毕业设计（论文）-基于单片机的智能化液体点滴速度监测与控制装置设计【毕业论文】.doc

毕业设计（论文） 基于单片机的智能化液体点滴速度监测与控制装置设计 摘要 目前大小医院中所使用的静脉输液器都是悬挂一定高度才能输液，输液速度难以准确限制，这对特护病人和对输液速度有较严格的病人是不方便的。目前的输液监控报警器笨重、体积大、价格太高，增加医院和病人的费用。所以如果有液体点滴速度监控装置，必将深受医务人员和病人的欢迎。因为它有许多的优点，如：可以用按键准确控制速度，可以报警，设备结构简单，费用低等。所以对液体点滴速度监控的研究十分有意义。 利用单片机设计并制作一个智能化的液体点滴速度监测与控制装置。该装置由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成。应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理，利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度。点滴速度可用键盘来设定，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围在10%1滴左右。从改变设定值起到点滴速度基本稳定整个过程的调整时间小于3分钟。同时在水到达警戒线以下时能发出报警信号。 该系统是以单片机89C52为核心，采用了步进电机控制装置、红外光电传感滴速检测装置和通过单片机扫描测量、采用PID控制算法控制直流电机传动装置来实现一个点滴速度自动控制系统。还扩充了掉点数据存储，实施远距离两线制多机通信、语音报警、系统开机自检、回血报警等功能，增强了系统的实用性。而且由于采用红外光电传感和电容传感配合单片机及可编程逻辑器件，速递测量和控制精度高。整体结构设计合理，运行稳定。主机从机间采用自动检测多路访问协议，很好的解决了多机共用一根通讯线的比特流碰撞问题。 关键字：点滴速度，红外传感，步进电动机，52单片机目录 1 单片机89C52概述 1 1.1 AT89C52单片机 1 1.1.1 89C52输入/输出引脚简介 1 1.1.2 89C52的存储器配置 3 1.1.3 电可擦除可编程只读存储器（E2PROM） 3 2 方案 4 2.1 方案比较，设计与论证 4 2.1.1控制方案比较 4 2.1.2 液滴检测方案比较 4 2.1.3 点滴速度控制方案 5 2.1.4 储液液面检测方案 7 2.1.5 通信方案比较 7 2.1.6 主从机网络通讯构建方案 8 3 理论分析 9 3.1 PID控制算法 9 4 系统设计 10 4.1 主站部分 10 4.1.1 主站键盘和显示部分 10 4.1.2 电源设计 12 4.1.3 主站软件流程 12 4.2 从站部分 13 4.2.1 点滴检测 13 4.2.2 点滴速度控制模块 14 4.2.3 步进电机的驱动 15 4.2.4 警戒检测 15 4.2.5 传感及测量电路 16 4.2.6 数字滤波 18 4.2.7 掉电数据存储 18 4.2.8 从站软件流程 18 4.3 通信部分 19 4.3.1 主从机网络通讯方案 20 4.3.2 通信方案的选择和硬件结构 20 4.3.3 通信报文协议 21 5 调试 22 5.1 硬件调试 22 5.2 软件调试 22 5.3 软硬综合调试 22 6 总结 23 感谢 24 附录一：参考文献 25 附录二：程序清单 26 1 单片机89C52概述 本设计主要针对AT89C52单片机芯片来设计的。AT89C52单片机芯利用设计并制作一个智能化的液体点滴速度监测与控制装置。该装置由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成。应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理，利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度。点滴速度可用键盘来设定，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围在10% 1滴左右。从改变设定值起到点滴速度基本稳定整个过程的调整时间小于3分钟。同时在水到达警戒线以下时能发出报警信号。 1.1 AT89C52单片机 AT89单片机系列是世界上著名的半导体公司之一的美国ATMEL公司生产的。ATMEL89C系列单片机可分为低档型、标准型和高档型三类。 89C52单片机是由微处理器（含运算器和控制器）、存储器、I/O接口以及特殊功能寄存器等构成，作为89C52单片机核心部分的微处理器是一个8位的高性能中央处理器（CPU）。它的作用是读入并分析每条指令，根据各指令的功能控制单片机的各功能部件执行指定的运算或操作，它主要由运算器和控制器两部分构成。 89C52单片机主要由以下几部分组成：（1）CPU系统： 8位CPU，含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑；（2）存储器系统：4K字节的程序存储器（ROM/EPTOM/FLASH，可外扩64K）；256字节的数据存储器（RAM，可再外扩64K）；特殊功能寄存器SFR；（3）I/O口和其他功能单元：4个并行I/O口；2个1