基于單片機的液體點滴速度監(jiān)控裝置設計畢業(yè)論文（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　靜脈輸液是一種最常用的臨床治療方法，是護理專業(yè)的一項常用給藥治療技術。臨床上應根據(jù)藥物和患者情況不同配以適當?shù)妮斠核俣取］斠哼^快，可能會導致中毒，更嚴重時會導致水腫和心力衰竭;輸液過慢則可能發(fā)生藥量不夠或無謂地延長輸液時間，使治療受影響并給患者和護理工作增加不必要的負擔。常規(guī)臨床輸液，普遍采用掛瓶輸液，并用眼睛觀察，依靠手動夾

2、子來控制輸液速度，不易精確控制輸液速度，而且工作量大。</p><p>　　本系統(tǒng)是利用單片機設計并制作一個智能化的液體點滴速度監(jiān)測與控制裝置。該裝置由水滴速度測試系統(tǒng)、水速控制系統(tǒng)、顯示裝置、單片機系統(tǒng)、鍵盤和報警等系統(tǒng)組成。應用水的壓強隨著高度差的變化而變化的原理，利用控制步進電動機的升降來控制點滴速度。點滴速度可用鍵盤來設定，設定范圍為20-150(滴/分)，每滴誤差范圍控制在10%左右。從改變設定值起到點

3、滴速度基本穩(wěn)定整個過程的調(diào)整時間小于3分鐘。同時在水到達警戒線以下時能發(fā)出報警信號。</p><p>　　關鍵字 點滴速度；步進電動機；單片機；報警系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Intravenous infusion is one of the most commonly used in

4、clinical treatment, is a commonly used medication nursing professional technology. Should be based on drug and clinical patients is different with the appropriate transfusion speed. Infusion too quickly, it may cause poi

5、soning, will lead to more serious edema, and congestive heart failure; Infusion too slow will probably be enough doses or unnecessarily prolong infusion time, treatment affected and add unnecessary burden to patients and

6、 nu</p><p>　　This system is to use single chip microcomputer intelligent design and production of a liquid drop speed monitoring and control device. The device consists of water droplets velocity test system

7、, speed control system, keyboard, display device, microcomputer system and alarm system. Application of water pressure varies with the change of height difference principle, use rise and fall of control stepper motor to

8、control the bit rate. Intravenous drip speed can be set with keyboard, set range of 20</p><p>　　Keywords Intravenous drip speed； the step motor；MCU；alarm system</p><p><b>　　目 錄</b>

9、</p><p><b>　　摘 要i</b></p><p>　　Abstractii</p><p>　　第 1 章緒 論1</p><p>　　1.1課題研究意義1</p><p>　　1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3主要研究內(nèi)容2&

10、lt;/p><p>　　第 2 章系統(tǒng)方案選擇與論證3</p><p>　　2.1各模塊方案選擇和論證3</p><p>　　2.1.1液體點滴速度及儲液瓶液面檢測3</p><p>　　2.1.2液瓶液面檢測4</p><p>　　2.1.3鍵盤方案5</p><p>　　2.

11、1.4顯示方案5</p><p>　　2.1.5電機系統(tǒng)方案5</p><p>　　2.1.6點滴速度控制方案5</p><p>　　2.2方案的確定5</p><p>　　第 3 章系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)5</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件基本組成部分5</p><p>

12、　　3.2電路模塊電路設計5</p><p>　　3.2.1液體點滴速度檢測電路設計5</p><p>　　3.2.2鍵盤控制電路5</p><p>　　3.2.3步進電機驅動電路5</p><p>　　3.2.4系統(tǒng)原理圖5</p><p>　　3.2.5輸液管的機械控制5</p>

13、<p>　　3.3元器件說明5</p><p>　　3.3.1AT89C525</p><p>　　3.3.2集成運算放大器LM324N5</p><p>　　3.3.3電壓比較器件LM3395</p><p>　　3.3.4步進電機及其驅動ULN20035</p><p>　　3.3

14、.51602型LCD5</p><p>　　第 4 章系統(tǒng)軟件設計5</p><p>　　4.1點滴速度測量5</p><p>　　4.2點滴速度控制5</p><p>　　4.3鍵盤掃描5</p><p>　　4.4液晶顯示5</p><p>　　4.5系統(tǒng)源程序5

15、</p><p><b>　　結 論5</b></p><p><b>　　致 謝5</b></p><p><b>　　參考文獻5</b></p><p><b>　　附錄A5</b></p><p><b>　

16、　附錄B5</b></p><p><b>　　附錄C5</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　課題研究意義</b></p><p>　　靜脈輸液是臨床醫(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

17、工作中被廣泛應用,據(jù)統(tǒng)計住院輸液率為 70% ~ 80%。它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

18、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

19、人并且不斷地觀察輸液情況，這樣容易導致</p><p>　　現(xiàn)在市場上的輸液泵，根據(jù)不同的標準有不同的分類:固定點泵和非固定點泵;標準泵和便攜泵；體外泵和可植入泵；機械泵、電子泵和重力泵；容積泵和蠕動泵。固定泵控制精確，報警齊全，但體積較大；便攜泵體積小，病人可隨身攜帶，用電池作為電源，只適用于小量輸液；可植入泵使用方便，輸液時病人移動不會產(chǎn)生影響，但需要外科手術；機械泵用正壓力來輸送藥物和液體，沒有電源(電池或

