2022年输液点滴速度检测仪设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用输液点滴速度检测仪设计摘 要随 着 科 学 技 术 的 飞 速 发 展 , 越 来 越 多 的 领 域 需 要 对 流 体 的 流 量 或 流 速 进 行 精 确 控 制 , 尤 其 是 在 医 疗 领 域 方 面 ； 例 如 , 临 床 上 应 根 据 药 物 和 患 者 情 况 不 同 配 以 适 当 的 输 液 速 度 ； 输 液 速 度 对 病 人 和 医 疗 人 员 来 说 都 是 至 关重 要 的 ； 不 适 当 的 输 液 速 度 会 给 病 人 带 来 危 险 , 仍 会 给 医 护 人 员 带 来 不

2、 必 要 的 麻 烦 , 因 此 用 一 个 输 液 控 制 仪 器 来 进 行 输 液 速 度 的 控 制 是 很 有 意 义 的；本文 介绍 的基 于单 片 机的 液体 点滴 速度 自 动检 测仪 的设 计是 以 ATMEL公司的 AT89C51 单片机 为核心,并与直射式光电传感器相结合的液体点滴测量系 统, 它 具 有 很 高的 应 用价 值 和 现 实 意义 , 运用 实 时 LED模 块 , 采纳 了 汇 编编 程 工 具 进 行 软 件 设 计 ； 系 统 设 计 充 分 考 虑 了 信 号 检 测 电 路 及 显 示 电 路 的 可 靠 性 与 稳 定 性 ； 该 测 量 仪

3、的 特 点 是 : 操 作 简 单 、 点 滴 速 度 测 量 稳 定 可 靠 、动态显示准时精确、成本低廉；本 文 首 先 介 绍 了 常 用 医 用 输 液 仪 器 的 分 类 和 现 状 以 及 未 来 医 用 输 液 仪 器 的 发 展 趋 势 ； 其 次 , 根 据 系 统 设 计 要 求 制 定 出 传 感 器 、 单 片 机 、 显 示 模 块 等 重 要 器 件 的 选 择 方 案 , 接 着 , 根 据 实 际 使 用 要 求 设 计 了 相 应 的 单 片 机 硬 件 系 统 , 该 系 统 能 够 实 现 数 据 采 集 、 液 体 点 滴 的 实 时 显 示 和 报 警

4、 等 功 能；最终,介绍了和系统硬件配套的软件设计过程；关键词 : 传感器,单片机,输液,点滴速度,LED 显示,计数名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用目 录名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 个人资料整理仅限学习使用第 3 页,共 30 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用前 言随着科学技术的进展,越来越多的领域需要对流体的流量或

5、流速进行精确掌握,如化 工领域里对微量化学元素的检测和分析常需精确掌握流量；医疗保健领域中药液的流量与 流速有时也要精确掌握；静脉输液是一种最常用的临床治疗方法,是护理专业的一项常用给药治疗技术；临床 上应依据药物和患者情形不同配以适当的输液速度；输液过快,可能会导致中毒 , 更严峻 时会导致水肿和心力衰竭；输液过慢就可能发生药量不够或无谓地延长输液时间,使治疗 受影响并给患者和护理工作增加不必要的负担；常规临床输液,普遍采纳挂瓶输液,并用 眼睛观看,依靠手动夹子来掌握输液速度,不易精确掌握输液速度,而且工作量大；目前医用输液仪器系统主要由以下几部分组成：微机系统、泵装置、检测装置、报警装置和

6、输入及显示装置；医用输液仪器可满意多种功能的需求,归纳起来,输液泵能够实现以下功能: 1可精确测量和掌握输液速度；2可精确测定和掌握输液量；3液流线性度好,不产生脉动；4能对气泡、空液、漏液、心率反常和输液管堵塞等反常情形进行报警,并自动切 断输液通路；目前在我国的大、中、小型医院及下属社区卫生院、诊所等医疗机构进行输液治疗,输液速度和输液量几乎全部都是不精确的；输液速度是护士通过转动输液器上的手动滑轮 来掌握液体流速的,输液量也是护士用只有两个标记的液体瓶倾倒后估量的；输液速度监 控等仪器设备没有被广泛采纳；这样不仅会影响预期治疗成效；而且对于一些对人体器官 作用敏锐需要严格掌握输液速度和输

