液体点滴速度监控装置
液体点滴速度监控装置
摘 要:本系统设计是以单片机89C51为核心，以键盘及红外传感器为输入系统，以数码管、声光报警电路及步进电机为输出系统的智能化输液控制及监测系统。键盘系统为独立式按键系统，红外传感器的功能为检测点滴的滴下及控制报警电路。步进电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，这样就可以自如控制吊瓶的上、下缓移可以达到智能控制的目的。
关键词：点滴速度监控 模糊控制(Fuzzy Control) 多机通信 MiniOS
引言：智能化、人性化是现代仪器设备的一个发展趋势，本系统专为各大、中型医院量身定制，护土可以减少与病人的直接接触，而只需通过护土室的主机来实时监控各输液室的输液状况，系统拓扑采用主从模式，便于扩容及升级维护。
1.课题分析
本题涉及医用，任何与瓶中液体有接触的设计方案都是不可行的，所有探测器、传感器只能固定于瓶的外壁。具体可分以下模块进行讨论：
(1)点滴速度监控：这要求系统能够正确的探测下落的点滴数。通过红外对管检测一定时间内的滴下的点滴数来确定。
(2)液位的探测：可用红外、超声、液位传感等，通过检测相应的感应变量来判断液位。
(3)在规定时间内通过调整滴斗的高度来改变点滴速度是本题的一个难点所在，其具体软件算法可以通过模糊控制、PID 、二分法等设计思想来实现。
(4)网络通信功能：主站可以实时监控多个从站的工作状况并可进行相应的设置，故涉及到多机通信及相关的通信协议(Protocol)。
综上分析，主、从站的系统框图如下示：
图1 从站系统框图
图2 主站系统框图
MCU1
(主机) UART
通信接口 从站1 从站2 从站3 从站16
……
键盘显示
声光报警 语音
从站MCU
(unsp061A)
wdog-en 键盘显示 液位探测 点滴速度检 测 电机驱动 声光报警 UART 通信
到主机
其它异常报警
图3 主、从站网络拓扑图
2. 方案设计及论证
2.1设计任务
根据题目的基本要求，设计任务主要完成
2.1.1数据采集方案的选择
数据采集一般可以采用以下几种方案：
①使用发光二极管和光敏三极管组合
②使用红外发光二极管和接受管组合。
③利用激光。通过对比，在这次设计中由于是近距离探测，故采用方案②来完成数据采集。由于红外光波长比可见光长，因此受可见光的影响较小。同时红外系统还具有以下优点：尺寸小、质量轻，能有效的抗可见光波段的伪装，对辅助装置要求最少，对人眼无伤害。当然红外光也有一定的缺点，如大气、潮湿的天气、雾和云对它有衰减作用，所以只适用于室内通信。在现代生活中，人们为了更方便的使用红外光这种有效的媒质，利用红外光做出了很多器件，发射式光电检测器就是其中的一种器件，它具体积小、灵敏度高、线性好等特点，外围电路简单，安装起来方便，电源要求不高。用它作为近距离传感器是最理想的，电路设计简单、性能稳定可靠。
2.1.2键盘方案的选择
方案一 采用矩阵式键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O 口数目，缺点为电路复杂且会加大编程难度。
方案二 采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O 接口线,每个I/O 口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O 口数目较多，优点为电路设计简单，且编程极其容易。
综合考虑两种方案及题目要求，方案一需要８个I/O 口，方案二需要１１个I/O 口，由于系统资源足够用，故采用方案二。
2.1.3电机系统方案的选择
方案一 采用单片机和A/D 转换构成系统，控制普通电机的步数和旋转方向，可以考虑达林管组成的H 型PWM 电路。用单片机控制达林管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速，减小因惯性，速度，步距角过大而引起的调整误差，达到改变点滴高度的要求，缺点是控制信号为模拟信号，需要将单片机输出的序列脉冲转换，延长了控制的时间，并且步距角为90O ，满足不了控制误差范围为设定值±10%±1滴的要求。
方案二 用单片机控制步进电机，控制信号为数字信号，不在需要数/模转换；具有快速启/停能力，可在一刹那间实现启动或停止，且步距角降低到7.5?，延时短，定位准确，精度高，可操作性强。
综合考虑题目要求，一方面调节的步长尽可能的小，定位要好；另一方面如果停止信号到来，滑轮能够快速停止，并且力矩足够大，确保吊瓶不下滑。通过对比，利用步进电机可以自如控制吊瓶的上、下缓移，完全满足题目的要求，因此采用方案二。 主站
从站1 从站2 从站3 从站16
…… Tx
Rx
2.1.4计算点滴速度的方案选择
在一定时间内点滴的滴数（即点滴的速度）是单片机通过红外传感器测得的脉冲信号计数获得的，但怎样计算点滴速度以满足在3分钟内实现电机对点滴速度的控制是必须考虑的问题
方案一根据一定时间T（如30秒）内滴下的点滴的滴数n计算点滴的速，计算公式为：Tv = 60n（滴/分）。根据此方案，若选取的计数时间T较短，以10秒为例，如检测系统误差为1滴，则算得的速度误差为6滴，此时假设点滴的实际速度为30滴/分，而计算速度为36滴/分，误差为30%，大于题目要求的误差范围10% ± 1滴。若选取的时间计数T较长，则系统达到稳定的时间太长。
方案二根据一定滴数N滴下所经过的时间t 计算点滴的速度，计算公式为tv = 60N （滴/分）。此方案的误差与系统计算的时间精度有关，通过调整计算的时间精度可以改进计算误差，达到题目所要求的误差范围。
通过比较论证，作者选用方案二。
2.2系统各模块设计方案
2.2.1点滴检测
方案一：采用压力传感器来实现。在受液瓶下加一压力传感器，通过感知其压力大小来判断是否有液滴落下。
方案二：采用液位传感器来检测。将一液位传感器置于受液瓶中，根据液位传感器感受到的液位起伏来检测是否有点滴落下。
方案三: 采用红外对管实现，根据接收到的光强的强弱判断是否有液滴滴下。
方案四：采用光纤传感器，将光纤传感器固定于滴斗外侧。当有液滴滴下时，光纤传感器感知滴斗壁是否产生特定抖动，而判定有无液滴落下。
考查上述各种方案，液滴的质量约0.05g，目前精度较高的压力传感器其灵敏度仅0.1g，故此方案目前无法检测。方案二将传感器置于液体中，不可取，同时由于相邻两次液位差距很小，会引入较大的测量误差。方案四采用光纤传感器，测量精度较高，但是光纤传感器的成本很高。方案三成本低，电路简单，且不受可见光的干扰，稳定性好，因此采用方案三作为点滴检测方案。测量相邻点滴下落的时间间隔即可确定点滴速度。
2.2.2液位检测
方案一：同点滴检测模块，采用红外对管实现，根据接收管接收到的光强大小来判断液位是否到达警戒线。
方案二：利用超声回波检测技术，利用超声波在不同物质、不同密度内传播速度不同的原理，通过检测超声波发射后的回波时间来检测超声波穿过物质的结构，利用MCU
定时控制超声波的发射，利用中断接收检测到的回波，然后经MCU的数据处理获得需要的数据。此系统中，可预先测定液位到达警戒线时的回波时间，然后将每次测量结果与此进行比较，便可得知是否到达警戒液位。
