电气自动化毕业设计(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上课 程 设 计 报 告 题目 基于微机的静滴速度 自动控制系统设计 2015-2016 第二学期 专业班级 12级电气6班 姓 名 吕志超 学 号 5 指导教师 刘霞 教学单位 电子电气工程学院 2015年 7月2 日一 设计题目 基于单片机控制的输液安全报警系统二 课题背景上世纪90年代至今，国内外相关的专家积极探索，输液监控系统一直在不断改进。在国内： 09年张婉姣申请了一种输液监控报警器的专利：包括光源发射器、光源接收器、电源模块、控制器和报警电路，光源发射器和光源接收器要对应设置，光源接收器输出端连接到控制器的信号输入端，控制器的信号输出端连接到报警电路的信号

2、输入端1。该输液监控报警器在输液出现不正常时或瓶内液滴快要滴完的时候会进行声光报警。该输液监控报警器优点：结构简单、使用方便、报警准确率高等。缺点：功能较少。徐凤霞等人利用MCS-51系列单片机与电力线载波芯片结合其他软件、硬件开发出病区输液远程监控系统。刘世平等人研制的输液智能监控系统能够同时在病房和护士站发出声光报警，且在报警的同时自动停止输液。另外，在护士工作站可以显示该病床的输液的相关信息。在国外：在40世纪80年代就开始有研究。德国、韩国、美国、日本等发达国家都进行了输液监控系统的研究，目前对输液泵的研究有较大成就2。输液泵的功能齐全，操作方便，安全性高，但是价格比较昂贵。其应用在我

3、国国内医院鲜有应用。基于单片机的输液监控系统设计的课题研究，是为了在借鉴前人经验的基础之上，努力设计出性价比较高的输液监控系统。三 课程设计的内容系统硬件组成系统综合运用了单片机技术、光电传感技术、自动控制技术以及数字量显示技术，并以单片机为核心，实现液体点滴速度的自动监测和控制功能。系统以光电传感器及键盘为数据采集及数据输入电路，以数码管、声光报警电路及步进电机为输出电路。通过对液滴实施光电检查，可以准确的检测到点滴的实时速度，由单片机进行处理，如果滴速超过或低于预先所设定的流量和速度，单片机则会发出信号给终端控制器，由终端控制器来实施报警功能，并在LCD显示器上显示当前的静滴实时速度。该系

4、统的硬件组成框图如图1所示图 1 如图1所示。光电传感器电路装置包括光电传感器及光电耦合器电路，是系统的液面检测模块，光电传感器利用光电元件检测输液瓶中液体的位置，并通过光电耦合方法检测管道中是否有液体流动步进电机电路包括步进电机驱动器及三相步进电机，用以控制滴管的收缩，进而控制输液瓶中点滴的速度和流量；单片机系统主要完成对点滴速度数据的处理、显示和控制功能；报警装置包括三极管驱动和蜂鸣器电路，主要实现当静滴速度超限或低于正常值时系统的报警功能。步进电机控制电路设计利用光电传感器实时检测输液管是否有药液流动，而利用步进电机检测和控制静滴流动的速度。步进电机是将电脉冲信号转换为角位移或线位移的一

5、种特殊的电动机。当步进电机驱动电路接收到一个电脉冲信号时，它就驱动电机按特定的方向转动一个固定的角度，从而带动滴管的收缩，控制点滴的速度和流量.图 2 图2所示，电路利用步进电机的转速实时检测静滴的速度，为步进电机直接控制输液瓶静滴的速度提供保障。在电机上安一个连杆，连杆的一头接S1开关，每当步进电机旋转一周，S1开关即闭合一次，通过555振荡电路产生一个实时的脉冲信号，将该脉冲信号通过单片机的P32（外部中断INT0）引脚送给单片机，由单片机实时采集该脉冲信号的速度，在单位时间内观察计数值即可得到电机的转速，从而检测静滴流动的速度。利用单片机检测静滴的实时滴速，得到一个反馈量，输出一定信号驱

6、动步进电机，控制电动机的正转或反转，进而带动滴管的收缩，从而控制点滴的速度和流量。系统将静滴速度信号和输液瓶液体位置信号进行处理后，由相应的单片机I/O口输出控制信号来驱动电动机的正反转，从而进行静滴速度的精确控制。图 图 3如图3所示，采用的是H型步进电机正反转驱动电路。电路中，当单片机的I/O线P30为高电平时，三极管Q5、Q3和Q7均导通，电机两端的电压为+5V，步进电机正转，静滴速度增加；同理，当单片机的I/O线P31为高电平时，三极管Q6、Q4和Q8均导通，电动机两端的电压为5V，电动机反转，静滴速度减小.图3所示，采用的是H型步进电机正反转驱动电路。电路中，当单片机的I/O线P30

7、为高电平时，三极管Q5、Q3和Q7均导通，电机两端的电压为+5V，步进电机正转，静滴速度增加；同理，当单片机的I/O线P31为高电平时，三极管Q6、Q4和Q8均导通，电动机两端的电压为5V，电动机反转，静滴速度减小由于单片机的处理速度很快，因此该电路的步进电机正转反转时间间隔非常小，因此可以灵活方便的实现静滴速度的实时自动控制功能。3结束语利用液体点滴速度监控系统可以实现对多床位静滴进行远程、集中、分床监测，针对不同病人采取不同的输液速度而自动控制点滴流量，并在输液结束及出现异常情况时及时发出报警信号。静滴监测系统作为现代信息技术和卫生医疗技术相结合的产物，该系统的应用明显地提高了病人静滴检测

8、的效率和效果3，减轻了一线护士的工作强度，从长远来看是值得推广的一项用的先进技术。仅供参考附录一：1、三相步进电机2、接线图实例附录二：滴速检测电路 红外对管测量点滴速度。该方案的基本原理是在点滴地下的时候，液滴阻挡了信号的接收，产生高电平的脉冲信号，单片机在定时时间内检测脉冲数，再根据公式计算滴速。为了提高抗干扰能力，对管设置为一个接收，一个发出。红外对管尺寸小，价格便宜。电路也非常的简单，性能也很稳定，而且红外传感器已经在各行各业有了很多的应用，可靠性大大增加。所以此方案比较容易实现，而且简单，价格适当，性能稳定。以下为详细说明：红外线穿过对管间的间隙，由接收管接收。当没有水滴通过对管间隙

9、时，红外接收管会处于完全导通状态，输出的为低电平；当有水滴通过对管间隙的时候，红外接收管的导通能力会有不同程度地下降，其输出的不规则是正向脉冲；每一个水滴的通过都会产生一个这样的不规则的正向脉冲，脉冲数目是与水滴数目一一对应。这样由红外对管传感器所产生的正向脉冲会经过LM339比较器后，输入端是输入的不规则正向脉冲，就会整形为规则的正向脉冲，然后将该脉冲输出到单片机的中断口 INT0。 附件三：报警电路 报警电路的驱动端接于单片机P1.0脚，在输液前，根据病人的情况设定输液速度，当点滴的速度低于10滴/分或高于70滴/分的情况下，单片机会发出信号使P1.0输出高电平，将触发蜂鸣器报警装置，蜂鸣器会发出响声。如有人按报警按钮，P1.0也会输出高电平，触发蜂鸣器报警，以提醒医生和病人进行相关的应急措施，避免危险事故发生。如在10秒后仍然无人处理，则关闭输液器以保证病人安全。当液面低于一定值时也会使单片机产生中断触发报警。专心-专注-专业