7、液量的药物,由于个体差异机体耐受力不同,特殊是 在手术中、大手术后以及病情危重需要严格掌握输液速度和输液量的人群,会导致病情加 重,有的甚至危及生命；输液泵是解决输液速度的一种有效方法,采纳动力挤压输液,在 肯定时间内输液量是肯定的,但期间点滴速度并不匀称；而且机器成本和耗材成本太高,只适用于急救和重症情形；SJK型数字输液监控仪性能稳固,使用简便、易操作,但价格比较昂贵,应用较少；而在将来的医疗机构里,特殊是一些闻名的大型医院里,在给病人 输液时,对输液速度和输液量的数值的精确程度的要求会越来越高,因此就需要既有用又 廉价的输液检测新产品的显现；课题的任务是设计并实现一个基于单片机的液滴点滴

8、速度自动检测仪,检测外表具有 意外情形报警功能与液滴速度实时显示功能,本课题主要完成以下几方面的工作 : 1检测仪的整体方案设计；依据检测仪功能要求并且考虑产品的性价比,打算采纳单片机与红外传感器相结合；计；2 检测仪硬件设计；主要包括单片机芯片的选型、红外传感器的选型及电路的设3检测仪软件设计；主要包括显示、液滴检测程序设计和报警程序等；4检测仪的试验结果分析；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第一章 液体点滴速度检测仪的传感器设计与分析 1.1 红外传感器概述X射线1 ；人眼可见的波长

9、为红外线属于一种电磁射线,其特性等同于无线电或380nm-78mm,发射波长为 780nm-1mm的长射线称为红外线,红外线光电传感器,它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射,由同步回路选通电路而检测物体的有无,其物体不限于金属,对全部能反射光线的物体均可检测,而且检测距离可近可远,依据详细情形选择自己合适的传感器即可,图1-1 为不同波长的光的分布情形；图 1-1 光的波长分布图 1.1.1 直射式光电传感器 直射式光电传感器包括在结构上相互分别且光轴相对放置的发射器和接收器,发射器发出的光线直接进入接收器；当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时,光电开关就产生了开关信号；当检测物

10、体是不透亮时,直射式光电传感器是最牢靠的检测模 式；直射式光电传感器结构示意图如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1-2 直射式光电传感器结构示意图 1.1.2 直接反射式光电传感器直接反射式光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器,当有被检测物体经过时,将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器,于是光电开关就产生了开关信 号；当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时,直接反射式的光电开关是首选的检测模式；直接反射式光电传感器结构示意图如下：图 1-3 直接反射式光电传感器

11、结构示意图 1.1.3 槽式光电传感器槽式光电开关通常是标准的U字型结构其发射器和接收器分别位于U型槽的两边,并形成一个光轴,当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时,光电开关就产生了检测到的开关量信号；槽式光电开关比较安全牢靠,适合检测高速变化的信号,辨论透亮与半透亮物体,但槽间的距离一般比较小,不适合检测体积较大的物体；槽式光电开关传感器结构示意图 如下：图 1-4 槽式光电开关传感器结构示意图 1.1.4 反射板反射式光电传感器 反射板反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体,光电开关发射器发出的光线经 过反射板,反射回接收器,当被检测物体经过且完全阻断光线时,光电开关就产生了检测 开关信号；

12、反射板反射式光电传感器示意图如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1-5 反射板反射式光电传感器 1.2 传感器的设计 1.2.1 传感器的选用原就 传感器千差万别,即便对于相同种类的测定量也可采纳不同工作原理的传感器,因此 依据需要选用最相宜的传感器 5 ；现代传感器在原理与结构上千差万别,如何依据详细的测量目的、测量对象以及测量 环境合理地选用传感器,是在进行某个量的测量时第一要解决的问题；当传感器确定之 后,与之相配套的测量方法和测量电路也就可以确定了；测量结果的成败,在很大程

13、度上 取决于传感器挑选是否合理； 1.2.1.1 依据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行一个详细的测量工作,第一要考虑采纳何种原理的传感器,这需要分析多方面 的因素之后才能确定；由于,即使是测量同一个物理量,也有多种原理的传感器可供选 用,哪一种原理的传感器更为合适,就需要依据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以 下一些详细问题：测量距离的大小；被测量位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式 仍是非接触式；信号的引出方法,有线或是无线测量；传感器的来源,国产仍是进口,价 格能否承担,仍是自行研制；在考虑上述问题之后,就能确定选用何种类型的传感器,然 后再考虑传感器的详细性能指标； 1.

