医院病区护理计算机监控系统资料

1、毕业设计（论文）题目医院病区护理计算机监控系统系别电气工程系专业电气自动化班级 10-1姓名柱子学号2010021011*指导教师（职称）* 副教授日期 2012.12兰州工业学院毕业论文毕业设计（论文）任务书电气工程系 2010届电气自动化专业毕业设计（论文）题目医院病区护理计算机监控系统校内（外）指导教师职称工作单位及部门联系方式*副教授电气工程系189190806*一、题目说明（目的和意义）：输液点滴速度控制对于老年病人或者是有心脏病疾病的病人来说十分重要，稍有不慎就会造成无法弥补的后果，因此输液点滴速度的控制是十分必要的。通过对这一课题的设计，使学生进一步学习和掌握电子技术，单片机，

2、传感器，微机控制技术， 计算机通信控制技术等知识的综合运用，培养理论联系实际，进行以单片机为控制核心的智能控制系统设计，分析，解决实际工程问题的能力。二、设计（论文）要求（工作量、内容）：设计任务设计一个医院病区护理计算机控制系统，完成对输液点滴速度控制，并通过数码动态显示点滴速度。2. 技术指标点滴速度要求用键盘设定并显示，设定范围为20 50（滴 | 分），控制误差范围为设定值 10% 1%滴。调整时间 3分钟。（从改变设定值到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。设计内容（ 1）在滴斗处检测点滴速度，并通过数码管动态显示点滴速度（滴| 分）；2）通过改变输液瓶高度控制点滴速度。3）当输

3、液瓶内液体降到警戒值（2 3cm）时，能发出警报信号，并将信号传至护士站。4）能输出病床号、点滴速度和报警信号，病床号和点滴速度可以任意设定。5）设定一个病人向护士站的呼叫按钮。4. 设计成果（ 1）毕业设计报告字数1.5 至 2 万字；2）画一张 1的系统电路原理图；3）根据检测参数要求，选择传感器，必须有相应的计算或说明；4）显示电路有限流电阻的定量分析计算II兰州工业学院毕业论文三、进度表日期内容20 学年秋第十五周查阅、消化资料。第十六周总体方案论证、方案设计。第十七周硬件线路设计第十八周硬件电路分析、参数计算第十九周撰写论文第二十周撰写论文20 学年春第一周答辩第二周答辩完成日期20

4、年月日答辩日期20年月日月日四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量：胡汉才 . 单片机原理及接口技术 . 北京：清华大学出版社， 20042.孙涵芳 .MCS-51 系列单片机原理及应用. 北京：北京航天航空出版社，2005陈美杰 . 电子仪器 . 北京：国防工业出版社， 2003潘兴民 . 单片微型计算机实用系统设计 . 北京：人民邮电出版社， 2005教研室意见：系审核意见：教研室主任（签字）：系主任（签字）：20年月日20年月日III兰州工业学院毕业论文摘要本系统的设计是以单片机8051 为核心，以键盘及光电传感器作为输入系统，以数码管及电动机作为输出系统的智能化输液控制及监

5、测系统。键盘系统为独立式按键系统，光电传感器的功能为液体点滴的速度以及输液瓶页面高度的可靠检测。当液面低于警戒值时，系统发出警报，并可以手动除去警报。电动机具有转速可控功率大及输入脉冲不变时可保持大力矩等优点，这样就可以通过控制吊瓶的上、下缓慢移动达到智能控制液体点滴速度的目的。关键词 ： 单片机光电传感器步进电机IV兰州工业学院毕业论文AbstractThe system design is based on 8051 microcontroller as the core to keyboard and optical sensor system as input to digital c

6、ontrol and the motor output system of intelligent infusion as a control and monitoring system. Keyboard keys for the stand-alone system, the function of photoelectric sensors the speed of the liquid drip infusion bottle and reliable detection of page height. When the liquid amount is less than the w

7、arning value, alert systems, and you can manually remove the alert. Large motors have speed control and input pulse power can be maintained constant high torque, etc. So you can control the bottle through the upper and lower slow-moving liquid drip to control the speed of intelligent purpose.Keyword

8、s : SCM ； Photoelectric sensor； Stepper motorV兰州工业学院毕业论文目录第一章绪论 11.1课题研究的目的与意义 11.2医院护理智能化的发展现状 11.3医院护理智能化展望 21.4课题设计内容 3第二章方案论证42.1系统构成框图 42.2控制核心的选择方案 52.3.单片机 52.4液位的测量62.5速度的测量62.7呼叫及声光报警电路 72.8电机及驱动电路 8第三章硬件电路设计 93.1系统构成框图 93.2单片机 8051 介绍 103.2.18051内部结构介绍 103.2.28051管脚及功能介绍 113.2.3计数器介绍 123.2

