基于單片機的輸液監護器設計畢業設計(論文)(完整版)

　　

【正文】 ke the nurses know the status of loses liquid while patients take the personnel solid. Discussed the constituting of examination principle, total structure and main function parts design and the constitution of software and hardware system. The system is low achievement consumes, low cost and stable function and easy to take, the function is strong. KEYWORDS Supervision of transfusion。上位機與下位機用 RS485總線進行串行通信，能夠使醫護人員實時了解輸液狀態。默認速度設定值為 60 滴 /min，可以通過鍵盤來 修改設定值。 綜合考慮題目要求，一方面調節的步長盡可能的小，定位要好；另一方面如果停止信號到來，滑輪能夠快速停止。 當然紅外光也有一定的缺點，如大氣、潮濕的天氣、霧和云對它有衰減作用，所以只適用于室內通信。根據此方案，若選取的計數時間 T 較短，以 10 秒為 例，如檢測系統誤差為 1 滴，則算得的速度誤差為 6 滴，此時假設點滴的實際速度為 30 滴 /分，而計算速度為 36 滴 /分，誤差為 30%，大于題目要求的誤差范圍 10%? 1滴。 通過比較，考慮到醫用輸液器的情況 ，選用了 nRF905 多段單片高速無線收發芯片。 ATMEL 公司是美國在 20 世紀 80 年代中期成立并發展起來的半導體公司，該 公司的技術優勢在于 FLASH 存儲器技術和高質量高可靠性的生產技術。對于片內無 ROM的單片機，還應該配置片外程序存儲器。 P1口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。單片機控制步進電動機，主要任務是： 按相序輸入脈沖以實現電機轉動方向控制。如果在線圈中通以直流電，就會產生磁場，當 A、 B、 C三個磁極的線圈依次輪流通電，則 A、 B、 C 三對 基于單片機的輸液監護器的設計 11 磁極就依次輪流產生磁場吸引轉子轉動。 步進電機控制原理 步進電機是數字控制電機，它將脈沖信號轉變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度，因此非常適合于單片機控制。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。 基于單片機的輸液監護器的設計 13 圖 數據采集裝置 發光二極管發射的光束經過茂菲氏管的液滴滴落線投射到光敏三極管的感光面， 結構圖如 所示， 在沒有液滴滴落時，光敏三極管接收到的光照度最大，產生的光生電流也最大 。 表 紅外發光二極管主要參數 HG313S 參數 數值 HG313S 參數 數值 最大功率（ mw） 75 發射功率 (mw) 2 最大正向電流 (mA) 50 發光峰值波長 (nm) 940 正向壓降 (v) ≤ 半峰寬度 (A) ≤ 400 反向電流 (ｕ A) ≤ 50 結電容 (pf) ≤ 100 反向耐壓 (v) ≥ 5 截止頻率 (mHZ) ≥ 1 光敏三極管的主要參數 硅光敏三極管用于近紅外光探測器，以及光耦合，特性識別，過程控制等方面。單片機和 RS232C 接口需要 5V 電源，而 nRF905需要 電源，所以也要通過芯片 MRCLD33B 得到 電源。顯示模塊就是單片機向人匯報運行情況的工具。 LED 數碼管的外形如圖 所示： 基于單片機的輸液監護器的設計 17 圖 LED 外形 發光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器 ,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。 CD4511 管腳配置如圖 所示： V s s1543261 09871 51 11 21 31 41 6L EDABCL TB IedcbagfV d dC D 4 5 1 1 圖 CD4511 管腳圖 A， B， C， D— BCD 碼輸入端 LE— 鎖存允許端，當 LE=0 時， 4 位 BCD 碼進入鎖存器，當 LE=1 時，輸入的數據被鎖存，其邏輯圖如圖 所示： 基于單片機的輸液監護器的設計 19 /LT 和 /BI 的功能如表 所示， a~g 的七段碼輸出端。速度設定可以采取加減得方式，先在內部設定一個初始值，然后通過加和減的方式改變數值。 通信接口芯片采取的是 MAX232，它主要實現 AT89C2051 的接口與 RS232 之間的電平轉換，芯片內部有一個電源變換電路，可把輸入的 +5V 電源電壓變 換成 RS232C 輸出電平所需的 — 12V~ +12V 的電壓，所以此芯片接口的串行通信系統只需 +5V 電源就可以了。在 ShockBurstTM 發送模式， nRF905 自動產生字頭和 CRC 校驗碼，當發送過程完成后，數據準備好引腳通知微處理器數據發射完畢。 當正在接收一個數據包時， TRX_CE 或 TX_EN 引腳的狀態發生改變， nRF905 立即把其工作模式改變，數據包則丟失。‘ 1’ 工作于 868/915MHZ 頻段 PA_PWR 2 輸出功率（默認值為 00） RX_RED_PWR 1 接受方式節能端，該位高時，接受工作電流為 ，同時靈敏度也降低 AUTO_RETRAN 1 自動重發位，只有當 TRX_CE 和 TXEN 為高時才生效 RX_AFW 3 接受地址寬度（默認值為 100）， ‘ 001’ 1byteRX 地址 。 nRF905 進入關機模式或空閑模式時，寄存器中的內容保持不變。 