14、2.1.2 输入光波长的挑选 通常,在光电传感器的使用范畴内,可见光的影响是无处不在的；因此要留意光电开 关发射器与光电开关接收器的波长敏锐范畴；假如接收器可接收的光的波长范畴很宽,与 被测量无关的外界光信号也简洁混入 . 也会被放大系统放大,影响测量精度；因此挑选光 电传感器的时候,要求传感器本身应具有正确波长使用范畴,尽量削减外界信号的干扰,假如传感器对可见光特别的敏锐,可以将传感器系统与可见光隔离,防止其受到外界影 响； 1.2.1.3 频率响应特性 传感器的频率响应特性打算了被测量的频率范畴,必需在答应频率范畴内保持不失真 的测量条件,实际上传感器的响应总会有肯定推迟,期望推迟时间越短

15、越好；传感器的频 率响应高,可测的信号频率范畴就宽,频率低的传感器可测信号的频率较低,在动态测量名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用中,应依据实际信号的特点来确定所需传感器的频率响应特性,以免产生过大的误差,因 为液滴下落的速度很慢,要求传感器频率很低即可,所以一般的光电传感器都可以满意此 项要求； 1.2.1.4 稳固性 传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的才能被称为稳固性；影响传感器长期稳 定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境；因此,要使传感器具有良好 的稳固性,传感

16、器必需要有较强的环境适应才能；在挑选传感器之前,应对其使用环境进 行调查,并依据详细的使用环境挑选合适的传感器,液体点滴速度测量装置的使用环境非 常好,此项要求很简洁得到满意； 1.2.1.5 精度精度是传感器的一个重要的性能指标. 它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节；传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满意整个测量系统的 精度要求就可以,不必选地过高；这样就可以在满意同一测量目的的诸多传感器中挑选比 较廉价和简洁的传感器； 1.2.2 传感器的选用 在此次设计中,对于测量液滴的滴数来说,可以选用多个传感器；依据传感器的特性 分析得出,红外传感器是比较好的挑选；在红

17、外传感器中,又分很多种；所以需要选用一 个正确的方案；方案一,采纳液位传感器来检测；将一液位传感器置于受液瓶中,依据液位传感器感 受到的液位起伏来检测是否有点滴落下；方案二,采纳红外对管实现,依据光敏三极管接收到的光强的强弱变化,从而使光敏 三极管产生电流,经整合形成高低电平进行输出,通过对高低电平的变化来判定是否有液 滴地下；方案三,采纳光纤传感器,将光线传感器固定于滴斗外侧；当有液滴落下时,光纤传 感器感知滴斗壁是否产生特定抖动,从而判定是否有液滴落下；综合分析,方案一将传感器置于液体中,不行取；同时由于相邻两次液位差距很小,会引入较大的测量误差；方案三采纳光纤传感器,测量精度较高,但是光

18、纤传感器的成本 很高；方案二成本低,电路简洁,且不受可见光的干扰,稳固性好,测量相邻点滴下落时 间间隔即可确定点滴速度；因此采纳方案二； 1.3 传感器的几何光学分析 传感器几何光学分析主要说明红外发光二极管与光敏三极管的各种不同安装位置,对 检测结果的不同影响,假如安装位置不合理,会导致检测失败,从而不能够达到检测输液 速度的目的；通过分析红外发光二极管与光敏三极管中心线与水滴下落过程中的相对位置 关系,得出水地下落过程中,红外发光二极管与光敏三极管牢靠的检测位置；依据主要药 液的折射率的范畴,这里选用的折射率的平均值为 1.40 12 ；此次设计中,传感器是由一个光电耦合系统组成,这个系统

