用凌阳SPCE061A实现的液体点滴速度监控装置
液体点滴速度监控系统的设计
液体点滴速度监控系统的设计摘要输液是医院常⽤的治疗⼿段，传统输液过程中存在着输液速度不精确、需要⼈⼯监护等弊端。
本⽂的⽬标就是设计⼀种输液监控系统以解决此问题。
本⽂设计的液体点滴速度监控装置系统，实现了对输液速度的检测与控制，实现了对储液瓶中液⾯⾼度的检测报警，并且动态显⽰输液速度。
使⽤者可以通过按键设置输液速度，系统将⾃动对输液速度进⾏控制。
此外系统还实现了多机通信，即⼀个主站控制⼀个和主从机之间的数据传输。
当输液结束或输液速度发⽣异常时，从站使⽤发光⼆极管和蜂鸣器进⾏报警，并将报警信号通过串⾏⼝传送⾄主站，主站通过监控软件和蜂鸣器实现声光报警。
系统以8051单⽚机为核⼼，使⽤两块系统板（主机和从机）组成有线监控系统，主机实现对从机的控制及液体点滴速度的显⽰和液体点滴速度的键盘控制；从机通过外围电路检测储液瓶中液⾯⾼度和液体点滴速度；通过从机实现对步进电机控制以实现对储液瓶⾼低的控制，来实现控制液体点滴速度。
在整体⽅案设计中，在保证设计系统能达到的题⽬要求的精度和稳定度的前提下，考虑到系统的轻便性、实⽤性、可靠性，对电路系统进⾏了优化。
关键词：点滴速度；光电传感器；步进电机；单⽚机ABSTRACTTransfusion commonly used as treatment in hospital, but there were some problems, such as inaccurate, need transfusion of artificial guardianship, etc. The goal is to design a transfusion monitoring system in order to solve those problems.The monitoring and controlling system of liquid drop speed by this paper, actualize the infusion rate of test, the control of reservoir fluid bottle level detection alarm and dynamic display of transfusion speed. Users can through the button to control transfusion speed and system will automatically transfusion speed of it. Besides the system also actualize multi-machine communication, that is, a master station to control a multiple machine from a station and the master-slave data transmission between. When the infusion end or infusion speed abnormal, slave light-emitting diodes and buzzer to alarm, and will alarm signals through serial transmission to the master, stood by buzzer sound-light alarm.The systems use 8051 SCM as machine?s core. Use two systems board (host and slave) component cable monitoring system for control of the machine from host. The master station achieves the displaying of liquid drip speed and the keyboard to control liquid drip speed. Slave machines through the outer circuit testing reservoir liquid bottle in height and liquid dropping speed, and through the control of stepping motor speed control the level of liquid storage bottle to control liquid drop speed.In the overall program design, in ensuring the use of design systems to achieve th e required accuracy and stability of the premise, taking into account the system?s portability, practicality, reliability, electrical systems were optimized.Key words: liquid drop speed; photoelectric sensor; Stepper Motor; single chip⽬录第⼀章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究的⽬的和意义 (1)1.3 输液报警监控系统的⽅法 (2)1.4 本课题采⽤的输液报警监控内容⽅法简介 (2)1.5本⽂的结构 (3)第⼆章输液监控系统的总体⽅案 (4)2.1 输液监控系统的设计依据和⽬的 (4)2.2系统⽅案论证与⽐较 (5)2.2.1 控制⽅案的⽐较 (5)2.2.2点滴检测⽅案⽐较 (5)2.2.3液位监测⽅案⽐较 (5)2.2.4速度控制⽅案 (6)2.2.5电机的选择 (6)2.2.6主从机通信⽅案 (7)2.3系统总体框图 (8)第三章系统的硬件设计 (10)3.1 系统的硬件设计 (10)3.2 从站各系统单元的设计 (11)3.2.1中央处理单元 (11)3.2.2点滴信号检测单元 (11)3.2.3点滴信号的⽐较、滤波、整形电路 (12)3.2.4 液位检测单元 (13)3.2.5检测电路的抗⼲扰措施 (14)3.2.6声光报警电路 (1)4.3.2.7 步进电机驱动单元（⾼度调整单元） (15)3.2.8 主从站接⼝电路 (16)3.3 主站的硬件电路图及⼯作原理 (17)3.3.1键盘单元 (18)3.3.2 数码管显⽰单元 (20)3.4 主从站芯⽚时钟电路 (21)3.5 主从站复位单元 (21)3.6 电源电路 (22)第四章液体点滴监控系统的软件设计 (24)4.1 从站各模块软件设计 (25)4.1.1 主控模块设计 (25)4.1.2 点滴速度测量模块设计 (25)4.1.3 电机控制算法 (27)4.1.3.1 电机控制原理 (27)4.1.3.2 点滴速度控制 (28)4.1.4 通信程序通信模块设计 (29)4.1.4.1 串⼝通信参数设置 (29)4.1.4.2 通信协议约定 (30)4.1.4.3 主控模块设计 (31)4.1.5 报警模块设计 (32)4.2 从站各模块软件设计 (33)4.2.1 主控模块设计 (33)4.2.2 输⼊键盘模块的设计.................................................................33.4.2.3 数码管显⽰模块的设计 (34)第五章总结及展望 (37)5.1总结 (37)5.2 展望 (38)5.3⼼得体会 (39)致谢 (40)附录⼀电路原理图 (41)附录⼆部分程序清单 (43)第⼀章绪论1.1课题背景输液(俗称打点滴)是临床医学上最常⽤的治疗⼿段。
基于SPCE061A的液体点滴速度测控装置研究
关键 词 ： 液 速度 ； 输 液住报 警 ； 测控
中图分类号：Ｐ６ ＋ Ｔ ３ ８２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ７ — ３２ ２０ ）１ ０４ — ２ １ １ ５ ２ （ ０６ ０ — ０ ８ ０ ６
２ １ 系统 结构 ．
现行 医院点滴输液方法， 需值班护士经常观
察输液进展情况 ， 当估计输液快完成时 ， 护士便在
现 死 机现象 。 ２２ 点滴 速度 检测 ．
剩余药液 ， 可以减轻护理人员的劳动负担 ， 给护士 输液治疗提供方便 ， 给输液病人提供可靠 的安全
保证。
根据红外发射检测 的原理实现 ， 在储 液瓶 的
一
１ 系统功 能
（） １ 在滴斗处检测点滴速度 ， 数显装 置能动 态显示点滴速度 （ ｍ ｎ 。 滴／ ｉ） （） ２ 通过改变输液瓶高度来控制点滴速度 ， 点滴速度可用键 盘设定并显示 ， 设定 范围为 ｌ Ｏ～ ２０ 滴／ ｉ） 控 制误差 范 围为设 定 值 １－１％ ０ （ ｍｎ ， ｔ０ － 滴。 （ ）当输液瓶 内的药液降到警戒值 （ ３ 离瓶 口
Ｖｏ． ９ Ｎｏ １ １ １ ． Ｍａ ．２ ｏ ｒ ０６
基 于 Ｓ Ｃ ０ １ 的液 体 点 滴 速 度 测 控 装 置研 究 ’ Ｐ Ｅ ６Ａ
邸荣光 ， 刘仕兵
（ 华东交通大学 电气 与电子工程学 院， 昌 ３ ０ １ ） 南 ３０ ３
摘 要： 介绍 了一种基 于红外检测技术 与单片机控制技术的液体点滴速度 自动测控 系统 ， 阐 述 了 系统 的硬 件组 成 、 工作原 理和 软件 设 计 。它可 以实现输 液速 度 的键 盘 设 置 、 态显 示、 动 点 滴速度的检测、 输液速度的实时调节、 液瓶液面动态监视以及异常情 况报 警等功能， 储 使输液 治 疗变得 更加 方便 和安 全 。 实验 测试 结果 表 明 ， 系统检 测精 度 高、 液 速 度调 节 响应 快 、 态 输 稳
【精品】液体点滴速度监控装置点滴速度控制及检测
（1）前言（2）目前医院使用的点滴输液装置是将液体容器挂在一定的高度上，利用势能差将液体输入到病人的体内（图1），通过软管口径的压紧和放松来控制点滴速度。
有经验的医护人员可以根据药剂的特性对点滴速进行控制，但是一般的病人却无法做到，控制不好还有一定的危险性。
在一些大医院一个护士常常需要负责十几个、甚至几十个床位的液体点滴,很容易出现混乱局面,导致工作效率降低。
为了提高医院本身的管理水平和工作效率,减轻医护人员的劳动强度，对于可以进行自助式护理的病人来说，需要一种可以由病人自己操作，自动定时、定量向病人进行输液的装置；而对于医护人员来说，需要一种可以对所有的病人进行统一监控的智能监控装置。
本设计就是针对以上问题而做的智能型液体点滴速度监控装置。
设计要求为能有以下几种功能：（3）检测输液点滴速度（4）检测输液点滴高度（5）控制点滴速度（6）显示点滴速度能设置点滴速度图1第一章硬件设计说明1.1系统简介本设计分为主机控制，从机测量，主从通信三个框架。
由从机测量并控制点滴速度，得到的数据送到单片机进行处理，再通过RS485通信将数据反馈给主机进行显示处理，主机也可以通过RS485通信对从机进行控制。
本人负责点滴速度检测及控制部分。
系统框图（图2）如下：图2系统框图1.2方案设计过程及实现方法1.2.1点滴速度检测电路设计点滴速检测是整个系统的核心，检测精度是衡量系统精确性的一个最重要指标。