多機通信實現過程如下； 1) 準備階段 首先定義從機地址；置 SM2=1； REN=1 允許串行口中斷。 開 始顯 示 緩 沖 首 地 址3 0 H R 0 4 0 H R 1設 R 7 計 數 指 針( 0 6 H )初 始 化0 F F H P 0 0 F F H P 2（ R 0 ）AA P 2（ R 1 ）AA P 0（ R 0 ） + 1R 0（ R 1 ） + 1R 1R 7 1 = 0返 回YN 圖 顯示程序框圖 DIS: MOV R0， 40H 。對于從機就要利用 SM2 來確認主機是否在呼叫自己。而各個從機發送的信息只能被主機接受。 ‘ 100’ 4byteTX 地址 RX_PW 6 發送數據寬度（默認值為 100000） ‘ 000001’ 1byte 發送數據寬度； ‘ 000010’ 2byte 發送數據寬度 ‘ 100000’ 32byte 發送數據寬度 基于單片機的輸液監護器的設計 26 TX_PW 6 接受數據寬度（默認值為 100000） ‘ 000001’ 1byte 接受數據寬度； ‘ 000010’ 2byte 接受數據寬度 ‘ 100000’ 32byte 接受數據寬度 RX_ADDRESS 32 發送地址標識（默認值為 E7E7E7E7） UP_CLK_FREQ 2 輸出時鐘頻率（默認為 11） ‘ 00’ 4MHZ。 (2) 器件配置 基于單片機的輸液監護器的設計 25 所有配置字都是通過 SPI 接口送給 nRF905。下面具體詳細分析 nRF905 的發送流程和接收流程。 nRF905 的詳細結構如 下 圖 所示 ： ~VSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVDDVDDVDDVDD1V2S P I 接 口T X 地 址T X 寄 存 器R X 寄 存 器配 置 寄 存 器S H O C K B U R S T解 調 處 理數 據 處 理C R C 處 理地 址 處 理G F S K 濾 波曼 徹 斯 特編 碼 / 解 碼電 源 管 理晶 體 振 蕩 器頻 率 合 成 器低 噪 聲 放 大 器功 率 放 大 器中頻BBFM I S OM O S IS C KC S NT R X _ C EP W R _ U PT X _ E NC DA MD Ru P C L KI R E FA N T 2A N T 1X C 1X C 2V D D _ P A1 01 11 21 3123 267835 9 1 6 1 8 2 1 2 4 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 4 1 72 53 11 41 51 92 02 12 3 2) 引腳介紹 表 nRF905 引腳 引腳 名稱 引腳功能 描述 1 TRX_CE 數字輸入 使 nRF905 工作與接受或發送狀態 2 PWR_UP 數字輸入 工作狀態選擇 3 uPCLK 時鐘輸入 輸出時鐘 4 VDD 電源 電源正端 5 VSS 電源 電源地 6 CD 數字輸入 載波檢測 7 AM 數字輸入 地址匹配 8 DR 數字輸入 數據準備好 10 MISO SPI 輸入 SPI 輸出 11 MOSI SPI 輸入 SPI 輸入 12 SCK SPI 時鐘 SPI 時鐘 基于單片機的輸液監護器的設計 23 13 CSN SPI 片選 SPI 片選，低有效 14 XC1 模擬輸入 晶振輸入引腳 1 15 XC2 模擬輸出 晶振輸入引腳 2 19 VDD_PA 輸出電源 給功率放大器提供 的電壓 20 ANT1 射頻 天線接口 1 21 ANT2 射頻 天線接口 2 23 IREF 模擬輸入 參考輸入 31 VDD_1V2 電源 低電壓正數字輸入 32 TX_EN 數字輸入 =1，發送模式； =0，接受模式 3) 工作模式 nRF905 有兩種工作模式和兩種節能模式。單片機的 I/O 口豐富，因此四個鍵直接接在單片機的 I/O 口上，采取循環掃描的工 作方式，當某一按鍵被按下時，鍵盤接地電路導通相應 I/O 口由高電平下降為低電平，此時單片機系統監測到 P1口相應位的電平變化執行相應的子程序，本程序中子程序為對 P2口送出所鍵入數字的四位二進制代碼，作為 CC4511 譯碼器的輸入信號驅動數碼管。 ~ 作為 六位數碼管的位選信號，接在 CD4511 鎖存允許端 LE，當~ 某位為低信號時， 當 LE=0 時，控制相應的 CD4511 工作， 4 位 BCD 碼進入鎖存器，從而顯示相應數字。 表 LED 共陰 /共陽段選編碼表 顯示字符 共陰極字型碼 共陽極字型碼 顯示字符 共陰極字型碼 共陽極字型碼 0 3FH C0 C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H I 31H CEH 7 07H F8H Y 6EH 91H 8 7FH 80H H 76H 89H 9 6FH 90H L 38H C7H 基于單片機的輸液監護器的設計 18 A 77H 88H 空格 00H FFH B 7CH 83H LED 顯示器的顯示方法 LED 顯示器有靜態顯示和動態顯示兩種顯示方式， 本設計采取的是動態顯示， （ 1） LED 靜態顯示方式 所謂靜態顯示，就是當顯示器顯示某一個字符時，相應的發 光二極管恒定地導通或截止，例如七段顯示器的 a,b,c,d,e,f 導通， g 截止，顯示 0。 （ 2）液晶顯示器 ,簡稱 LCD(Liquid Crystal Display)。如有人按報警按鈕， I/O 口也會輸出高電平，觸發蜂鳴器報警，提醒醫護人員和受液人采取相應措施，避免危險事故發生。 表 光敏三極管的主要參數 參數 符號 額定值 工作溫度 (℃ ) Topr 65 ~ +125 存儲溫度 (℃ ) Tstg 65 ~ +150 集射極擊穿電壓 (v) Vceo 45 集電極基極擊穿電壓 (v) Vcbo 45