19、主要由一个发光二极管和 一个光敏三极管构成；通过光敏三极管对光的强弱感应,进行电流的变化,电流经整流后名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用由CD4093整合成电平信号进行输出； 1.4 本章小结 本章主要介绍了红外传感器的分类、各种红外传感器的结构、选用、各种分析等；同 时在传感器的挑选方面,进行了多种方案的提出、挑选、与比较,最终确定了在本次设计 中使用由光敏器件构成的传感器；其次章 硬件设计 2.1 系统总体设计 系统原理框图如图 2-1 示：传感器检测 信号整形AT89C51 报警数码

20、管显示 数据处理图 2-1 系统设计框图 点滴速度检测仪以 AT89C51单片机为核心,由数码管电路、传感器检测电路、限速报 警电路等部分组成；传感器检测电路发出柔弱的电信号,经过信号调理电路的放大整形处 理,转变成单片机能够接收的电信号,通过单片机的定时计数掌握,经过数据的运算处理 送数码管显示模块显示,实时显示当前液滴数,可实现实时更新一次当前输液速度值；当 液体点滴速度超过所设定的极限速度时限速报警电路发出报警信号,提示医护人员目前的 输液状况反常；检测仪工作过程 第一: 接通电源,发光二极管开头点亮 其次：液滴通过传感器,传感器工作,进行信号输出；第三：信号进入单片机,单片机进行内部计

21、数,同时储备；第四：将计数后的结果送至数码管进行动态显示；第五：可以预先设定输液速度的上限值与下限值,当前显示的输液速度高于上限值或名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用低于下限值时,可以自动发出报警信号,提示医护人员；第六：关闭电源,停止检测； 2.2 传感器滴数检测电路 传感器滴数检测电路主要由发光二极管和光敏三极管组成的一对发射、接收管的电路 组成,如图 2-2 示；无液滴低落下时,接收管接收到的光强较强；有液滴低落下时,下落 中的水滴对红外光有较强的漫反射、吸取及肯定的散射作用,导致接

22、收光强的较大转变；接收管接收到的信号经整形后,送至单片机的计数器 滴落；图 2-2 给出了传感器滴数检测电路的电路图；T0,据此就可以正确地检测出液滴的图 2-2 传感器检测电路 2.3 发射器与接收器 选用砷化镓红外发光二极管与硅光敏三极管,构成直射式光电传感器；主要应用于光 电输入机及光电读出装置的光源,也可应用于光电掌握自动掌握及光电耦合的红外光源,结构上采纳环氧树脂全包封,工作温度适用于-40 -85 8 ； 2.3.1 红外发光二极管 砷化镓红外发光二极管主要用于光电输入机及光电读出装置的光源,光电掌握以及光 电耦合的红外光源,采纳环氧树脂全包封 8 ；红外发光二极管的特性曲线：在这

23、里介绍红外发光二极管的特性曲线,是用来确定二 极管正常工作时的正向电压,发光波长,工作电流的；正向伏安特性取向和发射光谱分布 曲线如图 2-3 示；图 2-3 中,左图为正向伏安特性曲线,右图为发射光谱特性曲线；左图中,可以看出,正向电压小于1V时,正向电流几乎不变化,等于零；当正向电压大于 1V时,电流随着电压的增大显著变化；红外发光二极管正常工作时,正向电压大约为 1.3V；在右图中,依据曲线可以看出,当红外发光二极管的发光波长为 0.94 m时,相对发 光强度达到顶峰值,因此抱负光敏三极管对入射光波长的敏锐响应程度也应当在 0.94 m附 近时挑选光敏三极管的重要依据；名师归纳总结 -

24、- - - - - -第 10 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 2-3 发光二极管特性曲线图 2.3.2 光敏三极管光敏三极管由三个引脚组成,如图2-4 示,包括 1脚发射极, 2脚基极, 3脚集电极；图 2-4 光敏三极管硅光敏三极管用于近红外光探测器,以及光耦合,特性识别,过程掌握等方面；用陶瓷底座环氧封装；上面分析到光敏三极管的抱负响应波长应为0.94 m；真样才能让设计达到抱负的成效；光敏三极管简洁受外界环境因素的影响；当光线增强时,光电流也随之增 强；当环境温度上升时,光电流也随之变强了,从而可见,光敏三极管简洁受外界环