9、.4中断系统 143.3液位及速度的测量 143.3.1液位的测量 143.3.2速度的测量 153.48155的介绍 163.5键盘显示电路173.5.1显示电路 173.5.2键盘电路 183.5.3键盘、显示和 8155 的连接电路图 193.6声光报警及呼叫显示电路 203.7电机及驱动电路 213.8扩展的程序存储器 213.9供电单元 23第四章软件设计 254.1控制系统的程序流程图 254.1.1控制系统的主程序流程图 254.1.2控制系统的子程序流程图 264.2系统的程序284.2.1主程序 284.2.2子程序 30第五章 结论32VI兰州工业学院毕业论文第六章 致谢3

10、3第七章 参考文献34附件VII兰州工业学院毕业论文第一章绪论1.1 课题研究的目的与意义随着我国医疗事业的发展和计算机的普及与提高， 计算机控制技术越来越多的应运于各行各业，传统的医疗护理方式已经不能满足医护人员和患者的需求了，在这种背景下，医疗护理智能化的开发势在必行，医院病区护理智能化监控系统应运而生了。静脉输液是临床常用的重要治疗手段，是医院护理工作的主要内容，故点滴速度的监控和控制成为医院病区护理智能化的主要标志。 静脉输液治疗时临床医疗工作中常用的治疗手段 , 但目前大多数医院及医疗机构都没有实现输液的自动监控管理 , 从而在输液的过程中, 当输液完成需要换药时 , 需要医务人员发

11、现及时 , 否则就会出现空气进入血管内形成空气栓塞 , 凝血堵塞针头等情况，轻则耽误治疗，重则危及病人的生命安全，发生医疗事故。平时临床输液中采取的应对措施一般是由患者、陪护或医务人员随时观察监视药液余量情况，从而加重了护理人员的工作负担，也不利于病区的综合管理。随着电子技术的发展，结合临床实践，可以开发基于单片机的医院输液监控系统来代替人工监护，既减轻了医务人员的工作强度，也病人和陪护不断观察输液是否完成而形成的压力，同时管理系统记录输液过程，并能够作为医疗档案，为解决各种医患纠纷提供证据，又实现医疗护理自动化和智能化。1.2 医院护理智能化的发展现状早在 60 年代计算机技术就进入了美国，

12、英国，日本等国家医院，并承担医院经济，医疗管理，急救医疗等领域的信息管理工作，并形成了一门新的，生命力很强的学科。进入 90 年代，各种表征人体指标的测量仪器应用而生，电动护理床和病床呼叫系统也开始在医疗护理中崭露头角，这其中当属日本生产的多功能电动遥控护理床，它采用世界领先科技成果，在九十年代中期开发成功，畅销日本及欧美等发达国家，深受消费者喜爱，被誉为医疗及家庭护理领域的一场革命。1兰州工业学院毕业论文医院护理智能化监控系统作为医院智能化的一个重要部分，在国外早已引起了人们的关注，并且作了大量的研究与开发工作。先后开发出了病床呼叫系统，医疗护理床，心电监护仪，输液泵，重症监护室等一系列高科

13、技护理仪器。其产品具有技术先进，测量准确，功能强大，抗干扰能力强，性能稳定，外形设计合理等优点。所以我国目前进口医用通讯和护理信息智能化管理系统占很大的比重。但由于国外产品价格昂贵，操作界面不合国情，易损坏且更换不便等一些不利因素，限制了其在国内的普及。1.3 医院护理智能化展望二十一世纪最具代表性的前沿科学当属生命科学和信息科学，他们的发展势必影响到各个学科领域与人类生活的方方面面。反应在医用电子领域方面，将是生物技术与现代电子工程技术以及计算机技术的更加紧密结合，诊疗设备的高度数字化，信息化，网络化。反应在临床应用上，设备将具备更强的信息综合分析处理能力，更高的智能化工作程度，并能通过网络

14、化，系统化使诊断，监护，治疗相结合，发挥出最佳效能。计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术飞速发展的基础上产生的。上世纪50 年代中期，经典的控制理论已经发展成熟和完备，并在不少工程技术领域中得到了成功的应用。但是，经典的控制理论也有明显的局限性，在设计具有复杂控制规律的系统时，很难满足设计者对控制精度，控制时间等的更高要求。现代控制理论的发展为自动控制系统的分析，设计与综合添加了理论基础，而计算机技术的发展为复杂控制规律的实现提供了非常有效的手段，两者的结合极大地推动了自动控制技术的发展。计算机在医疗事业中，不仅能用于诊治，也能用于管理监控，计算机管理系统可以及时，全面，准确地提供患者的