经比较，方案一器件简单，软、硬件也都相对较容易实现，方案二理论成熟，但由于超声波探测不可避免的存在一个盲区，盲区的大小与相应的MCU外理速度相关，在对精度要求较高的场合还需加入温度补偿模块及相应的软件算法以改善超声探测随环境温度的变化所产生的变化。考虑到软、硬件的复杂程度及要求的测量精度，采用方案一作为液位的检测方案。
2.2.3电机的选择
方案一：采用直流电机。
方案二：采用步进电机，在较为精确的定位性能方面十分优越。
方案三：采用伺服电机，在高起动转矩、大转矩、低惯量的系统中经常使用。
由于直流电机上电即转动，掉电后惯性较大，停机时还会转动一定角度后才可停下来。转矩小、无抱死功能，如果要求准确停在一个位置，其闭环算法较复杂。步进电机转矩相对直流电机大，价格也较昂贵，且要求有控制时序，控制精度较高，适用于较精确的测量中。方案三的伺服电机，机械特性较好、输出功率较大、起动转矩大、驱动电路简单、正反转的控制较容易、且具有抱死功能(未上电时电机的转矩非常大)。考虑到上述各种电机的特点，选用伺服电机作为电机的方案。
2.2.4电机驱动模块
方案一：利用继电器的打开和闭合，控制电机的转速和转向，从而带动输入液瓶的上升和下降。
方案二：采用由VMOSFET管组成的H型电路来控制电机，此方式可以充分利用电源电压，有效的提高了输出功率，通过输入的脉冲信号控制电机的正反转，带动输入液瓶的上升和下降。
以上两种方案中，方案一用继电器来控制直流电机是典型的弱电控制强电的方法。电路规模小，功耗小，但是继电器反应时间较长，不符合精确控制的目的。方案二采用H 桥式电路有效提高了电源的利用率，使得起吊效率得到较大提高，同时采用的VMOSFET 管具有低导通电阻及良好的开关特性。综合考虑，决定采用方案二。
2.2.5语音模块
方案一：利用专用语音处理芯片MSM6588/6588l等，这类芯片可以将语音数据烧录入芯片，然后根据语音的相应索引号进行播放。
方案二：利用凌阳单片机自带的语音功能。凌阳单片机内嵌有32K的FLASH ROM，有自己的语音编、解码方式，最大可以容纳数分钟的语音资源，另外还有双通道10位DAC方式的音频输出功能。
考虑以上两种方案，方案一需外接语音芯片，及相关的微音放大器、AGC电路、滤波器、差动功率放大器等基本功能电路，所需外围元件较多，通用性较差且不便于系统的升级。而方案二只需外接一个扬声器即可实现凌阳特色的语音输出，无需设计硬件电路，其语音库的修改也较单独的语音芯片方便，故采用方案二作为系统的语音方案。
2.3系统框图及工作原理
图2-1 给出了系统组成方框图。通过键盘输入模块输入预置的点滴速度并将数据信息传送给单片机。系统进入调整方式一（电机为主，等待中断）调整装置刚开始运行时
步进电机以定速转动，等待传感装置发出中断信号。当点滴速度进入一定范围（预置值±10）时单片机检测到中断信号进入调整方式二（采集信号为主，电机被动）采集装置1通过红外光电传感器对不同标志的检测，并以电信号的形式传给单片机，经运算、分析、处理后单片机通过输出端口将数据传给显示模块和电机，实现点滴速度的显示和对滴瓶高度的控制，使实际点滴速度更接近预置值，由于硬件的限制既不可预测的误差，实际点滴速度极难达到预置值，因此设置当实际点滴速度进入预置值M×10%±1 滴范围内时电机停止转动，这样就实现了智能控制功能。另外，数据采集装置1将通过红外光电传感器检测到的信号直接输出给声光报警装置，节省了单片机的资源。当声光报警持续30 秒钟后无人复位，则由单片机发出信号关闭声光报警，同时发出信号控制电机使吊瓶下降直至无液滴滴出，可以大大提高输液的安全系数。
2.4主要电路原理图及相关分析计算
2.4.1滴速检测电路
无液滴落下时，接收管与发射管正对，接收管接收到的光强较强，有液滴滴下时，下落中的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的散射作用，导致接收光强的较大改变，接收管接收到的信号经一级施密特触发器，送单片机的中断口，据此就可以正确的探测出液滴的滴落。
图4 滴速检测电路
2.4.2液位检测及吊升极限报警电路
原理同滴速检测电路，由于红外光在空气及水中的吸收系数不同，从而通过空气和水后接收到的光强也有不同。为准确的判断液位是否到达警界线，增强抗干扰能力，减小误判的几率，在接收端加一比较器，比较电平可以依据接收灵敏度进行调整。后经两级施密特触发器整形后送单片机中断进行外理。
如果设定的滴速过高，输液瓶上升到支架顶部时，仍达不到设定的滴速，输液瓶继续上升有可能会拉倒支架，造成危险。所以在支架的顶部安装一个红外探测器，如检测到输液瓶上升到支架顶部，则发出信号，通知单片机控制电机停转。
图5 液位检测电路
2.4.3电机驱动电路
直流伺服电机所需的驱动电压、电流均比较大，因此采用对称H桥式驱动电路，具体电路图如下图所示。考虑到单片机的工作电压仅5V，而电机驱动电路使用15V电压，同时电机是一个感性元件，为了减小其对探测电路及单片机的影响，前后级加光耦进行隔离。另外单片机输出电流仅有5mA，而光耦的驱动电流为50mA（TIP521－4），因此还要在前面加一极三极管作为光耦的驱动。
驱动电路工作原理为：当Q5的基极电压为高电平，Q8的基极电压为低电平时，Q2、Q3管导通，Q1、Q4管截止，电机正转。当Q6的基极电压为低电平，Q7的基极电压为高电平时，Q1、Q4管导通，Q2、Q3管截止，电机反转。伺服电机在一定转速下的转矩取决于其动态平均电流而非静态电流，平均电流越大则电机力矩就越大，为达到大的平均电流，这里通过D1,D2,D3,D4来克服电机的反电势。为了增强驱动能力，采用的VMOSFET为IRFD630和IRFD9630，其导通电阻小，开关速度快，开启电压小，能够较好的实现题目的功能。
图6 电机驱动电路
2.4.4键盘、显示模块
键盘及显示模块均采用同步串行口来实现，用8位的并行输入移位寄存器获取键值，经单片机的SIO口接收并判断，为了保证输入特性的液晶与输出特性的键盘共用总线而互不影响，要用模拟开关CD4066进行隔离。液晶显示模块本来并行显示，为了节省IO 口，将SIO复用，采用74164将SIO口送出的串行显示数据并行的送液晶显示。
图7 键盘显示模块
2.5系统分立模块设计及工作原理
2.5.1键盘框图及原理
电路如图3-1。当A 部分某一按键被按下时，键盘接地电路导通相应I/O 口由高电平下降为低电平，此时单片机系统监测到P1 口相应位的电平变化执行相应的子程序，本程序中子程序为对P0 口送出所键入数字的四位二进制代码，作为CC4511译码器的输入信号驱动数码管。例：按下按键5则P1.6由高电平下降为低电平，单片机系统扫描P1 口监测到p1.6 的变化执行子程序MOVP0,50H．程序执行后P0 口低四位变为0101。P0 口低四位分别送到3 片cc4511译码器的A,B,C,D输入端，这样三片CC4511 译码器都被设置了相同的预置数，如果要设置十位为预置数则只需按下十位的片选键则十位显示预置数。同理可以分被选通个位及百位，置数完毕后按确定键，则置数及显示过程完毕，单片机自动完成对输液装置的监测及控制。
图3 - 1