20、交流電)，體積小，可攜帶，主要用于輸送小體積，長時間或間歇輸液，通常用于化學醫(yī)療、止痛或抗生藥類的輸液；電子式泵輸液速度可達999ml/h，可實現(xiàn)智能控制。</p><p>　　目前，我國醫(yī)療機構在進行輸液治療時，輸液速度和輸液量幾乎全部都是不準確的。醫(yī)生在對病人的輸液治療過程中，需要根據(jù)藥物的性質和病人的病情選擇合適的輸液速度。對于大多數(shù)醫(yī)生來說，輸液速度的控制還是采用人工方式，醫(yī)生憑借經(jīng)驗通過轉動輸液器上的手

21、動滑輪來調(diào)整輸液的速度，輸液量也是醫(yī)生用只有兩個標記的液體瓶傾倒后估計的。在輸液的過程中要實時監(jiān)測剩余的藥液。在藥液輸入完后，還需要由護士及時換瓶或拔除針頭，加重了醫(yī)護人員的工作強度。而對于一些對人體器官作用敏感需要嚴格控制輸液速度和輸液量的藥物，由于個體差異及機體耐受力不同，特別是在手術中、大手術后以及病情危重需要嚴格控制輸液速度和輸液量的人群，會導致病情加重，有時甚至危及生命。輸液泵是解決輸液速度的一種有效方法，采用動力擠壓輸液，在

22、一定時間內(nèi)輸液量是一定的，但期間點滴速度并不均勻。而且機器成本和耗材成本太高，只適用于急救和重癥情況。SJK型數(shù)字輸液監(jiān)控儀性能穩(wěn)定，使用簡便、易操作，但價格比較昂貴，應用較少。而在未來的醫(yī)療機構里，特別是一些著名的大型醫(yī)院里，在給病人輸液時，對輸液速度和輸液量的數(shù)值的準確程度的要求會越來越高，因此就需要既實用又廉價的輸</p><p>　　本系統(tǒng)就是為了減少人力浪費,獲得良好醫(yī)療效果而設計的液體點滴速度監(jiān)控裝置

23、,利用該裝置可以通過電機控制輸液管的松緊來達到控速點滴速度的目的，通過傳感系統(tǒng)來確定點滴速度和藥液輸完后的報警，通過鍵盤設置液體點滴速度。本系統(tǒng)能實現(xiàn)液體點滴速度的智能化控制。</p><p><b>　　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　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

24、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，如日本 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，在兩萬元人民幣左右，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

25、制起步較晚，大都在九十年代中期開始研究，市場上也有一些國產(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，未能在各級醫(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課題，根據(jù)

26、</p><p>　　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。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 2010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。</p>

27、<p>　　目前醫(yī)院普遍使用的是人工監(jiān)控點滴輸液裝置器，將液體容器掛在一定高度，利用勢差將液體輸入病人體內(nèi)，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。如何使這種手工操作走向自動化或半自動化， 讓護理人員監(jiān)控病人打點滴的進程時間得到充分利用， 使能自理的病人自己能掌握點滴的速度， 這就要求醫(yī)療器械加速自動化與半自動化進程，提高醫(yī)護質量。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

28、術應用于輸液監(jiān)控裝置的研究勢在必行！</p><p><b>　　本文主要研究內(nèi)容</b></p><p>　　本系統(tǒng)是以單片機作為控制核心，及其外圍輸入輸出系統(tǒng)組成的液體點滴速度監(jiān)控裝置，核心控制為AT89C52單片機，輸入系統(tǒng)是以獨立式按鍵鍵盤系統(tǒng)及水速控制系統(tǒng)組成。輸出系統(tǒng)以智能控制吊瓶移動的步進電機、蜂鳴報警電路共同組成。本系統(tǒng)是基于AT89C52單片機的液體

29、點滴速度監(jiān)控裝置，硬件電路采用步進電機的升降來控制液滴速度，以及檢測儲液瓶內(nèi)余液量并報警。通過鍵盤輸入控制設置點滴速度，步進式電動機控制吊瓶移動改變點滴滴速，單片機驅動減速電機帶動螺旋壓緊機構控制藥液的滴速滴注，顯示檢測滴速值。系統(tǒng)主要包括單片機主控制模塊、滴速檢測模塊、滴速顯示模塊、滴速控制模塊、報警電路等幾大部分。</p><p><b>　　系統(tǒng)方案選擇與論證</b></p>

30、;<p>　　各模塊方案選擇和論證</p><p>　　液體點滴速度及儲液瓶液面檢測</p><p>　　方案一：利用光透射原理。使用紅外對管實現(xiàn)液體點滴檢測。當沒有點滴下落的時候,檢測系統(tǒng)輸出一個比較低的電壓而當有點滴經(jīng)過紅外檢測電路就會產(chǎn)生一個比較高的電壓。如此就可以產(chǎn)生脈沖信號。但檢測到的電壓變動比較小，所以必須加一個電壓放大電路。經(jīng)過放大的信號在通過一個電壓比較器就可