15、全部历史资料。过去患者到医院看病，先要挂号，等护士将病历从案库中取出，交到大夫手中，大夫才能进行诊断，而科学的病历管理系统就要将这些变成历史了。大夫可以方便地通过计算机网络，调阅病历和资料。电脑进入医院，为医院带来了高效率，使医疗诊断与服务水平大为提高。今后人们去医院看病，将免去各种排队办手续的痛苦，花费最少的时间便可得到医疗服务。2兰州工业学院毕业论文1.4 课题设计内容此次医院病区护理计算机监控系统的设计主要是通过应用电子技术、单片机、传感器、微机控制技术以及计算机通信技术等知识的综合应用来设计实现的一套完整的、科学的智能控制系统。以此来完成对输液点滴速度的控制，并通过数码管动态显示点滴速

16、度，对实时数据进行监控和调节。3兰州工业学院毕业论文第二章方案论证2.1 系统构成框图整个设计电路是以单片机为控制核心的，可分成CPU电路、键盘显示电路、声光报警电路、液位检测电路、滴速检测电路、呼叫系统电路、电机驱动电路几个部分。如图2.1 所示。图 2.1系统构成框图其中液位的检测是通过红外线液位传感器进行测量的，并将所测的数据传入到控制核心。速度传感器则是检测点滴的速度，并实时将数据进行采集和传输，使点滴速度控制在设定的范围内。呼叫按钮是病人呼叫护士时所使用的开关按钮。扩展的程序存储器是当控制核心不能满足实际所需的端口是所准备的扩展器。键盘是通过扩展 I/O 口设定数据传入到控制核心，

17、而控制核心则将速度传感器所测得数据再由扩展I/O 口传出到显示器并显示。呼叫按钮显示灯是显示是否对呼叫按钮进行操作的显示装置。声光报警是4兰州工业学院毕业论文当液位超出系统设定的范围时，通过发光二极管和蜂鸣器进行报警。步进电机则是通过改变输液瓶的高度达到控制点滴速度。2.2 控制核心的选择方案1.PLCPLC即可编程控制器，是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，它具有以下特点； 1 可靠性高，抗干扰能力强 2 丰富的 I/O 接口模块 3 编程简单 4 安装简单，维修方便 5 配套齐全，功能完美 6 体积小，重量轻，能耗低 。但 PLC生产商的产品型号各不一样，不能通用，且部分价

18、格昂贵。2.CPLDCPLD名为复杂可编程逻辑器件， 是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。它的工作大部分是在电脑上完成的，其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中， 实现设计的数字系统。 对于特殊的个体设计来说，这种方法工作过程比较复杂。单片机单片机的特点 :1 集成度高，体积小。单片机、 CPU、存储器、 I/O 接口等各种功能部件集成在一块晶体芯片上，体积小，节省空间。能灵活方便地应用于各种智能化的控制设备和仪器。 2 可靠性高，抗干扰性强。单片机把各种功能部件集成在一块

19、芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。 3 低功耗。许多单片机的工作电压只有 2-4 伏特，电流几百微安，功耗很低，适用于便携式系统 4 控制功能强。其 CPU可以对 I/O 端口直接进行操作，能方便地实现多机控制，使整个系统的控制效率大为提高，适用于专门的控制领域。5 可扩展性好。单片机具有灵活方便的外部扩展总线接口，使得当片内资源不够使用时可以非常方便地进行片外扩展。丰富的通信接口使得单片机系统与外部计算机系统的通信变得非常容易6 性价比高。单片机应用广泛，生产批量大，产品供应商的商业竞争使得单片机产品的性能越来越强而价格低廉，有优异的性能

20、价格比。5兰州工业学院毕业论文综合比较上面方案优点，单片机系统具有成本低、效益高的优点，所以在此次设计中，选择单片机比较好。2.3 液位的测量储液液面检测是液体点滴液位控制的重要组成部分，能否正确检验到液面变化是整个液体点滴液位控制电路性能和可靠性的主要参考标准。 根据设计要求，当输液瓶内的液体降到警戒值（ 2 3cm）时发出报警信号，并将信号传至护士站。方法一：采用超声波脉冲回波方法测液位。测出超声波脉冲从发射声波到接受所需的时间， 根据超声波的声音速度及其发射传感器与液面之间的距离计算而得到液位高度。由于短距离内超声波存在盲区影响精度，且超声波检测装置安装复杂，不太适合用于液体点滴液位控制

