基于單片機的液體點滴控制系統設計_畢業設計說明書論文(留存版)

　　

【正文】 本設計主要研究基于單片機的液體點滴控制系統，分別對傳感器檢測電路、按鍵電路、顯示電路以及系統的 軟、硬件各個部分進行了研究。它可用于檢測一些由于直接變化而引起光量變化的非電量，比如光強、輻射測溫、氣體、光照度、成分分析以及點滴等；也可用來檢測能夠轉換成光量變化的其 他非電量，比如零件直徑、物體表面粗糙度、位移、振動、速度、應變、加速度，以及物體的形狀、工作狀態的識別等。它的小巧便宜為我們實用單片機學習創造了良好的條件，它使我們學習計算機原理以及結構的最理想的選擇。通過下載不同的程序可以實現不同的功能 ，通過有些程序完成的功能，可能是其它器件不能完成的或者很難完成的。同時 protel99 的友好界面使得用戶很快就學會如何操作，方便用戶查找到各種所需的工具。 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 10 第二章 方案比較與論證 本次設計開始的時候想到兩種設計方案，方案一是 把 光電傳感器裝在滴瓶的瓶口，通過監測瓶口液體沒有了便進行報警。 31 液位監測原理 擴散反射型光電傳感器的投光器與受光器同樣封裝在一起，只是沒有反射板配合其工作。 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 16 單片機主機系統電路 STC89C52 單片機介紹 本次畢業設計采用 STC89C52 單片機，是 一種低功耗、高性能 單片機，由于做了很多的改進，因此它的性能比 51 單片機更加強力。 P1口可以作為 I/O口，而且它內帶上拉電阻。 ALE表示地址鎖存控制信號，它是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。 單片機主機系統設計 單片機主機系統電路主要由時鐘電路和復位電路構成。 指令 5：光標以及顯示的移位（高低電平分別移動文字及光標） 指令 6：設置功能的命令（也有高低電平之分） 指令 7：字符發生器隨機存儲器的地址設置 指令 8： 雙倍數據速率 的 動態隨機存取存儲器 地址的設置 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 23 指令 9：顯示是否忙碌，高低平表示忙碌，低電平表示空閑，而且高電平時雙行顯示 N，低電平時單行顯示 F 指令 10：寫入數據指令 指令 11：讀出數據指令 LCD1602 與 52 單片機相連接 LCD 模 塊以及單片機模塊，分別如圖 410,411 所示： 圖 410 LCD 模塊 圖 411 單片機與 LCD 相連部分 LCD1602 顯示設計 LCD 內部地址如表 43所示： 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 24 表 43 LCD1602 內部地址 滴速系統顯示電路（如圖 412 所示）： LCD1602 主要顯示液體滴速，累計滴數，以及報警是否打開。 } ② 關閉中斷程序代碼如下： void CloseInterrupt(uint8 ucInterrupt) { if (ucInterrupt == 0) { EX0 = 0。 return 0。 while (ScanKey() != 0) { ucKeyValue |= ScanKey()。 WriteComPort(LCD_SET_DDRAM_ADDR | 0x40+x)。 pucStr++。本設計可以實現的軟件仿真是 keil 軟件仿真調試， protus 軟件調試，而 protel 只能當做原理圖來進行配合理解。 無速度控制裝置 該系統缺少一個速度控制裝置，無法自動改變其速度，因此智能化水平還不夠高。通過改進便可以使系統對速度過快進行報警，也可以對速度過慢進行報警，而且能夠自動調節速度到預定的值，因此智能化水平大大提高。 實際操作的時候發現雖然沒有改變各項設置但是再次開啟裝置測試的時候，每分鐘的滴數已經不一樣了，而且滴數也不一樣。 return。 WriteComPort(LCD_SET_DDRAM_ADDR | x)。 while (ScanKey() != 0) { KeyDelay1ms(1)。 KeyDelay1ms(10)。 while (tmp != uiTimerTick[ucTimer]){tmp = uiTimerTick[ucTimer]。 圖 51 系統主程序流程圖 把初始的液滴速度、累計滴數設置為零，以及把報警設置為開狀態，把異常報警間隔設置為 1000（單位 為 10ms） include uint32 ulCount = 0。 LCD 實物圖如圖 46 和 47 所示： 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 21 圖 46 LCD1602 實物圖正面 圖 47 LCD1602 實物圖反面 LCD1602 的引腳如圖 48所示： 圖 48 LCD1602 引腳圖 由圖 48 所示， LCD1602 有 16個引腳， 16個引腳各具有不同的功能，以下是 16 個引腳的不同功能： 第 1 腳： VSS，是 電源地 第 2 腳： VCC，是 5V 電源正極 第 3 腳： V0，為液晶顯示器對比度調整端，可以接正電源和地電源，分別得到對比度最低以及對比度最高。注意加密方式 1 時，將內部鎖定位 RESET。 P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 AT89C52 有三個定時器， 8 個中斷源。 (2)必須把滴管豎直不曲折的放置，這樣就不會出現因為滴管曲折而導致液體時而流動時而不流動而產生誤差報警。（可以把光電傳感器裝在輸液管聚液處） 圖 23 輸液管 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 11 對于上述兩種方案，方案一需要把光電傳感器裝在點滴瓶上 ，方案二需要把光電傳感器裝在滴管上面，如果裝在滴瓶上，就算是滴瓶中的液體沒有了，滴管中還有很多，在實際醫學應用中會會浪費藥液，因此實際使用中較差。 