2.5.2数据采集模块及工作原理
（1）点滴速度的检测采用红外传感技术实现对滴斗中点滴的检测，电路如图3-2所示。比较器LM311的门限电压为可调电压，可提供0.8 V——5V的电
图3-2
图3-3
压，以适应不同环境。当无点滴经过红外传感器感应区时，接收管导通，Vi 输出低电平，低于比较器的门限电压V-，V1输出低电平。当点滴经过感应区时，红外发射管发出的光线在一个短暂的时间内被阻挡，接收管出现一个短暂的截止，Vi 输出电平产生一个上升沿，高于比较器的门限电压V-，比较器输出一个高电平脉冲给单片机，触发单片机计数，达到了单位时间内计数的目的。
（2）液面高度的检测采用红外对管传感器对储液瓶中的滴液高度进行检测，电路如图3-3。它的工作原理如上所述，所不同的是，当储液的高度高于警戒线时，接收管截止，V2 输出高电平；当储液的高度低于警戒线时，接收管导通，V2输出低电平。
2.5.3声光报警模块
图3-4
电路如图3-4。当点滴的速度低于20 滴/分或高于150 滴/分时，单片机发出信号使V2出现高电平，触发蜂鸣器报警装置，蜂鸣器发出响声。同时，当储液瓶中的滴液低于警戒线时，V2 输入高电平，也触发蜂鸣器报警，提醒医护人员和受液人采取相应措施，避免危险事故发生。
2.5.4电机模块及原理
单片机控制步进电动机，主要任务是：一通过延时控制电机转速即控制吊瓶运动速度,二按相序输入脉冲以实现电机转动方向控制。每输入一个脉冲电机沿选择方向前进一步，每前进一步电机转动一个固定角度。从这个意义上讲，电机也是一个数字/角度转换器。
根据上表，单三拍相序为A—>B—>C—>A 时电机正转，反之A<—B<—C<—A 则电机反转。本题设计的关键是控制电机的旋转方向和步数，把调节的最小绝对误差控制在预置数M×10%±1滴
图3-5
2.6软件程序设计
2.6.1 单片机软件结构
对于从站，其主要功能就是围绕电机控制所进行的测量和探测。因此其软件结构图可以表示成下图：其中大部分的探测都在外部中断中完成，然后通知单片机完成对电机的控制工作。同时完成与主站的通讯。
图9 从站软件结构图 对于主站而言其主要的工作就是控制各从站的协作，监测各从站的工作状态，因此主站的软件结构较为简单，主要是异步通信功能。
图10 主站软件结构图
2.6.2滴速检测程序
滴速检测程序
键盘处理 异步通信
扫描
显示
电机控制 外部中
断计数
Timer
键盘处理 液晶显示 键值扫描 异步通信
①如前文所述，在滴管两侧套上红外传感器，液滴滴下时，便产生一个脉冲，INT0发出中断请求信号，记下脉冲数，只需记录两个脉冲所间隔的时间，便能得到滴速。其中，时间差有定时器的时钟计算得到。
②考虑单片机的资源问题，LED 显示的驱动信号有单片机的引脚串出提供，有两片
CC40194（移位寄存器）构成的七位串行/并行转换器转换成并行输出的信号，取Q3Q4Q5Q6经CC4511驱动数码管。
*说明*：AT89C51计算得到的是组合16进制形式的滴速数据N，将其转换成十进制存储﹑串出。方法：N 除以64H（100），商作为百位，余数除以0AH
（10），商作为十位，余数为个位。电路中S0端接高电平1，S1受Q7控制，二片寄存器连接成串行输入右移工作模式，Q7是转换结束标志。当Q7=1时，S1为0，使之成为S1S0=01的串入右移工作方式，当Q7=0时，S1=1，有S1S0=10，则串行送数结束，标志着串行输入的数据已转换成并行输出。
2.6.3电机控制子程序
2.6.4通信协议规定
主站与从站之间要通信，必需遵从一定的协议，这里模仿总线型以太网网络拓扑构建由一个主站及16个从站构成的虚拟局域网。
所有的从机均挂接于主机的Tx/Rx信号线上，所有主、从机之间的通信对于主机而言都是主动的，即任何一个从机都不能在没有得到主机应充的情况下向总线发送数据，为了保证系统的稳定性，通常状况下，所有从机的Tx端口都设置为带上拉电阻的输入状态，这样可以保证该端口不会发生冲突，而从机的Rx端口可以常置为接收态。所有从机都可以接收来自主机的信息，各从机对此信息解码后，如果判断是本地终端站号，则将Tx端口解禁，允许与主机交换数据，一旦数据传送完成，即刻禁止Tx端口。
具体实现：主机首先发送地址信号(0-15)，所有的从机都可以接收到主机发送的地址。当检测是本地终端站点时，从机启用Tx端口，并将当前的点滴速度传送给主机并显示，至此主、从机之间的连接建立完成。连接建立完成后，主机主机送出所设定的点滴速度（此值仅送一次，在下一个循环过程中，则送出255）。为保证系统的可靠性，在从机接收到主机设定的滴速值时，检查主机送出的值，如果为20—150之间的数据，则表明主机要求从机调整滴速，若收到的值是255，则表明从机可以维持当前滴速不变。同时向主机发送应答信号250，如果本地从机有报警信号则同时发送报警信号(254、255)至主机。此过程完成后，从机禁用Tx端口。
图13通信协议框图
对于主站而言，每秒循环扫描从站一次。协议中规定的各种不同数据的意义如下：
表2通信规范
取值范围协议内涵
0～15 从机地址
20～150 点滴滴速确定
250～255 应答(250)、报警(254、255)
其它用于系统扩展、升级
2.7系统测试方法及数据
2.7.1测试条件：
测试时间：2003年9月18日星期四
测试点环境温度：25°C
2.7.2测试仪器：
PC机（AMD Athlon(tm) XP 1600+，256DDR）
DF1731SL1ATA型直流稳压电源
TDS1002示波器
CA1640P—20型函数发生器
FLUKE 17B型万用表（带温度测量功能）
ZSD-803A型秒表
2.7.3测试方法与结果
2.7.
3.1点滴速度测试
根据在一定时间内下落的点滴数可以近似确定点滴的速度。在测试设定功能时，通过键盘输入要设定的值，按“OK”键便可。系统会自动调整至所需的滴速。相关测试结果如下图示。
点滴速度测量图表
31, 3161, 6079, 7898, 96112, 113132, 132148, 1470
20
40
60
80
100
120
140
160020406080
100120140160实际值测得值理论曲线实际曲线
图14 点滴速度测量曲线
从图中曲线可以看出，用红外对管测得的点滴速度与实际的点滴速度十分接近，速度误差不大于2滴/分。
表3 点滴速度设定及相关稳定时间测量 次 数
当前值 设定值 稳定时 显示值 稳定时实际值 稳定时间 误 差(滴/分) 1
171 20 19 20 1′50″ 1 2
20 150 150 152 1′40″ 2 3
150 70 70 71 57″ 1 4
71 80 82 83 11″ 1 5
82 20 21 21 51″ 0 6
21 25 25 26 10″ 1 7 25 50 50 51 16″ 1
从上表可以看出，不论是在全量程范围内，还是在一个较小的调整范围内，测量误差都远小于题目要求的设定值的±10%±1滴。同时稳定时间也小于题目要求的3分钟。此项功能达标。
2.7.
3.2报警功能测试：
将夹头放松，使瓶中的水快速流出至警戒线附近，稍稍夹紧夹头，可以看到当水位降至警戒水位时，从机发出声光报警信号。此功能正常。
2.7.