21、电路系统。方法二：使用拉力传感器间接测量。将拉力传感器接在滑轮和储液瓶之间， 利用液面高度变化和拉力变化之间的线性关系进行间接测量。但是拉力传感器价格贵，从实用性角度考虑，在设计系统中不合适。方法三：采用金属电极检测储液瓶液面信号。利用药液的导电特性实现液滴速度及储液瓶液面信号的检测， 通常电极采用不锈钢等耐腐蚀材料制成。电极接触控制方式原理简单，易于实现，可靠性强，但会导致药品污染，危及患者安全。方法四：使用红外线传感器对液面进行监测。利用光在不同媒质界面的折射或反射原理， 通过红外发射接收光信号实现液面检测功能。综合比较上面方案，由于红外光波长比可见光长，受可见光的影响较小，且红外系统具有

22、尺寸小、重量轻、易于安装等优点，因此使用红外发射接收对储液瓶液面高度是最理想的选择。2.4 速度的测量方案一 : 采用电感式传感器测量点滴速度。6兰州工业学院毕业论文在输液器的漏斗外围绕线圈作为敏感元件。当液滴滴下时电感量发生变化, 通过 LC振荡电路后输出变化的频率值, 经过 F/V 变换电路及电压比较后输出TTL电平信号来检测点滴速度。此方案测量精度比较高, 但是外围电路比较复杂。方案二 : 利用光的反射原理。使用红外发光二极管和光敏三极管实现光源检测。 红外发光二极管垂直于漏斗壁发送红外光 , 红外接收三极管依据接收到的红外光信号的强弱产生脉冲信号 , 通过定时采样计算出液体点滴速度。方

23、案三 : 利用光透射原理。使用红外对管实现液体点滴检测。当没有点滴下落的时候 , 检测系统输出一个比较低的电压，而当有点滴经过红外检测电路就会产生一个比较高的电压。再经过转化处理就可以产生脉冲信号。在所选择方案中 , 方案一设计精度较高 , 但是外围电路复杂。方案二实现容易, 但是易受外界干扰。方案三中采用红外对管发射接收。红外传感器有以下优点 : 尺寸小、质量轻、安装在滴斗上较简单，对辅助电路要求少、电路简单、性能稳定。综上所述，故采用第三种方案。2.5 键盘显示电路键盘显示电路采用MCS-51对行列式非编码键盘和四位一体LED七段数码管显示。数码管具有低能耗、 低压、寿命长、耐老化、对外界

24、环境要求较低。 同时数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易、资源占用较少。2.6 呼叫及声光报警电路声光报警采用红外发射管和红外接收管。因为液体对红外光的传播有一定的散射作用, 所以能够根据该接收管收到的光强的大小来判断液位是否达到警戒水位。储液瓶告警信号一旦为低电平时 , 单片机立刻转到中断服务程序, 进行声光报警。 呼叫采用手动按钮进行紧急呼叫。手动按钮结构简单，使用方便，价格低廉，一直被广泛应用在各个行业。7兰州工业学院毕业论文2.7 电机及驱动电路电机的选择方案一：采用直流减速电机控制储液瓶的运动，直流减速电机力矩大，转动速度快，但其制动能力差, 无法达到短距离控制储液瓶上下移动的

25、要求。方案二：采用型号 4B2YG的步进电机控制储液瓶的运动，最小步进角为0.9 度，因此能实现短距离控制储液瓶上下移动，而且当不给步进电机发送脉冲的时候，能实现自锁，从而能较好的实现储液瓶及时停止的目的。经过比较、论证，最终选用了方案二。该型号步进电机加驱动器后与单片机接口简单，控制方便。驱动电路采用 ULN2003A芯片驱动、 PWM调制方式控制电机。 ULN2003 是高耐压、大电流、内部由七个硅 NPN达林顿管组成的驱动芯片。 经常在伺服电机、 步进电机驱动等电路中使用。2.8 扩展的程序存储器扩展程序存储区是根据单片机应用系统的需要，选择一定容量的 ROM器件，为其分配一定的程序存储

26、区地址范围与单片机连接。常用的 EPROM电路用于 MCS-51的外部扩展程序存储 2716,2732,2764,27128 等。方案一：选择2716。 2716 可以扩展 2k 的存储空间。方案二：选择2732。 2732 可以扩展 4k 的存储空间。方案三：选择2764。 2764 可以扩展 8k 的存储空间。根据本次设计的需要我们选择2764 进行程序存储器的扩展。8兰州工业学院毕业论文第三章硬件电路设计3.1 系统构成框图整个设计电路是以8051 单片机为控制核心。如图3.1 所示。图 3.1系统构成框图其中通过红外线液位传感器进行液位和速度的测量，并将所测的数据传入到单片机8051