25、境因素的影响,特殊是光线和温度的影响；在设计过程中是个不行忽视的因素；对外界环境因 素的考虑要谨慎,否就一点小的马虎就会影响设计的结果和成效； 2.4 电路参数的运算 在图 2-2中,当液滴地落在二极管与硅光敏三极管之间时,硅光敏三极管被液滴遮挡不能接受到红外光,因此硅光敏三极管截止,三极管9014导通,输出端产生低电平信号,当红外发光二极管与硅光敏三极管之间没有液滴滴下时,红外发光二极管发出的光能够被硅光敏三极管接收,因此硅光敏三极管导通,三极管 9014截止,输出端产生高电平信号,产生的高低电平信号经过 CD4093整形变成标准的高低电平信号送入单片机进行计数,单片机的另外一个定时 / 计

26、数器进行定时,进过肯定的程序算法实现了对液体点滴速度的检测；如图 2-2示,红外发光二极管选定后,红外发光二极管的正向压降最大正向电流确定名师归纳总结 了,因此依据电源电压,可以算出电阻, 如式2-1 ； 2-1）第 11 页,共 30 页式中：电源电压- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用：正向压降 ：最大正向电流当光敏三极管选定后,三极管的集电极与发射极间的饱和电压、集电极电流为已知参数,通过式 2-2 可以求得； 2-2）式中：电源电压：光敏三极管集电极与发射极间的饱和电压：光敏三极管集电极电流当三极管 9014选定后,依据

27、式 23可以求得； 2-3）式中：电源电压：9014集电极与发射极间的饱和电压：9014集电极电流依据选定的三极管 9014,可以用式 24求得； 2-4）式中：9014基极 - 发射极饱和压降：9014电流放大倍数额定值：9014集电极电流由此来设计传感器的检测电路 2.5 单片机的挑选 2.5.1 现有主流单片机的概述, 以上为传感器检测电路的设计；MCS- 51系列单片机是 Intel公司在 20世纪 80岁月初研制出来的,很快就在全世界得到广泛的推广应用；十多年来,MCS-51系列单片机无论在教案、工业掌握、仪器外表、信息通信,仍是在交通、航运、家用电气领域,都取得了大量的应用成果；I

28、ntel公司虽然已经把精力集中在运算机的 CPU生产上,而慢慢舍弃了微掌握器的生产；但是,以 MCS-51技术核心为主导的微掌握器技术已被ATMEL , PHILIPS等公司所继承,并且在原有基础上又进行了新的开发,从而产生了和 MCS-51兼容而功能更加强劲的微掌握器系列；ATMEL公司所生产的 89系列单片机就是基于 Intel公司 MCS-51系列而研制的并与 MCS-51兼容的微掌握器系列；ATMEL 公司是美国在 20世纪 80岁月中期成立并进展起来的半导体公司；该公司的技术优势在于 Flash储备器技术和高质高牢靠性生产技术；随着业务的进展,在 20世纪 90岁月初, ATMEL

29、公司一跃成为全球最大的EEPROM供应商； 1994年为了介入单片机市场,名师归纳总结 ATMEL 公司以 EEPROM技术和 Intel的80C31单片机核心技术进行交换,从而取得80C31核第 12 页,共 30 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用的使用权； ATMEL公司把自身的先进 Flash 储备技术和 80C31核相结合,从而生产出了 Flash 单片机 AT 89C51系列；这是一种内部含 Flash 储备器的特殊单片机；由于它内部含有大容量的 Flash储备器,所以,在产品开发及生产便携式商品、手提式仪器等方

30、面有着特别广泛的应用,也是目前取代传统的MCS-51系列单片机的主流单片机之一；该芯片不仅具有MCS51系列单片机的全部特性,而且片内集成有 4K字节的 Flash 储备器；其价格低、引脚便利,是目前性能价格比较高的现用主流单片机芯片之一； 2.5.2 单片机的选用本检测仪在数据处理上速度要求不是很高,8位机即可；单片机采纳美国ATMEL公司生产的 AT89C51单片机； AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程 / 擦除只读储备器 FPEROM-Flash Programmable and Eraseable Read Only Memory）的8位CMOS微控 制器,使