这样就不会因为点滴速度异常而使患者面临危险。
出于安全性考虑，在检测点滴速度时不能使原胶管破损，否则就会对输液造成严重感染而影响患者，因此在检测点滴速度时要用非接触的方式。
方案一：利用发射型光电传感器，传感器工作时，当物体经过射程之内，就会对红外光进行反射，传感器接受到这个感反射信号后动作，以检测物体稳定动作的最大距离。
但是光电传感器对各种介质的反射程度不同，对水的动作距离近，对玻璃的动作距离远。
而且光电传感器体积较大，需要距离滴斗一定距离才能分辨不同介质，无法安装在合适的位置上，所以最终放弃这种方案。
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。
滑轮二、要求1、根本要求点滴移动支架〔 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 h2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控h1储液瓶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。
滴斗〔 3〕调整时间≤ 3 分钟〔从改变设定值起到点滴速度根本稳定，能人工读出数据为止〕。
电动机〔4〕当 h1降到警戒值〔 2~3cm〕时，能发出报警信号。
2、发挥局部滴速夹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h2从站中，只有一个从站是按根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。
受液瓶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。
液体点滴速度监控系统设计
液体点滴速度监控系统设计摘要：本设计研制了一种液体点滴速度监控系统。
该系统以单片机为核心,可以实现自动检测并显示液体点滴的速度、用键盘设定点滴速度和对异常情况进行声光报警等功能。
采用红外光电传感器检测液位信号，通过硬件滤波和保护装置消除杂散光干扰。
并能通过上位机与下位机之间的串行通信，实现对多台下位机进行远程监控与管理。
该系统工作稳定、操作简便，能有效的解决目前简易液体点滴装置和输液泵之间的空缺，在医疗卫生领域中具有广泛的应用前景。
关键词：点滴速度，单片机，串行通信，步进电机Abstract：The monitoring system for the transfusion was developed with microcontroller unit used as a core. The system realizes auto detection and display of the drip velocity. The drip velocity can be set by keyboard and the abnormal event alarm has achieved. The signal of the liquid level was detected by the infrared photoelectric sensor, and the interference of abnormal light was eliminated by the hardware filter and the protect device. In addition, the remote monitoring and managing of several lower computers was achieved by serial communication. The system is stable in performance and simple in operation. The system has bright application future in medical treatment field.Keywords：Dropping speed, Microcontroller unit, Serial communication, Stepping motor目录1前言 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计目标 (1)1.3 技术路线 (1)1.4 实施计划 (2)1.5 必备条件 (2)2总体方案设计 (3)2.1 方案比较 (4)2.1.1 滴速检测方案 (4)2.1.2 液位检测方案 (4)2.1.3 滴速控制方案 (4)2.1.4 电机选择方案 (5)2.1.5 点滴速度计算方案 (5)3单元模块设计 (7)3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (7)3.1.1 滴速检测模块设计 (7)3.1.2 液位检测模块设计 (7)3.1.3 电机驱动模块设计 (8)3.1.4 声光报警模块设计 (10)3.1.5 键盘模块设计 (10)3.1.6 显示模块设计 (11)3.1.7 通信模块设计 (12)3.1.8 中央控制模块设计 (13)3.1.9 电源模块设计 (14)3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (14)3.2.1 时钟电路 (15)3.2.2 复位电路 (15)3.3 功能器件的介绍 (15)3.3.1 AT89C51介绍 (16)3.3.2 8255A介绍 (18)4软件设计 (24)4.1 软件设计所用工具 (24)4.2 软件结构图 (24)4.3 软件流程框图 (25)4.3.1 上位机软件流程框图 (25)4.3.2 下位机软件流程框图 (26)4.3.3 上、下位机通信软件流程框图 (28)5系统调试 (31)6系统功能、指标参数 (38)6.1 系统能实现的功能 (38)6.2 系统指标参数测试 (38)6.2.1 点滴速度测试 (38)6.2.2 报警功能测试 (39)6.3 系统功能及指标参数分析 (39)7结论 (40)8总结与体会 (42)9谢辞 (43)10参考文献 (44)附1 系统的原理电路图 (45)附2 外文文献翻译-译文 (46)附3 外文文献翻译-原文 (56)1前言随着医院管理系统趋向于电子化、网络化，利用单片机与现代控制技术提高医疗器械的自动化程度成为目前主要应用方向之一。