31、以得到單片機可以識別的脈沖信號，從而實現(xiàn)點滴滴數(shù)的計數(shù)。實現(xiàn)框圖如圖2-1。圖中的轉換電路由放大電路和比較電路兩部分組成。</p><p>　　圖2-1光透射原理檢測電路</p><p>　　方案二：利用光的反射原理。使用反射式紅外光電傳感器檢測。紅外發(fā)光二極管垂直于漏斗壁發(fā)送紅外光，紅外接收管依據(jù)接收到的紅外光信號的強弱產(chǎn)生脈沖信號，先通過放大電路的處理再通過電壓比較電路的處理就可以得到

32、單片機可以處理的脈沖信號。實現(xiàn)原理框圖如圖2-2。其中整形電路包括放大電路和比較電路。</p><p>　　圖2-2光反射原理檢測電路</p><p>　　方案三：使用電容式接近開關。電路集成度高，使用繼電器輸出，輸出信號標準，電路簡單。但其工作原理是根據(jù)電容中介質的改變對外產(chǎn)生開關量。</p><p>　　綜合比較上面方案，方案一利用透射原理來檢測點滴速度時，由于

33、儲液瓶是透明玻璃瓶，從光源發(fā)射出來的光大部分反射，透射光比較微弱，這樣檢測信號產(chǎn)生誤差較大，同時電路需要對微弱信號進行處理，這樣放大電路的放大倍數(shù)就要很高。而高放大倍數(shù)高的放大電路很容易受到干擾，還容易產(chǎn)生電路自激，增加了電路設計上的難度，更降低了電路的穩(wěn)定性。方案二利用光的反射原理實現(xiàn)時，由于反射信號比較強，這樣可以減小信號檢測時的誤差，同時電路形式要比透射電路情況簡單。而且反射電路比透射電路更容易安裝，體積更加小巧，結構也更加簡單。

34、方案三電容式接近開關，但瓶中液體和周圍環(huán)境隨時會發(fā)生變化，很容易觸發(fā)傳感器，而使系統(tǒng)采集到錯誤的信號。因此，選擇方案二。</p><p><b>　　液瓶液面檢測</b></p><p>　　方案一：采用金屬電極檢測儲液瓶液面信號。原理如圖2-3，利用藥液的導電特性實現(xiàn)液滴速度及儲液瓶液面信號的檢測，通常電極采用不銹鋼等耐腐蝕材料制成。</p><

35、p>　　圖2-3 金屬電極檢測儲液瓶液面信號面信號</p><p>　　方案二：采用光電傳感器檢測點儲液瓶液面信號。原理如圖2-4所示。發(fā)光二極管發(fā)射的平行光束穿過茂菲氏滴管投射到光敏三極管的感光面上，在沒有液體時，光敏三極管接收到的光照度最大，產(chǎn)生的光電流也最大，當有液體時，由于液滴對紅外光的吸收特性，使平行光束發(fā)散，投射到光敏三極管上的光照度將減弱，從而使光敏三極管產(chǎn)生的光電流減小，實驗證明在低液面（2

36、cm-4cm）的情況下，進氣所形成上升氣泡在液面的聚集與運動，使平行光束的發(fā)散效應明顯增強。</p><p>　　圖2-4光電傳感器檢測點儲液瓶液</p><p>　　方案三：通過軟件設置完全可以通過檢測點滴速度來產(chǎn)生報警信號，因此可以去掉液面檢測電路而完全由液體點滴速度檢測電路代替。這樣就不需要硬件的儲液瓶液面檢測電路，而由軟件控制。</p><p>　　綜合比較

37、上面的方案，電極接觸控制方式原理簡單，易于實現(xiàn)，可靠性強，但會導致藥品污染，危及患者安全。光電控制方式雖然結構復雜，易受外界光源影響，但可防止藥品的污染，保證患者用藥安全。而軟件方式對程序有一定的要求，并且響應時間比較慢，但其優(yōu)點更明顯，完全拋棄了硬件結構。因此，選擇方案三，軟件方式。</p><p><b>　　鍵盤方案</b></p><p>　　方案一：采用矩陣

38、式鍵盤,此類鍵盤利用矩陣式行列掃描方式，優(yōu)點是當按鍵盤較多時可降低占用行列掃描方式，單片機的I/O口數(shù)目，缺點為電路復雜且會加大編程難度。</p><p>　　方案二：采用獨立式按鍵電路，每個按鍵單獨占有一根I/O接口線,每個I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。缺點為當按鍵較多時占用單片機的I/O口數(shù)目較多，優(yōu)點為電路設計簡單，且編程極其容易。</p><p>　　綜

39、合比較上面的方案，本系統(tǒng)有16個按鍵，因此采用方案一，4X4的矩陣式鍵盤。</p><p><b>　　顯示方案</b></p><p>　　方案一：采用液晶顯示屏。液晶顯示屏（LCM）具有功耗小、輕薄短小無輻射危險，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強等特點。但由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量

40、大，控制器資源占用較多，其成本也偏高。</p><p>　　方案二：采用三位LED七段數(shù)碼管顯示點滴數(shù)目。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化，對外界環(huán)境要求較低。同時數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。</p><p>　　綜合比較上面的方案：采用方案一。液晶顯示屏（LCM）有更豐富的顯示能力，并且能夠形式更多的信息，有利于使用。</p>&