3.3发挥部分网络功能测试：
①、定点、巡回检测及显示从站传回的从站号及点滴速度功能：通过主机的键盘切换到定点检测模式，输入要检测的从机号，就会在主机的显示屏上显示相应的从站号及滴速。切换到巡回检测模式时，主机显示屏上循环显示各从机(0-15)的从机号及滴速。显
示间隔为1s。
②、主站任意设定查询站功能，通过主站键盘切换到任意设定功能，先输入要查询的从站数量N，则循环显示显示从0到N－1站的站号及滴速。然后可以任意添加或删除，添加想查询的从站号，则新输入的站号将取代当前的第一个站，如此循环，这样，可以通过主机任意设定要查询的从站数及从站号。当通过主站设置了从站的滴速后，从站会自动进行调整至设置值；删除站号，巡回模式中将不再显示该站信息。
③、从站可以更改自已的站号，在从站的改号模式下，输入需要更新的站号，按“OK”键，此时可以通过主机的巡回扫描功能进行检查，发现更改从站号成功。
④、如果有任一台从站发生异常，将会发生报警，此时主机在报警的同时可以正确的显示异常的从站号。并可以通过按键的方式解除警报。
⑤、当主站对任意从站设置完成后，按确认键，可以看到从站上显示出主站设置的信息，同时进行相应的调整。
⑥、当从站检测到有异常情形(如水位到达警戒线时)，会发出声光报警信号。
从以上各测试过程可以看出，本系统已完成题目要求的所有基本功能及扩展功能的同时还加有一定的发挥。介绍如下：
①、液滴过速报警：当系统检测到液滴速度超过一定值(本系统设置值为200)时便会发出报警信号。
②、吊升极限报警：当设置的滴速不合理，吊瓶上升到最高点仍没有达到设置值时，为了防止电机继续转动将支架拉倒发生危险，程序会自动将电机停转。
2.8测试结果分析
从以上测试结果可以看出，本系统已基本完成题目中的各项要求并在此基础上有所发挥，其中点滴速度的测量比较精确，在全量程内其误差小于3(滴/分)。设置点滴速度功能中，控制精度在全量程范围内优于2(滴/分)，但是还是有一定的误差，经分析主要是由以下原因造成的：
1 由于瓶中的水不断减少，造成水滴的下落速度不均匀。
2 在测量水滴的实际滴速时，是通过控制秒表计时来获得时间数据，数出这一段时间内的点滴数计算出来的，由于人在计数及控制秒表时都有误差，这也是引入测量误差的一个原因。
2 中断处理的进入和中断处理程序都会有一定时间的延时，这也是造成测量误差的一个因素。
3 在动态控制时，由于瓶处于运动状态，其上升、下降运动不可避免的会产生加速度，导致水滴下落时速度不稳定。
4 采用其于有限状态机的模糊控制算法，作为一个算法本身，不可能是完全精确的，必然存在舍入误差等，这些误差会影响测量结果。对于本系统的算法，为了防止水瓶上下振荡，不能稳定于某一值，在具体算法实现时，当检测到当前速度与设定速度有一定的差距时便停止电机，稳定后再次测量，这就会因控制算法引入一定的误差。
3.发挥部分
3.1设计思想
发挥部分的要求是进行对从站进行监控，这个功能与基本部分的要求可以并
行执行，考虑用双CPU进行主站设计，这里讨论的主要是串行通信CPU。
硬件设计模块图如下：
监控系统的难点是多机的串行通信，具体协议上面已给出，这里不再重述。
3.2自由发挥部分
（1）设置两按键，当电源接通后，吊瓶的位置可能没有处于要求位置上这
就需要人工控制调瓶的上升或下降直至调瓶处于要求位置。
（2）在原来声光报警的基础上进一步考虑，若声光报警一定时间后（1分钟）还没有人工解除报警，则对步进电机输出信号使其控制调瓶下降直至液滴不再滴出为止。这样可以在医生不在且病人睡着的情况下提高输液的安全系数。
4.设计小结
综上述，本系统完成的功能和题目中要求的功能对比如下：
表4 系统功能和要求功能对比
编号题目要求功能目前达到的功能指标
基本部分1 检测点滴速度并动态显示完成，误差小于2(滴/分)
2 改变h2控制点滴速度，滴速可用键盘
设定并显示，范围为20~150(滴/分)，
控制误差范围为设定值±10%±1滴。
完成并扩展，全量程内
控制误差优于2(滴/分)
3 调整时间≤3分钟完成并扩展，调整时间≤2分钟
4 当h1降到警戒值时，发报警信号。完成，声光报警功能
发挥部分
主
站
功
能
定点和巡回检测实现
显示从站站号和点滴速度实现
主站能任意设定要查询的从站数量
从站号和各从站的点滴速度
实现
收到从站报警信号后，声光报警并显
示从站号；可手动方式解除报警状态
实现
从
站
功
能
输出从站号、点滴速度和报警信号
从站号和点滴速度可任意设定
实现
接收主站设定的点滴速度信息并显示实现
对异常情况进行报警实现
通信
功能
主、从站间通信方式不限，协议自定，
但应尽量减少信号传输线的数量
实现，采用UART进行通信（三总线）其它液滴过速报警实现，点滴速度>200时报警
吊升极限报警实现
语音播报功能实现，可以播报开机欢迎及
各种报警信号
智能家居远程监控系统的研发
智能家居远程监控系统的研发 摘要随着社会的快速发展，人们的生活方式发生了巨大的变化。但是人类的居家方式却没有得到很好的发展，人们迫切希望可以使用先进的技术来改善当今的居家方式，如何有效地打造一个符合人们心目中期待的智能家居系统，并且有效地将家居设备与外部通信于一体已成为当下的新型住房的一个研究热点。基于这一问题，我们选择了研究智能家居的远程监控系统作为研究方向。 關键词智能家居；远程监控；网络管理 1 前言 工业化的不断推进和信息化的不断发展，给人们的生活带来了很大的变化，但是在国内，智能家居起步较晚。然而政府对此高度重视，使得人们对智能家居却非常憧憬。目前，国内的一些家电巨头，也开始进入智能化的家居市场。部分企业推出了各自的家居系统产品，例如小米的智能家庭，清华同方的“e-home数字家园”、永乐家电以及瑞郎、索博等厂家的体验中心，都同样成立了专业的智能楼宇化公司，加快了智能家居的发展。 基于上述背景下提出的创新的设计理念，采用PXA270作为控制器和Siemens公司的GPS模块MC391组成的系统取代了传统的无线传感器，使网络具有非常显著的优点，我们还采用了ARM芯片的强大的片内和片外的资源，将系统的架构简化，通过植入嵌入式Linux系统，利用丰富的协议接口，极大地降低了开发难度，并且方便以后升级，具有很强的实用性和推广意义。 硬件设计是基于SAMSUNG的S3C2440的网关服务器，在此基础上通过外接GPRS模块和internet网线实现与外界的信息交互；家庭内部Zigbee协调器节点通过RS232串口与网关服务器相连接，实现网关服务器和各Zigbee终端节点的信息交互[1]。 2 项目设计 根据课题预定的目标，在本设计中，主控制板选用的是SAMSUNG公司的16/32位S3C2440A微处理器，它采用ARM920T的核，主频为400MHz。其最小系统由2M Nor Flash、2片32M bytesSDRAM、2片128MbytesNand Flash、电源调节芯片和复位芯片组成。同时S3C2440具有丰富的外围设备资源：具有4路A/D（模数转换）转换通道、1个RS232串口、2个TTL串口、一个自适应10/100M网络的DM9000网卡接口芯片、1个标准SD卡座以及外接一个3.5寸的LCD屏。外扩接口方面包括1个34 pin GPIO接口、1个40 pin系统总线接口[2]。 2.1 Zigbee模块电路设计
智能楼宇安防监控系统设计
智能楼宇安防监控系统设计 随着我国市场经济的快速发展，人民生活品质也随之提高，对居住条件的要求更是日益变化，智能楼宇以及具有网络化的安防监控系统成了人们的首选。同时，智能楼宇完全满足了居民居住的要求，使居民在享受居住环境的同时，感受科技发展带来的显著成果。智能建筑是未来发展的一大趋势，是智能化、人性化的发展方式。但就目前来看，智能楼宇还存在着各种各样的问题：如，由于技术跟不少、施工经验少、安防得不到保障等问题，其中最需要重视的是智能楼宇中的安防问题，基于这种情况，应该加强和改进技术手段和设计手段，避免在楼宇建设中出现大的问题。文章通过探讨分析了智能楼宇安防监控系统的设计理念，设计管理等问题，从而提出设计中应注意的事项。 标签：智能楼宇；安防系统；设计 随着网络技术的成熟和发展，网络化、智能化楼宇的概念也逐步成为人们选择办公场所和衡量居住环境是否方便的一个重要因素。同时，智能楼宇完全满足了居民居住的要求，使居民在享受居住环境的同时，感受科技发展带来的显著成果。智能建筑是未来发展的一大趋势，是智能化、人性化的发展方式。但就目前来看，智能楼宇还存在着各种各样的问题：如，由于技术跟不少、施工经验少、安防得不到保障等问题，其中最需要重视的是智能楼宇中的安防问题，基于这种情况，应该加强和改进技术手段和设计手段，避免在楼宇建设中出现大的问题。智能楼宇具有高效，节能，安全，便利的特点。作为一个涉及计算机技术，自动化技术，通讯技术，土建技术等很多技术环节的建筑工程，设计必须要统筹兼顾，才能有效的完成智能楼宇的建设，保证楼宇质量和居住体验。 1 安防监控系统设计概述 楼宇视频监控已经广泛地被应用并走进人们的生活中，这样只有进行标准规范、妥善设计，才能使楼宇视频监控达到最佳效果，发挥最大监控性能，通过对监控设计，认为只有视频监控方案才是最合适的。在操作中，应保证设计系统具有良好的兼容性、灵活性和人性化的操作界面。 1.1 智能楼宇监控特点 第一，提升安全保障。智能楼宇监控主要对于人员通道，门禁系统进行监控，对于监控点的设置，要保证监控范围较大，效果较好，保证安防系统的全面覆盖，不出现遗漏，是安全得到保障。 第二，实现分控目的。设置主监控中心，采用智能网络监控主机为该系统的中枢设备。在主监控中心定位的情况下，设计多个虚拟网络分控点，在办公大楼内部局域网涉及到的任一部门的计算机，就可通过该网络与主监控中心相联，经过主机端授权后，可随意调看系统中任一画面。