27、内。手动呼叫按钮是病人呼叫护士时所使用的开关按钮。扩展的程序存储器选用了内存为 8K 的 2764 的只读存储器。 采用行列式非编码键盘通过扩展I/O 口设定数据传入到控制核心 8051，而控制核心8051 则将速度传感器所测得数据再由扩展I/O 口传出到LED显示器并显示。呼叫按钮显示灯是显示是否对呼叫按钮进行操作的显示装置。声光报警是通过发光二极管和蜂鸣器进行报警。4B2YG步进电机则是通过改变输液瓶的高度达到控制点滴速度。9兰州工业学院毕业论文3.2 单片机 8051 介绍3.2.1 8051 内部结构介绍8051是 MCS-51系列单片机的典型产品。 8051 单片机包含中央处理器、程

28、序存储器(ROM)、数据存储器 (RAM)、定时 / 计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在分别加以说明：1、中央处理器：中央处理器 (CPU)是整个单片机的核心部件，是8 位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码， CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2、数据存储器 (RAM)：8051内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM只有 128

29、个，可存放读写的数据 , 运算的中间结果或用户定义的字型表。图 3.28051内部结构图3、程序存储器 (ROM)：8051共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。4、定时 / 计数器 (ROM)：8051有两个 16 位的可编程定时 / 计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。10兰州工业学院毕业论文5、并行输入输出 (I/O) 口：8051共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1 、 P2或 P3)，用于对外部数据的传输。6、全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口， 用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，

30、也可以当同步移位器使用。7、中断系统：8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时 / 计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。8、时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051 单片机需外置振荡电容。3.2.2 8051 管脚及功能介绍单片机的引脚如图 3.3 所示。 40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。 电源 : VCC - 芯片电源，接 +5V； VSS -接地端； 时钟 :XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线 : 控制线共有

31、4 根，ALE/PROG:地址锁存允许 / 片内 EPROM编程脉冲 ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG功能：片内有 EPROM的芯片，在 EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM读选通信号。 RST/VPD:复位 / 备用电源。 RST（ Reset）功能：复位信号输入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。EA/Vpp: 内外 ROM选择 / 片内 EPROM编程电源。 EA 功能：内外 ROM选择端。 Vpp 功能：片内有 EPROM的芯片，在 EPROM编程期间，施加编程电源 Vpp。11兰州工业学院毕业论文I/O 线8

32、0C51共有 4 个 8 位并行 I/O 端口： P0、 P1、P2、P3 口，共 32 个引脚。 P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。图 3.38051单片机管脚图3.2.3 计数器介绍8051单片机有 2 个 16 位的定时 / 计数器：定时器0（ T0）和定时器 1（ T1）。它们都有定时器或事件计数的功能，可用于定时控制、 延时、对外部事件计数和检测等场合。T0由 2 个特殊功能寄存器TH0和 TL0 构成，T1 则由 TH1和 TL1 构成。作计数器时，通过引脚 T0（P3.4 ）和 T1（P3.5 ）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1 到 0 的

33、负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24 。一、定时 / 计数器的功能计数器的核心部件是二进制加1 计数器 (TH0、 TL0 或 TH1、TL1) 。计数功能 计数脉冲来自相应的外部输入引脚，T0 为 P3.4，T1 为 P3.5。在特殊功能寄存器TMOD中，有一个控制位（ CT），分别用于控制定时 / 计数器工作在定时器方式还是计数器方式。12兰州工业学院毕业论文二、计数器的特殊功能寄存器计数器有关的特殊功能寄存器有：1工作方式控制寄存器TMODT1 控制 T1 控制 T1 控制 T1 控制 T0 控制 T0 控制 T0 控制GATE门控位C/T计数 / 定时选择

34、M1 M0工作方式选择计数器的结构示意如下所示。内部时钟脉冲（定时）C/TTRx溢出信号TFx计数脉冲可预置初值计数器中断外部输入脉冲请求（计数）功能启动计数初值选择控制计数器初值的计算设计数器的最大计数值为M(根据不同工作方式， M可以是 213、216 或 28) ，则计算初值 X 的公式如下：X=M-要求的计数值计数器工作方式计数器工作方式见表 3.1 。表 3.1 8051 内部计数器工作方式工作方式计算器功能方式 013位计数器方式 116位计数器方式 2自动重装初值的 8 位计数器方式 3T0 为两个 8 位独立计数器， T1 为无中断重装 8 位计数器13兰州工业学院毕业论文3.