41、lt;p><b>　　電機系統(tǒng)方案</b></p><p>　　方案一：采用單片機和A/D轉換構成系統(tǒng)，控制普通電機的步數(shù)和旋轉方向，可以考慮達林管組成的H型PWM電路。用單片機控制達林管使之工作在占空比可調(diào)的開關狀態(tài)，精確調(diào)整電機轉速，減小因慣性，速度，步距角過大而引起的調(diào)整誤差，達到改變點滴高度的要求，缺點是控制信號為模擬信號，需要將單片機輸出的序列脈沖轉換，延長了控制的時間，并且

42、步距角為9°，不能精確的控制點滴速度。</p><p>　　方案二：用單片機控制步進電機，控制信號為數(shù)字信號，不在需要數(shù)/模轉換；具有快速啟/停能力，可在一剎那間實現(xiàn)啟動或停止，且步距角降低到7.5°延時短，定位準確,精度高,可操作性強。</p><p>　　綜合考慮，一方面調(diào)節(jié)的步長盡可能的小，定位要好；另一方面如果停止信號到來，要能立刻停止電機。因此選擇步進電機，采

43、用方案二。</p><p><b>　　點滴速度控制方案</b></p><p>　　方案一：通過改變滴斗到受液瓶的高度來調(diào)節(jié)點滴的速度。由步進電機帶動儲液瓶使儲液瓶上升或下降改變滴斗到受液瓶的高度,從而調(diào)節(jié)點滴速度。由于其高度的改變與點滴速度基本成線性關系,這易于對點滴速度進行控制。而液滴管的高度可通過電機實現(xiàn)精確的定量控制。但此方法對機械設備的要求高,不容易安裝。

44、設備可移動性小，而且對電機的功率也有一定的要求，要采用大功率的電機。</p><p>　　方案二：采用單片機和可編程邏輯器件控制輸液軟管的松緊來控制點滴速度。改變塑料點滴管的形狀以控制液體的流速。這樣的方法雖然直觀,但存在很多的缺點。首先由于對管壁施壓改變其形狀,其所施加的壓力與流量改變的關系非線性,這給流量控制帶來了難度。其次由于滴管是由塑料制成,在長時間受壓后松開并不能使塑料滴液管完全恢復原形,控制裝置無法保

45、證理想的控制效果。此外,要完成滴速夾的制作有一定的困難。即使此方案有很多缺點，但以其結構小巧，可移動性強，電機要求低，機械設備簡潔的優(yōu)點。更符合當今設備發(fā)展方向的要求。</p><p>　　總結上述原因,我選用方案二，制輸液軟管的松緊來控制點滴速度。</p><p><b>　　方案的確定</b></p><p>　　根據(jù)以上方案的論證分析，結

46、合器件與設備等因素，系統(tǒng)各模塊方案確定如下：</p><p>　?。?）點滴速度測量采用紅外對管反射接收方式。</p><p>　?。?）儲液檢測電路采用軟件方式設置。</p><p>　?。?）鍵盤采用4X4行列式鍵盤。</p><p>　?。?）顯示采用液晶顯示屏。</p><p>　?。?）點滴速度控制是利用步進

47、電動機正反轉來調(diào)節(jié)輸液管的松緊來實現(xiàn)。</p><p>　　系統(tǒng)組成方框圖如圖2-5</p><p>　　圖2-5 系統(tǒng)組成方框圖</p><p>　　系統(tǒng)通過鍵盤輸入模塊輸入預置的點滴速度并將數(shù)據(jù)信息傳送給單片機。點滴速度檢測系統(tǒng)通過紅外光電傳感器檢測點滴速度，并以電信號的形式傳給單片機，經(jīng)運算、分析、處理后單片機通過輸出端口將數(shù)據(jù)傳給顯示模塊和電機。由于硬件的

48、限制既不可預測的誤差，實際點滴速度極難達到預置值，因此設置當實際點滴速度進入預置值±5滴范圍內(nèi)時電機停止轉動，這樣就實現(xiàn)了智能控制功能。另外，點速度檢測系統(tǒng)通過紅外光電傳感器檢測到的信號經(jīng)處理后輸出給聲音報警裝置。當聲音報警持續(xù)10秒鐘后無人復位，則由單片機發(fā)出信號關閉聲光報警，同時發(fā)出信號控制電機卡死輸液管將點滴速度強制為0，這樣可以大大提高輸液的安全系數(shù)。</p><p><b>　　系統(tǒng)

49、硬件設計與實現(xiàn)</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件基本組成部分</p><p>　　傳感器檢測部分：系統(tǒng)利用光點傳感器將檢測到的信號轉化為控制器可以辨別的電信號。傳感器檢測電路包括1個單元電路：點滴速度測量電路。</p><p>　　智能控制部分：系統(tǒng)中控制器件根據(jù)有傳感器變換輸出的電信號進行邏輯判斷，控制點滴的速度及液晶顯示屏的顯示，完成了點滴裝置的

50、自動檢測、自動調(diào)速、液晶顯示屏顯示及報警功能等各項任務?？刂撇糠种饕?個電路：單片機控制電路、電動機的驅動電路、液晶顯示屏的動態(tài)顯示電路。</p><p><b>　　電路模塊電路設計</b></p><p>　　液體點滴速度檢測電路設計</p><p>　　系統(tǒng)采用紅外光電傳感器將檢測到的信號轉化為單片機可以辨別的電信號。</p&g