液体点滴速度监控装置资料
液体点滴速度监控装置 [摘要]该装置实时地监测液体点滴速度，通过单片机对信息的分析和处理，由主机发出相应的指令，调整系统的工作平稳，构成了一个高性能的闭环控制系统。实现了对点滴输液速度的直观监测，同时对一些异常情况的出现可实施报警。利用该装置还能通过主控平台对各个分立系统信息实施自动化、智能化的集中处理。能方便、简易的操作和使用，对医疗具有很强的实用性。 [关键词]实时监控红外传感闭环控制步进电机 一、方案设计与论证 根据题目要求和原输液装置的特点，提出以下三种方案： 1、方案一 直接在滴斗处用两电极棒的方法。 图1 此方案的传感器采用简单的液体导电原理，在滴斗处安装两个电极。当水滴落下时，电极导通，从而使待测量的变化转化为高低电平电信号。采用伺服电机改变系统装置中液瓶与受液瓶的高度，达到改变点滴速度，从而进行控制。 2、方案二 把通过电机改变系统装置高度的方法，改为控制步进电机对输液管进行压缩或缓松，从而实现对点滴速度的改变。采用交流电动机控制H2的高度。即采用红外传感器测量滴斗滴液，送至单片机接口计数，通过数字模拟转换，将其转换为4—20MA标准电流值，同时通过键盘输入给定每分钟的滴数，再将此滴数将其转换为4—20MA标准电流值，将此两个信息同时进入数字PID调节器。通过偏差计算再输出一组4—20MA标准电流值，通过变频调速器控制电动机调节H2的高度，来控制滴斗滴数。此方案的优点是，完全按目前电气工程标准化运作，可以在很短时间完成。 2、方案三 根据点滴装置的特点，通过对装置的某一位置进行监测和控制，达到对整个系统液体
点滴速度的监控。（如图1）。 通过控制输液软管夹头的松紧来控制点滴速度，采用红外传感器测量滴斗滴数，送至单片机接口计数并显示，首先标定两个脉冲（两滴间）间的时间间隔（以10MS为时基单位）。然后计算给定滴斗滴数（通过键盘）的时间间隔（以10MS为时基单位）。将此两个时间间隔进行比较，以决定步进电机运行的方向。该步进电机通过丝杠控制输液软管夹头的松紧，来控制滴斗滴数 4、方案比较 方案一的特点是：实现比较简单容易，原理上也是可行的，但由于本装置用于医疗，电弧的产生，可能对不同的药物有影响，同时传感器（电极）不能重复使用，以防止传染。 方案二通过改用红外传感器，弥补了方案一的不足。但是还存在问题，利用改变高度的方法虽然容易实现，但可控性不好。由此，我们采用了第三种方案，通过挤压输液管的办法来实现对点滴速度的控制。 二、系统原理框图如图2所示。 图2 本系统最主要的是充分利用单片机编程的灵活性和其强大的功能，使一些小的系统实现自动化和智能化成为了现实。其中的器件都比较简单，尽大可能的利用各集成芯片的功能，如系统的键盘和显示原理电路。通过红外传感器对水滴滴落的动态信息的感应，单片机对数据的采集分析和处理，同时使用小功率的步进电机进行机械调整，使装置能机智、即时的响应操作者的使用。 三、主要电路原理与设计 1、AT89C51单片机基本系统控制与数值信号处理的核心采用AT89C51单片机，采用 串口工作方式。电路如图3。
液体点滴速度监控装置的设计
液体点滴速度监控装置 [摘要 ] 该装置实时地监测液体点滴速度，通过单片机对信息地分析和处理，由主机发出相应地指令， 调整 系统地工作平稳，构成了一个高性能地闭环控制系统 .实现了对点滴输液速度地直观监测，同时对 一些异常情况地出现可实施报警 .利用该装置还能通过主控平台对各个分立系统信息实施自动化、智能 化地集中处理 .能方便、简易地操作和使用，对医疗具有很强地实用性 . [ 关键词 ] 实时监控 红外传感 闭环控制 步进电机 一、 方案设计与论证 根据题目要求和原输液装置地特点，提出以下三种方案： 1、方案一 直接在滴斗处用两电极棒地方法 . 与受液瓶地高度，达到改变点滴速度，从而进行控制 2、方案二 把通过电机改变系统装置高度地方法， 改为控制步进电机对输液管进行压缩或缓松， 从而实现对点 滴速度地改变 .采用交流电动机控制 H2 地高度 .即采用红外传感器测量滴斗滴液， 送至单片机接口计数， 通过数字模拟转换，将其转换为 4— 20MA 标准电流值，同时通过键盘输入给定每分钟地滴数，再将此 滴数将其转换为 4—20MA 标准电流值，将此两个信息同时进入数字 PID 调节器 .通过偏差计算再输出一 组 4— 20MA 标准电流值，通过变频调速器控制电动机调节 H2 地高度，来控制滴斗滴数 .此方案地优点 是，完全按目前电气工程标准化运作，可以在很短时间完成 .文档收集自网络，仅用于个人学习 2、 方案三 根据点滴装置地特点， 通过对装置地某一位置进行监测和控制， 达到对整个系统液体点滴速度地监 控 . （如图 1）.文档收集自网络，仅用于个人学习 通过控制输液软管夹头地松紧来控制点滴速度，采用红外传感器测量滴斗滴数，送至单片机接口 计数并显示，首先标定两个脉冲（两滴间）间地时间间隔（以 10MS 为时基单位） .然后计算给定滴斗 滴数（通过键盘）地时间间隔（以 10MS 为时基单位） .将此两个时间间隔进行比较，以决定步进电机 运行地方向 .该步进电机通过丝杠控制输液软管夹头地松紧， 来控制滴斗滴数 文档收集自网络，仅用于个人学习 4、方案比较 方案一地特点是：实现比较简单容易，原理上也是可行地，但由于本装置用于医疗，电弧 地产生， 可能对不同地药物有影响，同时传感器（电极）不能重复使用，以防止传染 . 文档收集自网络，仅用于 . 文档收集自网络，仅用于个人学 习
液滴速度监控
液体点滴速度监控装置 Moniting and controlling system of liquid drop speed 廖军周盛郑忠军 温州师范学院01电子信息学生，温州，325027 摘要：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。 关键字：点滴速度，红外传感，步进电动机，51单片机 1.引言 目前大小医院中所使用的静脉输液器都是悬挂在病人的上首才能输液，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。本设计包括以下几部分。 2.方案设计与论证 根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图6-1所示。
图6-1 2.1 速度监控的方法 利用步进电动机和压强的原理来控制水滴的速度，由公式：P=ρ·g ·h可以知道由于液面高度的从而压强也不同，从而改变液滴的速度。这样的系统比控制输液软管的松紧更好控制，而且比较容易实现，1米8的高度足以实现速度从20~150(滴/分)的调节。 首先我们利用实验先大概的测出对应的高度所对应的水滴速度，并记下来存在单片机内，到时候就直接调出来。在滴斗处用红外系统来测量水滴的速度，再在储液瓶到瓶口3cm处装一个红外系统来监控水位。当在键盘上按入某个点滴速度时，从单片机内调出相对应的某一个高度，然后控制步进电动机转动进行粗调，再利用红外系统进行反馈来细调，直到红外反馈和所按的速度一样为止。这是软件编程的一种算法，另一种算法也可采用折半查找法，但是由实验已得知其高度与液体滴速成较精确的线性关系（如图6—2所示），所以我们采用了直接粗调与细调相结合的方法。 调好以后由于液面的下降和一些其他的因素，又会产生一些速度的变化，或者本身水滴的速度又不是均匀的，所以调好以后速度有可能自身就会发生变化。可以利用红外监控，智能化的调整高度来控制速度，就是利用单片机来随时的自我调整。这样使系统的难度变成用软件来解决，更加的合理，而且更加准确，误差很小。 对各模块的实现，分别有以下一些的设计方案： 2.2 步进电动机的驱动 要使步进电动机输出足够的转矩以驱动负载工作，必须对控制信号进行放大，