通過 keil 軟件可以對代碼進行仿真，同時通過它的斷點調試功能可以對代碼進行斷點調試 ,方便用戶對代碼的理解，一下子使用戶對整個系統的運行過程就了如指掌了。單片機是集成在一塊片子上。它在整個電子世界中，它扮演的角色就像是人類大腦 ,一旦 它出故障了 ,整個設備癱瘓了。在外電場的作用下，光電載流子能夠參于導電，形成的反向電流比暗電流大很多，這個反向電流就是光電流。 (2)系統軟件的設計 ① 系統主程序的設計。本設計主要任務是設計并制作一個液體點滴速度監測與控制裝置，能檢測出儲液瓶內液體的滴速、可控制液體點滴速度，在液面降到警戒值時能發出報警。 本次畢業設計實現了基于單片機的液體點滴速度監控裝置的設計。隨著醫院管理系統趨向于電子化、網絡化，如何利用計算機與現代控制技術提高醫療器械的自動化成為目前主要應用方向之一。 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 4 第一章 背景知識介紹 什 么是光電傳感器 光電檢測方法是具有精度高、反應快、非接觸等優點的一種檢測方法，而且該方法可測的參數比較多，光電傳感器結構簡單，形式靈活多樣，因此 ,光電式傳感器在檢測參數以及控制工程中的應用十分廣泛。 光電傳感器特點 光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸、性能可靠等優點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣。雖然單片機的功能不是很強大，但是用它作為一些電子器件等日常的生活用具的控制工作已經完全足夠了，當然它在這些生活用具中充當的是核心部分，相當于大腦。 Protel99 和以前的版本差不多 ,在 protel99 中畫的原理圖一般都比較容易看懂 ,因此也比較容易理解與學習 ,對設計系統擁有很大的幫助， protel99 的內部界面與 Protel98 大體相同，不同的是增加了一些新的功能模 塊。 protus 的 EDA 功能有： （ 1）可以設計原理圖 （ 2）在 protus 下進行人工或者自動布線得到 PCB 圖 （ 3）可以進行電路的仿真 同時 Protus 含有豐富的資源（元器件資源，儀表資源等），這些都使其功能更加強大。 回歸反射型光電傳感器是將投光器同受光器按一定角度關系封裝在同一傳感器殼內。 系統硬件框圖 本設計次用 STC89C52 單片機為核心，通過外部的光電傳感器來實現外部中斷，每次中斷便通過單片機的定時器 /中斷器來計算中斷次數也就是中斷時間，從而實現速度的監控，以及異常的報警，然后采用動態掃描來實現 LCD動態顯示，同時還能夠使用按鍵來改變報警時間，液體點滴速度控制系統的系統框圖如圖 41 所示： 圖 41 液體點滴速度控制系統的系統框圖 這個系統通過 STC89C52 單片機來協調整個系統的工作，光電傳感器電路用于監測來自外界的信號送入單片機。此外 P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數據的復用總線，此時 P0 口內部上拉電阻有效。 RST 起作用是在 當輸入連續兩個機器周期以上高電平時進行復位，因此 RST主要用來完成單片機的復位初始化操作。它是振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。總共含有 3 個部分， D、 C 和 B 都有低電平和高電平之分， D、 C 和 B 分別表示控制整體顯示、控制光的開關以及是否閃爍。 南京工程學院畢業設計說明書（論文） 29 } else if (ucInterrupt == 1) { IT1 = ucType。 static uint8 s_ucFastKey = 0。 } else { uint16 uiDelay = 0。} if (y == 0) { Lcd_CheckBusy()。 return。 i!=0。同時裝在滴瓶的，就不能精確的對液體流速進行報警，因為滴瓶直徑較大，也為變化不明顯，因此不合適。經過這次畢業設計，我體會到了大學四年的知識不僅需要積累更加需要不斷地實踐。 第四組的誤差比較大，主要原因是因為， 滴管曲折，導致一段時間沒有液體流過而產生異常報警。延時程序的代碼如下所示： void SoftDelay(uint16 ms) { while (ms != 0) { SoftDelay_1ms()。 } Lcd_CheckBusy()。} } } } return ucKeyValue。 while (s_ucFastKey != 0) { s_ucFastKey = ScanKey()。 } } 其中中斷一次的時間為 10ms。 // 報警 ON uint16 uiBuzzerTimer = 1000。 第 6 腳： E 端，為使能信號端 ,高電平時讀取信息，負跳變時執行指令。 （ 9） PSEN 即 29 引腳。 P2 作為輸入口使用時， 由于 上拉電阻 的原因 ，那些被外部有些 引腳會 有 電流 流過 。 STC89C52 單片機的引腳可以分為 11個 部分，各個部分引腳功能的介紹 ： (1) Vcc：電源電壓。該設計的按鍵部分則是用來實現異常狀況出現的時候是否報警，以及出現多長異常狀況的時候進行報警。因此本次畢業設計使用的是方案二。它不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件，是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。單片機的出現使計算機技術從通用型數值計算領域進入帶了智能化控制領域，使得嵌入式以及計算機技術的因此 得到了重要發展。現在有些技術人員或其它業余電子開發愛好者嘗試設計一些產品 ,結果不是電路太復雜 ,就是功能太簡單 ,很容易就被人模仿。光敏三級管與一般的三極管相差不多，一般的光敏三極管是在發射極和集電極作為引出端口，基極則沒有引出口，管殼也開窗口，這樣就可以方便光線射入。 ④ LCD 顯示程序的設計。 近幾年來，單片機，計算機技術以及傳感器技術的發展日新月異，因此使用單片機以及傳感器于生活所需的物品中已經成為