在本設(shè)計中將RS-485串口通信與現(xiàn)場總線的優(yōu)勢結(jié)合起來。利用RS232口與現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)，可實現(xiàn)一臺系統(tǒng)主機控制多臺檢測系統(tǒng)。 圖3-10輸液監(jiān)控CAN總線通信系統(tǒng)Fig.3-10Transfusion monitoring CAN bus communication system上位機(PC機)的RS232串行口通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為RS485總線，各下位機通過MAX485芯片連接到總線上。各個下位機設(shè)有自己唯一的地址，且下位機之間不能通訊，一切通訊受上位機(PC機)控制開始時

53、，下位機都處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待上位機發(fā)出指令。當上位機發(fā)出指令時，所有下位機都接收并且將其中的地址幀與自己的地址比較，如果相同則繼續(xù)解釋后面的指令或數(shù)據(jù)，若不同則不予理睬。在本設(shè)計中的通信電路的硬件電路設(shè)計主要就是通信節(jié)點電路的設(shè)計，通信結(jié)點電路由RS485/232接口電路、單片機和電源電路組成。RS485/RS232接口電路的主要作用是實現(xiàn)RS485電平和RS232電路之間的轉(zhuǎn)換，其電路圖如圖3-11所示 圖3-11 RS485/RS232轉(zhuǎn)換電路Fig.3-11 The RS485/RS232 conversion circuit3.4小結(jié)本章主要是介紹基于AT89C52輸液遠程監(jiān)控系統(tǒng)的硬

54、件設(shè)計。首先介紹了系統(tǒng)硬件的總體框圖。然后具體介紹了每個單元的硬件設(shè)計原理和依據(jù)。4 輸液監(jiān)控系統(tǒng)下位機軟件設(shè)計4.1下位機的軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計輸液遠程監(jiān)控系統(tǒng)下位機的核心是單片機，而軟件是單片機控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，一個單片機控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)和可靠性在很大程度上決定于軟件。本系統(tǒng)的下位機系統(tǒng)軟件設(shè)計的重點在于:INTO中斷處理程序，主要是用于對紅外光電傳感器轉(zhuǎn)過來的液滴信號進行計數(shù);4S定時判斷和現(xiàn)場報警程序，主要是用于對是否有液滴滴下和液滴過慢時的報警;基于RS485的通信接口程序，關(guān)鍵是軟件握手信號的處理10。 圖4-1從站軟件流程圖Fig.4-1 The software flow cha

55、rt4.2下位機系統(tǒng)各軟件模塊的設(shè)計整個下位機監(jiān)控系統(tǒng)程序由三個子程序模塊和一個主控程序模塊構(gòu)成。主模塊核心，管理其他3個子模塊，這4個模塊均為實模塊。4.2.1主模塊主模塊是核心，它主要是管理各子模塊，以及對數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以及串口部分的初始化。本設(shè)計的初始化部分包括以下功能;串口初始化，串口使用工作方式1，波特率通過定時器T1溢出率設(shè)為1200bit/s，容許接收，系統(tǒng)使用的晶振頻率為11.0592MHz，必將定時器1的初值設(shè)為248(OE8)。串行口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是通過中斷方式完成的，因此還需要設(shè)置串行口的中斷方式。(沒有完)。外部中斷0設(shè)置。系統(tǒng)中，當有液滴滴下時，會產(chǎn)生一個數(shù)字脈沖，就

56、會在單片機系統(tǒng)中產(chǎn)生一個外部中斷O，系統(tǒng)在該中斷計數(shù)時，需要開啟外部中斷O，并將其模式設(shè)置為電平觸發(fā)模式，以及用于計數(shù)的R4寄存器的請O。定時中斷O設(shè)置。這就要把定時/計數(shù)器O設(shè)置在定時的功能。4.2.2液滴計數(shù)模塊在這個模塊中主要利用單片機的邊緣檢測功能對前面由光電傳感器采集經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過來的數(shù)字信號進行負邊緣檢測，當有液滴滴下時，光電傳感器都會檢測到液滴信號，再形成一個不規(guī)則的低電平脈沖，這個脈沖信號通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到單片機的工INTO中，利用單片機的邊緣檢測功能對液滴信號進行邊緣檢測計數(shù)，當沒有液滴時就為高電平不能形成檢測信號，因此，也就不能形成計數(shù)中斷。這樣，只要對由工INTO傳來的中斷個數(shù)計數(shù)就相當于對液滴的滴數(shù)計數(shù)。在這個模塊中它只是涉及到一個寄存器R4(它主要是用于計數(shù))和一個外部中斷O所以程序比較簡單。當有一個外部中斷時就對R4進行加1，這樣就實現(xiàn)了對液滴的計數(shù)，雖然R4的最大值只有