楼宇智能化系统包括哪些内容
楼宇智能化系统一般包括这些：综合布线系统、计算机网络系统、电话系统、有线电视及卫星电视系统、安防监控系统、一卡通系统、广播告示系统、楼宇自控系统、酒店管理系统、物业管理系统、智能楼宇管理系统（集控平台）及数据中心机房建设等。下面，就其中几项给大家详细的解说一下。 1、综合布线系统：是整幢大楼的“神经系统”，是网络、通讯等系统的基础。大楼结构化布线采用光纤作为主干（电话主干使用大对数线缆）、超五类或六类双绞线到房间，提供网络接入。 2、网络系统：在综合布线基础上构建网络系统，提供系统桌面100/1000Mbps接入，在公开区域部署无线网络，可以提供整个楼宇内无死角的网络覆盖。在网络中心建设互联网出口，配合安全设备和计费系统，可为楼宇内各种用户提供互联网接入服务。 3、电话系统：利用综合布线的基础设施，配置大容量程控交换机，可以为楼宇内用户提供电话、传真等通讯服务。 4、电视系统：整个大楼接入有线电视网络，并建设自己的卫星电视接收系统，可以为楼宇内用户（酒店、公寓等）提供电视服务，如需收费，可配套建设卫星电视计费系统。
5、安防监控系统：包括视频监控系统、入侵检测系统和巡更系统。视频监控系统在重要部位（楼宇出入口、电梯、楼道等）安装摄像机，实时监控并录像，建设安防监控中心，派专人进行监控和管理。入侵侦测系统是在重要部位部署入侵探测器，防止非法入侵。巡更系统是安保人员定期按照计划线路进行巡更，记录巡更情况和结果。 如果用户需要购买该产品，详情可咨询--河南川安智能科技有限公司，它是主要从事智能家居系统的技术研发、技术服务、电子产品的技术研发、技术咨询、技术服务，计算机软硬件技术开发，同时也是一家集研发、生产、销售、技术服务于一体的现代化股份制企业。
液体点滴速度监控装置
液体点滴速度监控装置 2007年6月9日
摘要： 液体点滴速度监控系统是能够实现自动监控液滴的速度并且能做出相应调整的自动控制系统。本文对系统如何实现自动监测、自动调节等功能作了详细的分析和研究，利用光电传感器采集液滴的速度变化信号和液位高度信号，用AT89S52作为中央处理器进行信号分析和处理，利用建立的模型通过直流电机进行控制液滴速度。主从站采用MAX487E 与单片机系统构成RS-485通讯接口进行数据和控制信息的传送。 问题重述 一、任务 设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置，示意图如右图所示。 二、要求 1、基本要求 （1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。 （2）通过改变h 2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控 制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围为设定值±10%±1滴。 （3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。 （4）当h 1降到警戒值（2~3cm ）时，能发出报警信号。 2、发挥部分 设计并制作一个由主站控制16个从站的有线监控系统。16个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套点滴速度监控装置，其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站)。 （1）主站功能： a ．具有定点和巡回检测两种方式。 b ．可显示从站传输过来的从站号和点滴速度。 c ．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的点滴速度。 d ．收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号；可用手动方式解除报警状态。 （2）从站功能： a ．能输出从站号、点滴速度和报警信号；从站号和点滴速度可以任意设定。 b ．接收主站设定的点滴速度信息并显示。 c ．对异常情况进行报警。 （3）主站和从站间的通信方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。 （4）其它。 题目分析 h 1 h 2 电动机 滑轮 点滴移动支架 储液瓶 受液瓶 滴斗 滴速夹
智能家居远程监控系统
一种基于SMS的智能家居远程监控系统(1) 关键字：SMS智能家居远程监控系统 1 引言 随着生活节奏的加快，生活水平的提高，人们对现代家居的安全性、智能性、舒适性和便捷 性提出了更高的要求。智能家居控制系统就是适应这种需求而出现的新事物，正朝着智能化、远程化、小型化、低成本等方向发展。如今手机已经十分普及，如何让普通百姓只需要 增加少量投入便可以通过手机远程遥控自己家中的电器设备，远程查看设备或安防系统状 况。同时，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等安全事故时能够立即获知警报，及时处理。为此本文提出了一种基于SMS和Atmega128 的智能家居远程监控系统。 2 系统结构及工作原理 本文所设计的智能家居远程监控系统由CP U 模块、短信收发模块、电源模块、时钟模块、LCD 显示模块、键盘模块、驱动模块、无线收发模块、检测模块等模块组成，如图 1 所示。系统的工作原理如下：用户通过手机将控制或查询命令以短信的形式通过GSM 网发送到短信收发模块，CPU 再通过串口将短信读入内存，然后对命令分析处理后作出响应，控制相 应电器的开通或关断，实现了家电的远程控制。CPU 定时检测烟感传感器、CO 传感器、门禁系统的信号，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等险情时，系统立即切断电源、蜂鸣 器警报并向指定的手机发送报警短信，实现了家居的远程监视。为了达到更人性化的设计， 当用户在家时可通过手持无线遥控器控制各个家电的通断，通过自带的小键盘设定授权手机 号码、权限和设定系统的精确时间等参数。LCD 用来实时显示各电器状态和各个传感器的 状态。 图1 系统结构框图 3 硬件系统设计
智能住宅小区视频监控系统解决方案
住宅小区是监控行业的主阵地，因此现在面临大量的老系统改造问题。以前大部分采用的是模拟监控系统，由摄像机和监视器构成一套监控系统。大一些的社区采用了矩阵作为中心端的主控设备。在这些地方涉及到如何利用老系统设备，节省工程造价，如何和老系统兼容，实现系统联动的问题。 对于新建住宅小区，目前市场上主要提供两种解决方案：一是基于硬盘录像机的半数字化解决方案。一是基于网络视频产品的网络化解决方案。基于硬盘录像机的解决方案难点在于需要在小区内进行大量的工程布线。小区住宅监控除了要完成视频监控之外，对报警需求也很强烈，因此在小区周围都要铺设大量的视频线、控制线、信号线。在线材类产品价格上涨的今天，对工程商来说并不是一个好消息。硬盘录像机属于典型的主控搭配若干个分控的网络应用模式，比较适合于小型的网络监控系统中，但在组建大型网络监控系统时不具备优势，很难实现多级网络级联。当前，计算机饱受病毒威胁之苦，硬盘录像机作为监控系统的核心一旦感染病毒，有可能导致整个系统瘫痪，监控、报警、录像等重要职能更是无从谈起。基于网络视频产品的技术方案也依然存在诸多挑战。目前市场上存在大量的网络视频产品，但部分产品稳定性不好、视频质量较差、对网络带宽占用率太高、上层软件功能过于简单，无法完成客户对图像质量、业务扩展、功能需求的满足。 三、敢问，路在何方 当前，智能住宅小区已经开始走向数字化、网络化、集成化、智能化的发展道路。住宅小区在解决了远程网络抄表、小区高速宽带、门禁视频语音对讲之后，安防监控已经开始成为小区智能化的重要标志。对于一个大型的智能住宅小区，监控系统已经不再仅仅是一个小范围内的完成音视频监控功能的系统了，它越来越多的需要集成报警、大
液滴速度监控装置