31、用高密度、非易失储备技术制造,并且与 80C51引脚和指令系统完全兼容 3 ； 2.5.2.1 主要性能 5 ：1）与MCS-51 微掌握器产品系列兼容；2）片内有 4KB可在线重复编程的快闪擦写储备器 3）储备数据储存时间为 10年 4）宽工作电压范畴： Vcc可为 2.7V到6V 5）全静态工作：可从 0Hz至16MHz 6）程序储备器具有 3级加密爱护 7）128*8位内部 RAM 8）32条可编程 I/O 线 9）两个 16位定时器 / 计数器 10）中断结构具有 5个中断源和 2个优先级 11）可编程全双工串行通道 是一个 8位漏极开路双向输入输出端口,当拜访外部数据时,它是地址总线

32、 口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口 准双向并行 I/O 口,当拜访外部程序储备器时,它是高 8位地址；外部不扩展而单片应用时,就作一般双向 I O口用；每一个引脚可以推动 4个LSTL负载；P1: P1 口P1.0 P1.7口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口 准双向并行 I/O 口,其输出可以推动 4个LSTTL负载；仅供用户作为输入输出用的端口；P3: P3 口P3.0 P3.7口是具有内部提升电路的双向I/0 端口 准双向并行 I/O 口,它仍供应特殊功能,包括串行通信、外部中断掌握、计时计数掌握及外部随机储备器内容的 读取或写入掌握等功能；其特殊功能引脚安排如下：P3.0

33、RXD 串行通信输入；P3.1 TXD 串行通信输出；P3.2 INT0 外部中断 0 输入,低电平有效；P3.3 INT1 外部中断 1 输入,低电平有效；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用P3.4 T0 计数器 0 外部大事计数输入端；P3.5 T1 计数器 1 外部大事计数输入端；P3.6 WR 外部随机储备器的写选通,低电平有效；P3.7 RD 外部随机储备器的读选通,低电平有效；XTAL1: 接外部晶振的一个引脚；在单片机内部,它是一个法相放大器输入端,这个放大器构成了片内振荡

34、器；它采纳外部振荡器时,此引脚应当接地；GND：电源接地端；此次设计中,用单片机实现的是一个计数储备功能；主要应用的计数器是其内部的定时器 / 计数器；单片机的定时器/ 计数采纳增量式计数；也就是说,当运行于定时器方式时,每隔一个机器周期定时器自动加一；当运行于计数器方式时,每当引脚显现下跳沿,计数器自动加 1. 无论是作定时器仍是计数器,当 T0或T1加满回零后,定时器回零标志置 1；而当答应中断时,TF可以申请中断进而在中断服务中作相应的操作；TF也可以用程序 判肯定时到或计数满的标志位 13 ； 2.6 显示部分设计与分析 显示技术是传递信息的技术,显示器件是显示技术的基础；几十年来的进

35、展,显示器件已成为一个大家庭；利用不同的电光原理,具有不同的结构特点,适应不同环境和条件 的各种显示器件构成一个大家庭；显示器在仪器外表、手持设备、电话系列、家用电器、运动耗材、医疗保健仪器等电子产品中得到了充分广泛的应用；同时对显示器的要求要显示清楚、直观、精确；此次设计的显示部分可有多种方法实现,可以用液晶显示,可以用数码显示,仍可以 用荧光管显示；但是考虑到此次设计的标准何和可实现性；对于液晶显示器来说,费用相比较高,虽然实现与操作便利,但是考虑到费用,相比液晶显示器和荧光管显示器来说,数码管显示是比较抱负的挑选； 2.6.1 数码管的选用与特性分析 数码管按段数分为七段数码管和八段数码