35、2.4 中断系统计算机中的中断是指 CPU暂停原程序执行转而为外部设备服务（执行中断服务程序），并在服务完成后回到原程序执行的过程。中断系统是指能够处理上述中断过程所需要的那部分电路。中断源是指能产生中断请求信号的源泉。 8051 共可处理 5 个中断源发出的中断请求，可以对 5 个中断请求信号进行排队和控制， 并响应其中优先权最高的中断请求。 8051的 5 个中断源有内部和外部之分：外部中断源有两个，通常指外部设备：内部中断源有三个，两个定时器 / 计数器中断源和一个串行口中断源。外部中断源产生的中断请求信号可以从 P3.2 和 P3.3 引脚上输入，有电平或边沿两种引起中断的触发方式。内

36、部中断源 T0 和 T1 的两个中断是在他们从全“ 1”变为全“ 0”溢出时自动向中断系统提出的，内部串行口中断源的中断请求是在串行口每发送完一个 8 位二进制数据或者接收到一组输入数据（ 8 位）后自动向中断系统提出的。8051 的中断系统主要有 IE 控制器和中断优先级控制器 IP 等电路组成。其中， IE 用于控制 5 个中断源中哪些中断请求的优先权最高，可以被 CPU最先处理。 IE 和 IP 也属于 21 个 SFR，其状态也可以由用户通过指令设定。3.3 液位及速度的测量3.3.1 液位的测量储液液面检测是液体点滴液位控制的重要组成部分。液面检测单元设计如图3.4 所示。根据设计要

37、求，当输液瓶内的液体降到警戒值（2 3cm）时发出报警信号，并将信号传至护士站。考虑到系统的医用卫生标准，医用吊瓶中应尽量避免异物进入，本节用红外线传感器对液面进行监测。虽然吊瓶壁厚度和外直径都比滴斗大的多，但在增大了红外发射功率后，通过有水和无水的储液瓶接收信号差异还是可以达到3040mV，这说明红外探测对于越限报警电路来说也是可行的。由于越限报警电路只需要在液面下降到红外发射接收通路高度以下时发出警报，所以就考虑使用和点滴速度一样的设计电路，14兰州工业学院毕业论文然后通过电平转换电路连接到单片机8051 的 INT0 端口，通过电平的变化，即可知道液面是否到达警戒液面，然后报警。这样，电

38、路可以简单、明了，易于检测液面。图 3.4液面检测单元3.3.2 速度的测量此单元来检测是否有液滴滴下，其传感器部分采用红外对射式光电传感器。利用光透射原理，用红外对管实现液体点滴检测。如图3.5 所示图 3.5 点滴信号检测电路传感器的作用就是将被测物理量变化过程的信号按照一定的规律转化成为适于传输和记录的电量 ( 电压或电流 ) 信号。波形整形就是把前面由光电传感器所采集到的光电信号通过555 定时器构成的施密特触发器将波形进行整形后转换成为能够处理的电信号。当有液滴滴落时，滴落的液滴把发射管发射的红外光挡住，光敏二极管产生数值非常小的暗电流，再经过电阻时，就把光敏二极管上的光通量变化转换

39、成了电信号的变化，15兰州工业学院毕业论文最后送入到单片机中进行处理。本系统用光电传感器来检测单位时间内点滴下落的个数，该传感器内含有一个红外发光二极管，一个光敏三极管，用来接收反射回来的红外光。当发光二极管发出的红外光大部分被光敏三极管接收时，接收端光敏三极管导通，光敏三极管接收到的反射红外信号微弱时接收端光敏三极管截止。 向下的那个脉冲就是由于液滴落下时， 液滴挡住一部分的红外线使得红外线光敏二极管只能部分接收到红外线发光二极管所发出的红外线形成的脉冲，它的脉冲个数是和液滴的个数一一对应的，也就是说，只要能够数出脉冲的个数也就是知道了液滴的滴数了。3.48155 的介绍8155 是能并行传

40、送8 位数据，具有256 字节内部 RAM、1 个计数器、 3 个通道、 4种工作方式的可编程并行接口芯片（40 引脚）。其引脚图和组成框图如图3.6 所示；图 3.6 8155 的引脚图及组成框图地址 / 数据线 AD0AD7（8 条）I/O 口总线（ 22 条）： PA0 PA7、PB0PB7、 PC0PC5。控制总线（ 8 条）ALE 地址锁存（输入）IO / /M IO 口 /RAM选择， 0 ：选内 RAM； 1 ：选内 IO 口/CE 片选线/RD、/WR 读、写控制16兰州工业学院毕业论文TIMERIN 定时器输入（输入定时器所需时钟）TIMEROUT 定时器输出（输出所产生的方