液体点滴速度监控装置设计 长沙大学 07级电子专业徐姿龙泽亮 摘要：本系统为一个液滴的速度检测与控制装置。以单片为核心，由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘系统和报警等系统组成。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，键盘系统为独立式按键系统，红外对管是为检测液滴的速度提供脉冲。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。以上为系统的一个结点，我们还建立了一个由主站控制16 个从站的有线监控系统。每个从站都可以和主站通信。主站可以工作在定点和巡回检测两种方式下，可以显示从站传输来的从站号和点滴速度，16个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套点滴速度监控装置，其它从站为模拟从站(仅制作了一个模拟从站)。 关键字：点滴速度，红外对管，步进电动机，51单片机 Abstract: A droplet of the system for speed detection and control devices. AT89C51 to a single core test system from the speed drops, water speed control systems, display devices, microcontroller systems, keyboard systems, and alarm system.Application of water pressure as the height difference and change the principle, the use of stepper motor control to control the drip rate of take-off and landing. Drip rate of the keyboard can be used to set the keyboard for stand-alone system, key systems, infrared detection of the tube is to provide the pulse rate of droplets. Change settings from drip to play the basic stability of the speed of adjustment of the process time of less than 3 minutes. At the same time to reach the warning level in the water can be issued when the following warning signals. This system of a node, we also established a master control station 16 of the cable from the monitoring system. Each slave and master can be communication. Master station can be fixed and roving in the detection of two ways, we can show that transmission from station to station and from the drip rate, can be set to the number of inquiries from the station from the station number, the speed bit by bit from the station. Keyword: little speed, infrared to control, stepper motor, 51 single-chip
门禁系统与消防火警 视频监控 智能楼宇系统的联动
门禁系统与消防火警、视频监控、智能楼宇系统的联动 （一）门禁系统与消防火警系统的联动： 在人流量比较密集的场所，在出现火警、恐怖袭击等紧急情况下人员疏散比较困难，尤其这些场所安装了门禁系统后，这个问题就表现得尤为明显，平时安全保障的“门神”，此时就成为了人们逃生的重大障碍。因此，门禁系统必须具备消防火灾联动功能。 消防火灾报警系统输出的信号通常为无源干接点信号，门禁系统与其联动可以通过两种方式来实现。 第一、对门禁系统控制的电控锁直接断电方式。消防系统可直接外接继电器（要指出的是，继电器在没有火警信号时，线圈应处于断电状态，这样才能延长继电器的寿命）实现对门禁系统的电控锁电源进行控制，即继电器的常开触点控制220V电源通断，当发生火灾报警时继电器会及时动作，强行对门禁系统电控锁电源进行断电控制（市电及后备电源），以使系统断电时指定的门能够自动打开。这种方法的优势是使用简单，但控制器没有接入报警信号，也没有保存相应的记录。 第二、门禁系统逻辑判断联动（间接联动）。消防火灾报警系统的报警信号与门禁控制器上的联动扩展端口直接沟通，这种方式可以实现包括消防报警信号输入、玻璃破碎器报警信号输入等输入功能，以及声光报警器信号输出、强制电锁动作输出等功能。在发生火灾时，门禁控制器会接受消防报警系统以继电器干触点方式传输过来的消防报警信号（消防系统主动发送信号，门禁系统被动接收并执行控制），从而按预制的联动命令去控制指定的电锁自动打开或关闭，以方便人员正常疏散，达到逃生目的，同时关闭某些门以阻隔烟火蔓延。 为了进一步强调通道的安全性，杜绝有人蓄意制造虚假火灾信号从而使电锁自动打开造成逃匿的事故，门禁系统可以设置成多路消防报警信号输入认证模式，即可设置成当接收到多路消防报警信号时才打开某指定的门（如各层的消防通道门），若仅仅检测到单路报警信号输入，则不会对电锁发出任何动作指令，但通过正常的合法出门流程依然可以将电锁打开。 (二) 门禁系统与视频监控系统联动 视频监控是安防系统中比较重要的子系统，也是任何一个大型的公共场所必配的安防设备。门禁系统可配合监控系统摄像机、矩阵或DVR实现对受控门点的图像抓拍、监视功能。 门禁系统与视频监控系统的联动可通过两种方式来实现： 第一种是硬件方式，即采用门禁系统输出继电器干触点给模拟电视监控系统的矩阵报警输入模块和DVR的报警输入端，以实现对受控门点或相关部为的的图像抓拍和监视功能。这类联动方式是以往最常用的，也是最基本的。 第二种是软件方式，具有支持数字视频服务器（编码器）功能的门禁控制器，与数字监控系统同时实现从设备协议层到软件数据库层的双重数据交换功能。还有一种软件方式，即直接在DVR中的视频采集卡的SDK写入门禁管理系统软件，通过门禁系统软件功能项关联到D
液体点滴速度监控装置设计的程序
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智能家居监控报警系统
设计作品名称 基于物联网和Android的智能家居监控报警系统 学校名称：工业学院 团队名称：工院梦之队 第一导师：冶（副教授） 第二导师：（职称） 队长：翮誉 队员1：马鑫 队员2：路志福 队员3：薛梅 全国大学生物联网设计竞赛组委会 2015年5月
诚信承诺申明 本参赛队全体队员及指导教师已认真阅读《全国大学生物联网设计竞赛章程》关于竞赛作品的知识产权之全部条款，重申明，在参加全国大学生物联网设计竞赛时所呈交的竞赛作品及作品设计文档均为参赛队员在指导教师指导下独立完成。尽本参赛队所知，竞赛作品及作品设计文档中，除特别加以标注的部分外，不存在侵犯第三方知识产权的容。竞赛作品及作品设计文档并非由参加其他竞赛之作品及作品设计文档未经改动直接参赛；如作品确参加过其他竞赛的，本参赛队承诺参加本次比赛之作品已经过较大改动。 指导教师签名：冶 日期：2015 年5 月29 日
摘要 随着人们生活水平的不断提高，家居环境和小区的安全防需求日趋紧迫，传统的安防产品往往只具有现场报警、监控位置固定、监测参量单一、需综合布线等特点，无法实现多参量集中监测、自由布防、远距离报警、现场画面实时采集以及家用电器远程控制的功能。而随着无线传感网络技术应用的不断推广，可以将安防区域各种状态信息进行多点采集、无线连接、集中处理，在此基础上，进一步将无线传感网络、移动通信网络和互联网相结合，就可以实现安防区域状态信息的远程、多点、实时智能监控。 本系统在设计上采用了无线传感网+GPRS网络+智能手机监控终端+网络服务器的架构模式。在家居环境部，通过布置多个无线监测节点，实时采集各类监测数据及入侵状态并以无线方式汇总到主节点，然后主节点的数据通过GPRS模块分别以短信、彩信方式发送给多用户手机，以及以TCP/IP协议的方式上传至网络服务器；在用户智能手机端，通过android开发的程序界面实现家居环境数据及家电状态的实时监测和远程控制，同时通过GPS定位方式自动实现入侵监测的布防和撤防；在网络服务器端，实现了家居环境各参量
楼宇智能化-视频安防监控系统-试题..