51、t;<p><b>　　檢測前置電路</b></p><p>　　光電傳感器采用紅外光電傳感器。紅外光電傳感器主要由紅外發(fā)射和紅外接收管組成。紅外發(fā)射管在恒定的電源驅動下發(fā)射恒定紅外線。紅外線經(jīng)過外界物體產(chǎn)生反射，然后由接收管接收。電路如圖3-1。</p><p>　　圖3-1 光電傳感器電路</p><p><b>　

52、　信號放大電路</b></p><p>　　因為紅外光功率的問題，其接收電路產(chǎn)生的信號十分微小，是mV級的電壓。所以必須經(jīng)過放大電路將其放大，才能得到可以識別的信號。放大器是由集成運算放大器LM324構成的同向交流放大器。其放大倍數(shù)：Av=1+R4/R5。在此Av=1+500/22=23。經(jīng)過23倍的放大處理，紅外光電傳感器采集到的信號就可以很容易的被處理。電路如圖3-2。</p>&l

53、t;p>　　圖3-2 信號放大電路</p><p><b>　　電壓比較電路</b></p><p>　　經(jīng)過放大處理過的信號，其高電平，低電平并不是標準的，不能直接被單片機識別處理。因此需要使用電壓比較器將不標準的脈沖信號轉化為標準的脈沖信號。電壓比較器能將輸入電壓和標準電壓相比較。低于標準電壓的，比較器輸出0電壓（低電壓）。高于標準電壓的，比較器輸出高電壓（

54、4-5V）。這樣，就完成了信號的轉換。在此，采用集成電壓比較器LM339來做電壓比較。R7是電位器，調(diào)節(jié)標準電壓。R8是上拉電阻。電路如圖3-3。</p><p>　　圖3-3 電壓比較電路</p><p>　　由電路圖可以看到，接收管與發(fā)射管正相對，無液滴滴下時，接收管收到信號，輸出低電平；有液滴滴下時，下落的水滴對紅外光有較強的漫反射、吸收及一定的發(fā)散作用，導致接收光強的較大改變，接收

55、管不能收到較強的信號，產(chǎn)生一個較長的脈動，但是信號小，所以經(jīng)過一個運算放大器LM342放大之后在經(jīng)過電壓比較器LM339就可以輸出一個正向的脈沖信號送給單片機中斷口，據(jù)此就可以正確的測出液滴的滴數(shù)，即點滴的速度（滴/分）。</p><p>　　經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，在受環(huán)境光線的影響時會出現(xiàn)一個液滴產(chǎn)生兩個脈沖的現(xiàn)象，為此我在軟件上設計了消除雙脈沖程序。使得雙脈沖干擾問題得到較好解決。</p><p&g

56、t;<b>　　鍵盤控制電路</b></p><p>　　用AT89SC52的并行口P1接4X4矩陣鍵盤，以P1.0－P1.3作輸入線，以P1.4－P1.7作輸出線。每個按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”。電路原理如圖3-4。</p><p>　　圖

57、3-4 鍵盤控制電路</p><p><b>　　步進電機驅動電路</b></p><p>　　步進電機是純粹的數(shù)字控制電動機，由電脈沖信號即可轉變成角位移，比其他類型的電動機更適合于本系統(tǒng)，故選用步進電動機。本系統(tǒng)中使用步進電機來控制的高度，以控制點滴速度。由于單片機帶負載能力有限，不能直接驅動步進電機轉動，所以有必要在單片機和步進電機之間加上步進電機驅動電路，增加

58、單片機帶負載能力。</p><p>　　電路原理圖如圖3－5。</p><p>　　圖3-5 步進電機驅動電路</p><p>　　單片機輸出四路脈沖信號控制電動機轉動相位角。單片機產(chǎn)生四相四拍脈沖信號的波形如下圖3－6。</p><p>　　圖3-6四相四拍脈沖信號波形</p><p>　　為了使步進電機控制更精確，

59、可以采用四相八拍脈沖信號，波形圖如下圖3－7。</p><p>　　圖3-7 四相八拍脈沖信號波形</p><p>　　電機正反轉的環(huán)形脈沖分配表如下：</p><p>　　表3-1環(huán)形脈沖分配表</p><p><b>　　輸液管的機械控制</b></p><p>　　考慮到機械設備的結構，偏心

60、輪需要的電機扭矩要求高。拉繩比較容易卡住液體點滴速度。因此在偏心輪和拉繩機械結構中采用了拉繩結構。圖3-9a是偏心輪結構。圖3-9b是拉繩結構</p><p><b>　　元器件說明</b></p><p><b>　　AT89C52</b></p><p>　　AT89C52提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器

61、，128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作自到下一個硬件復位。</p><p>　　圖3-8

62、AT89C52引腳圖</p><p><b>　?。?）電源</b></p><p>　　電源VCC（引腳號40）：芯片電源，接+5V。</p><p>　　GND（引腳號20）：電源接地端。</p><p><b>　?。?）時鐘</b></p><p>　　XTAL1(引