41、波脉冲）单片机 8051 与 8155 的接口如图 3.7 所示；图 3.7 8155 与单片机 8051 的连接图此时， 8155 内部 RAM的地址范围为： 0000H 00FFH，8155 各端口的地址（设无关位为 0，这些地址都不是惟一的）为：命令 / 状态口0400HA 口0401HB 口0402HC 口0403H定时器低字节0404H定时器高字节0405H3.5 键盘显示电路3.5.1显示电路由于本系统中采用动态显示方式驱动5 个七段数码管，来显示点滴的速度和从站号。数码管采用共阴极，由于8051 单片机每个 I/O 的拉电流只有 12mA。所以在位码和段码都加上了三级管来进行驱动

42、，如图3.8 所示。17兰州工业学院毕业论文图 3.8显示电路图3.5.2 键盘电路在键盘设计上我们引入了矩阵键盘的应用。 使用 4X4键盘与单片机 I/O 口进行连接，通过键盘扫描程序，识别是哪个键按下，并将其编码送入单片机，最终通过数码管进行显示，采用四条 I/O 线作为行线，四条 I/O 线作为列线组成键盘。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中 I/O 口的利用率。如图 3.9 所示键盘电路设计图。图 3.9键盘电路图键盘布局如图3.10 所示：总共有 16 个键组成，在单片机 8051 中正好可以用一个P18兰州工业学院毕业论文口实现 16 个按键功能。显示复位+切换-CLC96

43、3确认8520741图 3.10键盘布局图扩展矩阵键盘的方法很多， 但本次设计利用并行接口芯片来扩展矩阵键盘。 图 3.11 所示为一个 4 4 矩阵式键盘通过 8155 与 8051 单片机接口的电路原理图，键盘采用查询扫描方式工作， 8155 的 PB0PB3按键盘的列线， PC0 PC3经两片 SN75451接键盘的行线。 8155 的 PB口和 PC口的口地址分别为 7F02H、7F03H。图 3.11采用 8155 扩展的 44 矩阵式键盘3.5.3 键盘、显示和 8155 的连接电路图键盘、显示和8155 的连接电路图如图3.12 所示。19兰州工业学院毕业论文3232323232

44、323232LEDLEDLEDLEDLEDU3IOPTAD0.7RAMPA0.711ALE8PB0.7CS9RD10WRPC0.5IO/MRES36TINTOUT8155HR5R6R710k10k10kv5+图 3.12键盘、显示和8155 的连接3.6 声光报警及呼叫显示电路本次设计采用一个蜂鸣器与一个发光二极管实现声光报警，当点滴的速度低于20滴/分或高于 150 滴 /分时（控制误差范围为设定值 10%1 滴），单片机发出信号，触发扬声器报警装置，扬声器发出响声。同时，当储液瓶中的滴液低于警戒线时，也触发扬声器报警，提醒医护人员和受液人采取相应措施，避免危险事故发生。声音报警电路如图 3

45、.13 所示。+5图 3.13 声光报警电路20兰州工业学院毕业论文3.7 电机及驱动电路步进电机是一种用电脉冲进行控制，将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。步进电机每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输人的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。用单片机控制步进电机，控制信号为数字信号，不再需要数/ 模转换，具有快速启 / 停能力，可在一刹那间实现启动或停止，且步距角降低小，延时短，定位准确，精度高，可操作性强。电动机驱动电路就如图 3.14 示。图中采用的是H 型的开关驱动电路。当P3.0 为高电平时， Q5 导通，Q3，Q7 导通，电动机两端的

46、电压为 +5V，电动机正转；当P3.1 为高电平时， Q6 导通， Q4，Q8 导通，电动机两端的电压为 -5V ，电动机反转。点滴控制靠单片机检测滴速，得到一个反馈量，输出一定信号控制电机上升或下降调节滴斗的高度。图 3.14 电机驱动电路3.8 扩展的程序存储器51 系列单片机为外部程序存储器的扩展提供了专门的读指令控制信号PSEN，因此外部程序存储器形成了独立的空间。2764 是一种 +5V的 8KBUVEPROM存储器芯片，采用21兰州工业学院毕业论文HMOS工艺制成，标准存取时间为250ns， 27 是系列号， 64 和存储容量有关。引脚图如下图 3.15 所示；图 3.15 276

47、4 存储器芯片引脚图图中， 2764 的地址线 6 引脚角标为 NC，表示轮空不用；其它引脚功能分述如下：A0。地址输入线 A122764 的存储容量为8KB，故按照地址条数和存储容量的关系，共需13 条地址线，编号为 A12A0。 2764的地址线应和 MCS-51单片机的 P2 和 P0 相接，用于传送单片机送来的地址编码信号，其中 A12为最高位。数据线 O7 O0。O7 O0是双向数据总线， O7为最高位。在正常工作时， O7 O0用于传送 2764 中读出的数据或程序代码；在编程方式时用于传送需要写入的编程代码（即程序的机器码）。 控制线（ 3 条）。片选输入线 CE：该输入线用于控