视频安防监控系统 一、单项选择题 1.以下设备不属于前端设备的是（ C ）。 A.摄像机 B.解码器 C.控制器 D.云台 2.以下设备中，使多个图像信号分割显示于同一监视器上的是（ B ）。 Ａ.控制器Ｂ.切换器Ｃ.画面处理器Ｄ.录像机 3.闭路监控系统的英文缩写是（ C ）。 A.CATV B.CSTV https://www.360docs.net/doc/ed12214044.html,TV D.GPS 4.下列属于闭路监控系统中的控制设备的是（ B ）。 A.摄像机 B.视频分配器 C.监视器 D.云台 5.闭路监控系统中，我国的扫描方式为（ A ）。 A.PAL https://www.360docs.net/doc/ed12214044.html,D C.NTSC D.SECAM 6.下列摄像机原则上可以零照度拍摄是（ D ）。 A.普通型 B.月光型 C.星光型 D.红外照明型 7.下列哪类镜头可以非常接近被拍摄物体进行聚焦镜头，影像和真实大小相同（ D ）。 A.针孔镜头 B.棱镜镜头 C.鱼目镜头 D.微距镜头 8.在电视监控系统中，用少量的监视器看多个摄像机，能实现按一定的时序把摄像机的信号分配给特定的监视器的设备是（ A ）。 A.视频信号切换器 B.视频信号分配器 C.视频放大器 D.画面分割器 9.在闭路监控系统中，如果采用同轴电缆传输，连接头称为（ B ）。 A.水晶头 B.BNC头 C.ST D.LIU 10.在闭路监控系统中，如果采用SYV75-5-1的同轴电缆， 75表示（ C ）意思。 A.75安培 B.75伏 C.75欧姆 D.75米 11.摄像机宜安装于监视目标附近且不易受到外界损伤的地方。室外安装高度以（ D ）为准。 A.1-2米 B.2.5-5米 C.2-6米 D.3.5-10米 12.在闭路监控系统中，摄像机的地址要与（ B ）地址一致。 A.云台 B.解码器 C.矩阵 D.画面分割器 13.按有关规定，电视监控系统安装、施工完毕，试运行（ A ）后，便可以组织验收。 A.一个月 B.两个月 C.三个月 D.半个月 14.在闭路监控系统中，当各种设备单体调试完毕，就可以进行系统调试，当各项技术指标都达到设计要求时，系统经过（ B ）连续运行无事故后，就可申请让系统全面进入试运行。 A.12H B.24H C.36H D.一个月 15.电梯轿厢内的摄像机应安装于轿厢的顶部角上，摄像机的光轴与电梯轿厢的两个面壁 成角，并且与轿厢顶棚成俯角为适宜。（ C ）
基于单片机系统的液体点滴速度监控装置设计
Xxxx 学院 学年论文(设计) 题目：基于单片机系统的液滴点滴 速度监控装置 学院专业级班 学生姓名学号 指导教师职称
目录 一、引言 (4) 二、系统总体设计 (4) 2.1系统原理框图及原理分析 (4) 2.2方案设计与论证 (5) 2.2.1电机驱动控制电路 (5) 2.2.2 数据采集 (6) 2.2.3键盘方案的选择 (7) 2.2.4系统最终方案确定 (8) 三、单片机系统设计 (8) 3.1 硬件设计 (8) 3.1.1单片机系统的硬件结构 (8) 3.1.2 液体滴速检测模块 (10) 3.2 软件设计 (11) 四、总结 (13) 参考文献 (14) 英文摘要 (16)
基于单片机系统的液体点滴速度监控装置设计 【摘要】：利用单片机设计一个智能化的液体点滴速度监测与控制系统。该系统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，同时在水到达警戒线 (2cm~3cm)以下时能发出报警信号。 【关键词】：点滴速度，步进电动机，单片机 1 引言 目前各类医院中所使用的静脉输液器都是悬挂在病人的身体水
平线以上才能输液，这种传统的输液设施的输液速度难以准确控制，这对特护病人和对输液速度有较严格要求的病人是不方便的，也会加重医护人员的工作强度。本系统就是为了减少人力浪费，获得良好医疗效果而设计的液体点滴速度监控装置，利用这种装置可以通过电机控制储液瓶的高度来达到控速的目的；通过传感系统来确定点滴速度和对液位警戒线的检测；通过键盘设置液体点滴速度。 2 系统总体设计 2.1系统原理框图及原理分析 利用步进机和压强的原理来控制水滴的速度，有公式可以知道由于液面高度的不同而使压强不同，从而改变液滴的速度。这样的系统比控制输液软管的松紧更好控制，而且比较容易实现。1.8m的高度足以实现速度从20～150(滴／min)的调节。首先大概测出对应高度所对应的水滴速度，并记下来存在单片机内，需要使用时就直接调出来。在滴斗处用红外系统来测量水滴的速度，再在储液瓶到瓶口3cm处装一个对射式红外传感器来监控水位。当在键盘上按人某个点滴速度时，从单片机内调出相对应的某一个高度，然后控制步进电动机转动进行粗调，再利用红外系统进行反馈来细调，直到红外反馈和所按的速度一样为止。调好以后由于液面的下降和一些其他的因素，又会产生一些速度的变化，或者本身水滴的速度又不是均匀的，所以调好以后速度有可能自身就会发生变化。可以利用红外监控，智能化的调整高度来控制速度，即利用单片机随时自我调整。
液体点滴速度监控装置
D题：液体点滴速度监控装置 作者：赵立双（200407023007） 吴崇飞（200407023005） 吕可（200407023026） 单位：光电科学与工程学院学员二队
摘要 本系统以AT89S52单片机为核心建立了包括1个主站和16个从站的液体点滴速度控制装置。设计中采用光电手段对点滴速度和输液瓶中液面高度进行检测，通过步进电机牵引改变输液瓶的高度对点滴速度进行控制。系统中主站可以通过不同方式很好地实现与从站的通信和对从站的控制，并能有效地对从站发生的异常情况进行处理。另外，为提高该系统实用性，在从站上还增加了向主站发送呼叫请求的功能。 一、方案设计与论证 1．点滴速度与液面高度检测方案 方案一：利用药液的导电性，采用金属电极对点滴速度和液面高度进行检测，如图1所示。当液体连接两个金属电极时，电路导通；当液 体不连接两个金属电极时，Array电路断开。这样，对于点滴 速度检测：当液滴下落经过 金属电极时，电路中产生一 个电脉冲；对于液面高度检 测：当液面高度低于警戒线 后，检测电路断开，从而引 图1 起控制系统的中断处理。 方案二：采用光电传感器（由红外发光二极管与光电二极管组成）检测点滴速度和液面高度信号。光电传感器又有反射式与透射式两种。 考虑到无色液滴的反射系数较小，因此采用透射式光电传感器对点滴速 度和液面高度进行检测，如图2所示。当光电对管间没有液体时，达到光 电二极管的红外光最强，流过光电二极管的电流相应为最大；当光电二 极管间有液体时，由于液体对红外光的散射、反射和折射作用，使达到
光电二极管的光强减弱，流过光电二极管的电流相应减小。 比较以上两种方案： 方案一检测直接，获得的信号可不经处理直接供控制部分使用。但其探测器接触药液，会对药液造成污染，这在医疗器械中是绝对不允许存在的。方案二利用光电手段对检测量实施间接检 测，从而达到探测器与药液隔离，不对药液产生任何污染。但无色液体对红外光的散射、反射和折射作用不足够强，流过光电二极管的电流相应变化不大，因此就必须采用放大电路对光电二极管采集的信号进行放大，使信号满足后续电路的要求。 综合上面对两种方案的考虑，本设计选用方案二。 2． 点滴速度控制方案 方案一：改变一段输液管的输液截面积控制点滴速度。原理与现行的输液管控制阀原理相同。 方案二：改变输液瓶高度控制点滴速度。输液瓶高度的改变可直接影响输液管中压强的变化，根据点滴速度与输液管中压强的相关性，可以通过调整输液瓶的高度对点滴速度进行调整和控制。 比较以上两种方案： 方案一原理简单，但控制难度较大：输液管导通面积本来就不大，此方法控制点滴速度过于灵敏；输液管弹性欠佳，恢复原形时间过长，影响系统响应度；此方法必然在输液管上安装较大体积的控制部件，使系统的实际应用受到限制。方案二控制方法简单，可用步进电机调节输液瓶高度，控制点滴速度。综合以上分析，本设计选用方案二。 图2
智能家居控制系统设计方案
智能家居控制系统设计方案 摘要：本文研究和设计了一种应用于智能家居环境中的远程自动控制系统方案。它将操作指令由GSM手机经GSM网络传至家中的值守GSM模块，再由该GSM模块通过由单片机控制的红外无线局域网传输红外信息来控制家电动作，完成对信息家电的控制意图，并可将信息家电的信息反馈回来，以便进行下一步的控制。系统安全可靠，性能稳定。同时该系统除用于家庭设备远程自动控制外，也可用于家庭通信、家庭安全防范，共同组建智能家居控制系统。 21世纪是信息化的世纪，各种通信和互联网等技术推动了人类文明的巨大进步。智能家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器(空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机)进行远程控制；可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下手机按键或鼠标。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，家内家外(在家内通过无线局域网，在家外通过电信或互联网)都能对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便的控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。 1 智能家居系统控制的工作原理 本系统是基于红外和GSM网络的用于智能家居环境中的一种远程自动控制系统。其工作原理为：用户通过自身的手机发出命令短消息，在家值守的GSM模块接收到命令后发送给主机(单片机)，主机通过对命令的处理，把命令通过红外传输到相应的分机(单片机)上，分机对命令处理后，启动相应设备，完成用户给出的命令并向主机回复应答，主机收到应答后，通过GSM模块发出回复短消息，报告用户完成命令。若在规定的时间内(这里定时60s)主机没有接收到分机的回复信息，即把该操作认为无效，回复操作无效短消息给用户手机，要求用户重新发出命令。若收到的短信息有误，主机便立刻回复用户该操作无效，请求重新发出命令。系统构成如图1所示。 图1 系统构成图 2 硬件设计