63、腳號19)：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶振的一個引腳，當采用外部振蕩器時，此引腳接地。</p><p>　　XTAL2（引腳號18）：內(nèi)部振蕩器的反相放大器輸出端，是外接晶振的另一端。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。</p><p><b>　?。?）控制總線</b></p><p>　　ALE/PROG（引腳號正常操作時為

64、ALE功能（允許地址鎖存））：用來把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號，因此，它可用做對外輸出的時鐘信號或用于定時。但要注意，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅動（吸收或輸出電流）8個LSTTL電路。</p><p>　　PSEN（引腳號29）：外部程序存儲器讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）期間，PSEN在每個

65、機器周期內(nèi)兩次有效。PSEN可以驅動8個LSTTL電路。</p><p>　　RST/VPD（引腳9）復位信號輸入端：振蕩器工作時，該引腳上持續(xù)2個機器周期的高電平可實現(xiàn)復位操作。此引腳還可以接上備用電源。在VCC端口掉電期間，由VPD向內(nèi)部RAM提供電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　?。?）I/O線</b></p><p

66、>　　P0口（引腳號32～39）：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，可以作為單片機的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線。在訪問外部存儲器時實現(xiàn)分時操作，先用作地址總線。在ALE的下降沿，地址被鎖存；然后用作數(shù)據(jù)總線。它也可以用作雙向輸入/輸出口。P0口能驅動8個LSTTL負載。對端口寫“1”；可作為高阻抗輸入端用。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。</p>

67、<p>　　集成運算放大器LM324N</p><p>　　LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3伏或者高到32伏的電源卜，靜態(tài)電流大致為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一(對每一個放大器而言)。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。輸出電壓范圍也包含負電源電壓

68、。</p><p><b>　　LM324N參數(shù)：</b></p><p>　?。?）短路保護輸出。</p><p>　　（2）真差動輸入級。</p><p>　　（3）單電源工作:3伏至32伏。</p><p>　?。?）低輸入偏置電流:最大100納安(LM324A)。</p>&

69、lt;p>　?。?）每一封裝四個放大器。</p><p><b>　?。?）內(nèi)部補償。</b></p><p>　　（7）共模范圍擴展到負電源。</p><p>　　（8）行業(yè)標準引腳輸出。</p><p>　　（9）在輸入端的靜電放電希位增加可靠性而不影響器件的工作。</p><p>&l

70、t;b>　　電氣特性：</b></p><p>　　LM324采用兩個內(nèi)部補償、二級運算放大器。每個運放的第一級由帶輸入緩沖晶體管Q21和Q17的差動輸入器件Q20和Q18，以及差動到單端轉換器Q3和Q4。第一級不僅完成第一級增益的功能，而且要完成電平移動和減小跨導的功能。由于跨導的減小，僅需使用一個較小的補償電容(僅0.5pF)，從而就可以減小芯片尺寸?？鐚У臏p小可由將Q20和Q18的集電級分

71、離而實現(xiàn)。該輸入級的另一特征是，在單電源工作模式下，輸入共模范圍包含負輸入和地，無論是輸入器件或者差動到單端變換器都不會飽和。第二級含標準電流源負載放大器級。每個放大器都有內(nèi)部電壓穩(wěn)壓器提供偏置。穩(wěn)壓器的溫度系數(shù)低，因此，每個放大器就擁有良好的溫度特性以及優(yōu)異的電源抑制。</p><p><b>　　引腳說明：</b></p><p>　　它采用14腳雙列直插塑料封裝

72、。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖3-9所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖3-10。</p>

73、<p>　　圖3-9 LM324封裝圖 圖3-10 LM324引腳排列圖</p><p><b>　　典型應用電路：</b></p><p>　　由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應用在各種電路中。</p><p>　?。?）反相交流放

74、大器</p><p>　　電路見圖3-11。此放大器可代替晶體管進行交流放大，可用于擴音機前置放大等。電路無需調(diào)試。放大器采用單電源供電，由R1、R2組成1/2V+偏置，C1是消振電容。放大器電壓放大倍數(shù)Av僅由外接電阻Ri、Rf決定：Av=-Rf/Ri。負號表示輸出信號與輸入信號相位相反。按圖中所給數(shù)值，Av=-10。此電路輸入電阻為Ri。一般情況下先取Ri與信號源內(nèi)阻相等，然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定Rf。C

75、o和Ci為耦合電容。</p><p>　　圖3-11 反相交流放大器</p><p>　?。?）同相交流放大器</p><p>　　見附圖3-12。同相交流放大器的特點是輸入阻抗高。其中的R1、R2組成1/2V+分壓電路，通過R3對運放進行偏置。電路的電壓放大倍數(shù)Av也僅由外接電阻決定：Av=1+Rf/R4，電路輸入電阻為R3。R4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。

76、</p><p>　　圖3-12 同相交流放大器</p><p>　　（3）交流信號三分配放大器</p><p>　　此電路可將輸入交流信號分成三路輸出，三路信號可分別用作指示、控制、分析等用途。而對信號源的影響極小。因運放Ai輸入電阻高，運放A1-A4均把輸出端直接接到負輸入端，信號輸入至正輸入端，相當于同相放大狀態(tài)時Rf=0的情況，故各放大器電壓放大倍數(shù)均為1，