36、管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元 的数码管；共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到 +5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平常,相应字段就点亮；当某一字段的阴极为高电平常,相应字段就不亮；共阴数码管是指将全部发光二极管的阴极接 到一起形成公共阴极 COM的数码管；共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平常,相应字段就点亮；当某一字段的阳极 为低电平常,相应字段就不亮；在此次设计中,使用的是共阴极七段数码管；是由于计数 的值全位整数,没有小数 22 ；点亮 LED显示器有静态和动态两种方法；所谓静态显示,就是显示某一字符时,

37、相应的发光二极管恒定的导通和截至,这种方式,每一位显示都需要一个 用硬件较多,一般仅用于显示器位数较少的场合；8位输出口掌握,占所谓动态显示,就是一位一位地轮番点亮各位显示器；对每一位显示器而言,每隔一段时间点亮一次；显示位的亮度既跟导通电流有关,也和点亮时间与间隔时间的比例有名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用关；动态显示器因其硬件成本较低,多数显示经经常采纳；下图为七段数码管内部结构与引脚图：图 2-6 七段数码管内部结构与引脚图数码管使用条件： 1）段及小数点上加限流电阻；2）使用电

38、压：段：依据发光颜色打算； 小数点：依据发光颜色打算；3）使用电流：静态：总电流 80mA每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA峰值电流 100mA；上面这个只是七段数码管引脚图,其中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样的；数码管选用好后,将与其他硬件连接以完成一个抱负的动态显示系统；然而,每个数码管都需要 6 个段码扫描端和2 两个位码扫描端；但是单片机上输出口只有有限的几个可以使用,难以满意数码管的多输入 DIR为方向掌握端；本次设计采纳的是 A端输入, B端输出的功能 2.6.3 74 LS06 分析与使用74LS06 为集电极开路输出的六组反相驱动器,其主要电特性的典型值如下表所示

39、：表 2-1 74LS06 电气特性名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 74LS06 功能表如下表所示：个人资料整理仅限学习使用表 2-2 74LS06 功能表74LS06规律原理图如下图所示：图 2-8 74LS06 规律原理图从图中可以看出：引出端符号 A1A6 为输入端, Y1Y6 为输出端； 2.7 硬件设计总原理图和 PCB 图图 2-9 电路原理图名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 2-10 P

40、CB 设计图 2.8 本章小结 本章主要介绍了本次设计的硬件设计部分；包括硬件的组成搭建设计、各个硬件的结构介绍如 AT89C51、光敏三极管、 LED数码显示管等；应用Protel软件画出了原理图,并且画出了 PCB图；第三章 软件的设计 3.1 软件设计概述 良好的设计方案可以削减软件设计的工作量,提高软件的通用性,扩展性和可读性；本系统的设计方案和步骤如下 8 : 1）依据需求依据系统的功能要求,逐级划分模块；2）明确各模块之间的数据流传递关系,力求数据传递少,以增强各模块的独立性,便于软件调试； 依据开发式软件设计结构,将各模块有机的结合起来,即成一个较完善的系统；运算机是依据程序一条

41、条依次执行指令而工作的,依据详细的需要挑选合适的设计语 言,对完成设计任务,设计质量,设计速度至关重要；程序设计语言有三种 : 机器语言,汇编语言和高级语言；机器语言是运算机唯独能“ 懂” 的语言,用汇编和高级语言编写的程序 称为源程序 最终都必需翻译成机器语言的程序 称为目标程序运算机才能看“ 懂” 然后逐一执行；但是机器语言是一种用二进制数0、1组成的代码,人们不简洁辨识、记忆、而且很简洁出错,出错后查错任务更加艰难,所以很难用它来进行程序设计；在此次设计中,选用的是汇编语言,相比高级语言,汇编语言存在诸多弊端,比如没 有关键字及运算函数的功能、程序过于冗长等；尽管相比高级语言如 C语言等,较汇编语 言相比有很多的优点,但汇编有其自身的特点和特长,在编制程序的工作量不大、规模较 小,一般不需要移植的运算机系统的情形下,使用汇编语言也特别的便利,而且高级语言 源程序要通过预存于运算机储备器内的编译程序或说明程序才能翻译成机器语言,而储备 器较小的运算机系统容纳不下,因此无法配用这些工具程序,但是汇编语言可以直接翻译名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用成机器语言,然后再由运