48、制本芯片是否工作。若给 CE上加一个高电平，则本片不工作；若给 CE加上一个低电平，则选中本片工作。编程输入线 PGM：该数据线用于控制 2764 处于正常工作状态还是编码 / 校验状态。若给它输入一个 TTL 高电平，则 2764 处于正常工作状态；若给 PGM输入一个 50ms宽的负脉冲，则 2764 配合 VPP引脚上的 21V 高压可以处于编程状态。允许输出线 OE：OE也是一条由用户控制的输入线，若给 OE线上输入一个 TTL 高电平，则数据线 O7 O0处于高阻状态； 若给 OE线上输入一个 TTL 低电平，则 O7O0处于读出状态。22兰州工业学院毕业论文 其它引角线（ 4 条）

49、。VCC为+5V10%电源输入线， GND为直流地线。 VPP为编程电源输入线，当它接 +5V 时， 2764 处于正常工作状态；当 VPP接 21V 电压时， 2764 处于编程 / 校验状态。 NC为2764 的空线。2764 的内部结构如图3.16 所示。由图可见， 2764 采用双译码编程方式， A12 A0上的地址信号经X 和 Y 译码后，在 X 选择线和 Y 选择线上产生选择信号，选中存储阵列中相应地址的存储单元工作，并在控制电路的控制下对所选中的存储单元进行读操作（或编程写操作），从存储单元读出的8 位二进制信息经输出缓冲器输出到数据线O7O0 上。在编程方式下， O7 O0 上

50、的编程信息在控制电路的控制下写入存储阵列的相应存储单元 .图 3.16 2764的内部结构3.9 供电单元任何电气设备的使用均离不开供电系统, 在整个单片机系统设计中电源的设计是必须要考虑的。在本设计中由于系统所选用的单片机是8051 它的标准工作电压为 +5V，采集所用的发光二极管和光敏三极管等电路它们的工作电压都是+5V, 因此在本设计中采用单电源方案 , 单电源方案的优点是系统简单、工作可靠。此外由于设计到对步进电机的控制，还需加入一较高的电源电压以便增强电机的驱动能力。考虑到用电安全及设计方便等因素，将其设定在12V。因此我们须设计出一个能够提供+5V和 12V的电源。23兰州工业学院

51、毕业论文根据上述介绍设计，电源电路包括变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等模块组成，使用 LED进行电源工作状态指示。 LM78XX系列三端稳压 IC 来组成稳压电源所需的外围元件极少电路内部还有过流、 过热及调整管的保护电路， 使用起来可靠、 方便，而且价格便宜， 因此使用 LM7805稳压芯片进行 5V 的电源电路设计。具体的 5V 电源电路如下图 3.17 所示。图 3.17 5V 直流电源电路利用 7812 芯片做 +12V的直流电源，利用7912 芯片做 12 V 的直流电源，电路图如图 3.18 所示。图 3.18正负 12V 直流电源电路24兰州工业学院毕业论文第四章软件设计4

52、.1 控制系统的程序流程图在输液治疗的控制系统中，不仅是靠硬硬件电路路实现的，而是在硬件电路的基础上再联合软件程序来实现对输液速度和输液量的控制的。硬件电路在前面已做过介绍，下面将软件程序做以简单介绍。4.1.1 控制系统的主程序流程图在输液治疗的过程中，主要的程序有8031 和 8155 的初始化、 LED的显示和键盘的处理。则流程图如图4.1 所示。8031、 8155 的初始化显示一遍LED扫描键盘有键按下？求取键值键处理子程序图 4.1主程序流程图25兰州工业学院毕业论文4.1.2 控制系统的子程序流程图在此控制系统中，子程序主要指的是8031 的中断，主要有INT0 中断、 INT1 中断、T1 定时中断和 T0 计数中断。则它们的程序流程图分别如图4.2 所示。保护现场关中断驱动声光报警开中断恢复现场返回（ a） INT0 中断流程图保护现场关中断驱动 LED 发光软件延时开中断恢复现场返回（ b） INT1 中断流程图26兰州工业学院毕业论文保护现场、关中断R0=0?R0=200,读入T0R0=R0-1中断值重装下定时初值调速恢复现场、开中断返回（c） T1 定时中断流程图保护现场关中断计数加 1开中断恢复现场、返回d） T0 中断计数流程图图 4.