77、與分立元件組成的射極跟隨器作用相同。R1、R2組成1/2V+偏置，靜態(tài)時A1輸出端電壓為1/2V+，故運放A2-A4輸出端亦為1/2V+，通過輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號，形成三路分配輸出。見圖3-13。</p><p>　　圖3-13 交流信號三分配放大器</p><p>　?。?）有源帶通濾波器</p><p>　　許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作

78、為帶通濾波器，以選出各個不同頻段的信號，在顯示上利用發(fā)光二極管點亮的多少來指示出信號幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率，在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/（2*B1），品質因數(shù)，3dB帶寬B=1/（N*R3*C）也可根據(jù)設計確定的Q、fo、Ao值，去求出帶通濾波器的各元件參數(shù)值。R1=Q/（2NfoAoC），R2=Q/（（2Q2-Ao）*2NfoAoC），R3=2Q/（2 NfoC ）。上式中，當fo=1KHz時，C取0.01

79、Uf。此電路亦可用于一般的選頻放大。 此電路亦可使用單電源，只需將運放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運放正輸入端既可。見圖3-14。</p><p>　　圖3-14 有源帶通濾波器</p><p><b>　?。?）比較器</b></p><p>　　當去掉運放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認為運放

80、的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大(實際上是很大,如LM324運放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬倍)。此時運放便形成一個電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，運放輸出低電平。</p><p><b>　　圖3-15 比較器</b></p><p>　　圖3-15中使用兩個運放組成一個電壓上下限比較器，電阻R1、R

81、1ˊ組成分壓電路，為運放A1設定比較電平U1；電阻R2、R2ˊ組成分壓電路，為運放A2設定比較電平U2。輸入電壓U1同時加到A1的正輸入端和A2的負輸入端之間，當Ui>U1時，運放A1輸出高電平；當Ui<U2時，運放A2輸出高電平。運放A1、A2只要有一個輸出高電平，晶體管BG1就會導通，發(fā)光二極管LED就會點亮。</p><p>　　若選擇U1>U2，則當輸入電壓Ui越出[U2，U1]區(qū)間范圍

82、時，LED點亮，這便是一個電壓雙限指示器。</p><p>　　若選擇U2>U1，則當輸入電壓在[U2，U1]區(qū)間范圍時，LED點亮，這是一個“窗口”電壓指示器。</p><p>　　此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報警等。</p><p><b>　?。?）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</b></p&

83、gt;<p>　　此電路可用在一些自動控制系統(tǒng)中。電阻R1、R2組成分壓電路，為運放A1負輸入端提供偏置電壓U1，作為比較電壓基準。靜態(tài)時，電容C1充電完畢，運放A1正輸入端電壓U2等于電源電壓V+，故A1輸出高電平。當輸入電壓Ui變?yōu)榈碗娖綍r，二極管D1導通，電容C1通過D1迅速放電，使U2突然降至地電平，此時因為U1>U2，故運放A1輸出低電平。當輸入電壓變高時，二極管D1截止，電源電壓R3給電容C1充電，當C1

84、上充電電壓大于U1時，既U2>U1，A1輸出又變?yōu)楦唠娖?，從而結束了一次單穩(wěn)觸發(fā)。顯然，提高U1或增大R2、C1的數(shù)值，都會使單穩(wěn)延時時間增長，反之則縮短。見圖3-16。</p><p>　　圖3-16單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖3-17加電延時</p><p>　　如果將二極管D1去掉，則此電路具有加電延時功能。剛加電時，U1>U2，運放A1輸出低電

85、平，隨著電容C1不斷充電，U2不斷升高，當U2>U1時，A1輸出才變?yōu)楦唠娖?。如圖3-17。</p><p>　　電壓比較器件LM339</p><p>　　LM339作為集成四電壓比較器，廣泛的用于消費類、汽車和工業(yè)電子應用場合的電平檢測、低電平感應和內(nèi)存用途。</p><p>　　LM339集成塊內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器，該電壓比較器的特點是：失調(diào)電壓

86、小，典型值為2mV；電源電壓范圍寬，單電源為2～36V，雙電源電壓為±1V～±18V；對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；共模范圍很大，為0～（Ucc-1.5V）Vo；差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；輸出端電位可靈活方便地選用。</p><p>　　LM339集成塊采用C-14型封裝，圖3-20為外型及管腳排列圖。由于LM339使用靈活，應用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司競相推出自己

87、的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。</p><p>　　LM339類似于增益不可調(diào)的運算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。

88、當“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。當“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3～15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因為當輸出晶體三

89、極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。</p><p><b>　　典型應用電路：</b></p><p><b>　　單限比較器</b></p><p>　　電路圖3-18給出了一個基本單限比較器。輸入信號Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接

90、一個參考電壓（門限電平）Ur。當輸入電壓Uin>Ur時，輸出為高電平Uoh。</p><p>　　圖3-18基本單限比較器</p><p><b>　　遲滯比較器</b></p><p>　　遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。前面介紹的單限比較器，如果輸入信號Uin在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會產(chǎn)生相應的抖動（起伏）。在

91、電路中引入正反饋可以克服這一缺點。</p><p>　　圖3-19給出了一個遲滯比較器，人們所熟悉的“史密特”電路即是有遲滯的比較器。</p><p>　　圖3-19 遲滯比較器</p><p>　　不難看出，當輸出狀態(tài)一旦轉換后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過腢之值，輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。但隨之而來的是分辨率降低。因為對遲滯比較器來說，它不能分辨差別小于腢的

92、兩個輸入電壓值。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應速度，這是它的一個優(yōu)點。除此之外，由于遲滯比較器加的正反饋很強，遠比電路中的寄生耦合強得多，故遲滯比較器還可免除由于電路寄生耦合而產(chǎn)生的自激振蕩。如果需要將一個跳變點固定在某一個參考電壓值上，可在正反饋電路中接入一個非線性元件，如晶體二極管，利用二極管的單向導電性，便可實現(xiàn)上述要求。圖3-20為其原理圖</p><p>　　圖3-20 遲滯比較器</p

93、><p>　?。?）雙限比較器（窗口比較器）</p><p>　　圖3-21電路由兩個LM339組成一個窗口比較器。當被比較的信號電壓Uin位于門限電壓之間時（UR1<Uin<UR2），輸出為高電位（UO=UOH）。當Uin不在門限電位范圍之間時，（Uin>UR2或Uin<UR1）輸出為低電位（UO=UOL），窗口電壓腢=UR2-UR1。它可用來判斷輸入信號電位是否位于

94、指定門限電位之間。</p><p>　　圖3-21 雙限比較器</p><p><b>　?。?）振蕩器</b></p><p>　　圖3-22為有1/4LM339組成的音頻方波振蕩器的電路。改變C1可改變輸出方波的頻率。本電路中，當C1=0.1uF時。f=53Hz；當C1=0.01uF時，f=530Hz；當C1=0.001uF時，f=5300

95、Hz。LM339還可以組成高壓數(shù)字邏輯門電路，并可直接與TTL、CMOS電路接口。</p><p><b>　　圖3-22振蕩器</b></p><p>　　步進電機及其驅動ULN2003</p><p><b>　?。?）步進電機</b></p><p>　　步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€

96、位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差

97、(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。</p><p>　?。?）簡單的驅動電路</p><p>　　綜合系統(tǒng)使用的是小型步進電機，對電壓和電流要求不是很高，為了說明應用原理，故采用最簡單的驅動電路，目的在于驗證步進電機的使用，在正式工業(yè)控制中還需在此基礎上改進。一般的驅動電路可以用圖3-23的形式。</p><p>　　圖3-23 簡單驅動電路<

98、/p><p>　　集成驅動ULN2003</p><p>　　ULN2003是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點，適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。ULN2003A由7組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網(wǎng)絡以及鉗位二極管網(wǎng)絡構成，每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理

99、原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)，具有同時驅動7組負載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達5OOmA，并且能夠在關態(tài)時承受5OV的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。</p><p>　　ULN2003A型高壓大電流達林頓晶體管陣列電路的典型應用電路框圖如圖3-24所示。鉗位二極管用于保護線圈通斷時的反電動勢擊穿集成電路，可以看出，該電路的應用非常簡單。&l

100、t;/p><p>　　圖3-24 典型應用圖</p><p><b>　　1602型LCD</b></p><p>　　現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。</p><p>　　1602型LCD可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線

101、D0～D7和RS，R/W，EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。</p><p>　　1602采用標準的16腳接口，其中:</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比

102、度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫

103、入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15～16腳：空腳。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器的控制指令：</p><p>　　它的讀寫操作、屏幕和光標的操

104、作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）。</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H，光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移。S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示。C：控制光

105、標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標。B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。</p><p>　　指令6：功能設置命令DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線N。低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示F：低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。</

106、p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設置。</p><p>　　指令9：讀忙信號和光標地址BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令?；蛘邤?shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p><p&

107、gt;<b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　液晶顯示模塊可以和單片機AT89C52直接接口，電路如圖3-25所示。</p><p>　　圖3-25 接口電路</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計</b></p><p><b>　　點滴速度測量</b>

108、</p><p>　　電路信號脈沖如下圖4-1：</p><p>　　圖4-1 脈沖信號檢測</p><p>　　使用定時器定時，設定時間為50ms。開啟計數(shù)器，開啟定時器，創(chuàng)建一個timez[3]數(shù)組來存儲時間量，計數(shù)器清零作為記錄脈沖信號的初始值計為COUNT＝0。當檢測到第一個到來的脈沖信號時，程序進行中斷處理。計數(shù)器加1為COUNT＝1，取出定時器時間tim

109、e，并將時間保存到數(shù)組里。每個點滴的速度順次保存timez[2]是第一滴的時間，timez[0]是第三滴的時間。這樣到第3個點滴的時候，就可以計算速度了，其液體點滴速度公式：</p><p>　　V=2400(timez[0]-timez[2])</p><p>　　其中根據(jù)上面的理論分析和計算，得到點滴速度測量的程序框圖如圖4－2。</p><p>　　圖4－2

110、點滴速度測量程序流程圖</p><p><b>　　點滴速度控制</b></p><p>　　通過改變輸液管的松緊來控制液體點滴速度。其程序框圖如圖4-3。</p><p>　　圖4－3 點滴速度控制程序流程圖</p><p><b>　　鍵盤掃描</b></p><p>&