基于SPCE061A的水温监控系统设计
成 了 Ａ Ｃ、Ａ Ａ Ｃ放 大 电 路 等 ，是 一 颗 功 能 强 大 的 Ｓ Ｃ Ｄ Ｄ Ｃ、 Ｇ Ｏ
芯 片 。 芯 片拥 有 ８ １ 该 路 ０位精 度 的 Ａ Ｃ， 中一 路 为 音 频 转 Ｄ 其 换通道 ， 另外 ７路 可 作 为 普 通 的 Ａ Ｄ转 换 通 道 。 可 以 实 现 简 它
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａ ｔｒ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｍｏ ｉ ｒ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉｎ ｄ， ｉｈ ｉ ｂ ｓ ｄｏ Ｐ Ｅ０ ｗａｅ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｔ ｓｅ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ｗｈｃ ａ ｅ ｎ Ｓ Ｃ ６１ ｓ ｍｐ ｅ ｔ ｒ ｅ ｅ ａｕ ｅｂ ｓ ｇ ｔ ｏｓ ｓ ｓ Ａ， ａ ｌ ｓ ｗａｅ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｙｕ ｉ ｔ ｎ Ｐ Ｏ ｅ ｓ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｎ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｖａ ｄ ｇｔｌ ｌ ｒｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｒ ｃ ｓｅ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ａａ ｖａ ｐ ０ ０ ｔ ｎ ｈｎ ｅ ｒ ｌ ＴＩ ０ ｓ ｎ ｏ ， ｌ ｍｉａ ｅ ｉｔ ｒ ｅ ｃ ｉ ｉ ｉ ｔ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓｔ ｅ ｔ ｅ ａｆ ｅ ｅ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｄ ｔ ｉ ｒ ｐ ｒ ｏ ａ ｔｇ ａ— ｉ
ｄ ｒ ａｉｅｃ ｎｒｌ ｒＰＤ ｃ ｎｒｌ ｒ． ｈ ｅｔ ｇｒｓ ｌ ｎ ｉａｅｔａ ｅｓｓｅ ｈ ｓｅ ｃ ｌ ｎ ｂｌｙｉ ｍｐ ｒｔｒ ｏ ｔｏ． ｅｉ ｔ ｏ ｔ ｌ （ Ｉ ｏ ｔ ｌ ）Ｔ ｅｔｓ ｎ ｅｕｔ ｉｄｃ ｔ ｔｈ ｙｔｍ ａ ｘ ｅｌ ｔ ｉｔ ｔ ｅａｕ ｅｃ ｎｒ１ ｖ ｖ ｏｅ ｏｅ ｉ ｓ ｈ ｔ ｅ ａ ｉ ｎｅ
第ｌ ９卷 第 ５期
Ｖｏ． ９ １１ Ｎｔｏ ｉ ｓｇ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｌ ｃｒ ｎｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
基于凌阳SPCE061A的胶质层测定仪温度测控系统设计
型热 电偶传 感器 ， 过 Ｍ Ｘ ６ ５完 成 信号 放大 、 通 Ａ ６７ 冷
端补偿 、 性化 、 ／ 线 Ａ Ｄ转换 及 Ｓ Ｉ 口数 字化输 出功 Ｐ串
能 。采用 ＰＤ控 制 算 法 ， 算 出控制 量 后 ，这些 数 Ｉ 计
据通 过 Ｒ －３ Ｓ２ ２接 口传 送 到 Ｐ Ｃ机 中进行 后 续处 理 ， 通过 控制 固态继 电器 来 调 功 、 温 ， 调 实现 对 温 度 的 精确 控制 。
１ ８ ０５
器， 能够 实 现 乘 法 运 算 、 内积 运 算 等 复 杂 的运 算 。 它不仅 运算 能 力 强 ， 且 处 理 速 度 快 ， 周 期 最 高 而 单 可 以达到 ４ ｚ ９ＭＨ 。８通 道 １ ０位模／ 转换 输人 功能 数
并 内置 自动增 益控制 功能 的麦 克风 输人 ； 双通 道 １ ０
字 的 Ｆａｈ程 序 存 储 器 以及 ２ Ｋ 的 Ｓ Ａ ８通 道 ｌｓ Ｒ Ｍ、 １ ｉＡ Ｃ ３ Ｏｂｔ Ｄ 、２位可 编程 的多功 能 ＩＯ端 口、 ／ ２路 １ ６ 位 定时器 、 串行 ＳＯ接 口、 Ａ Ｔ接 口、 门狗 、 Ｉ ＵＲ 看 时基
第 一 作 者 简 介 ： 武 庆 （９ ８ ） 男 ， 西 工 业 职 业 技 术 学 院 讲 师 ， 吉 １６ 一 ， 陕
特点 ， 是构成胶质层测定仪热 电偶测控温嵌入 式系统 的理想解决方 案。
关键词
单片机
集成温度传感器
热 电偶 Ａ
中图法分类号
Ｔ ３ ８２ Ｐ６ ． ；
文献标志码
胶质 层测 定仪 是用 于烟 煤胶 质指 数 （ 胶质 层最
通 过单 芯片 来 完成 信 号放 大 、 端 补 偿 、 性 化 及 冷 线 数 字化输 出功能 ， 大大 简 化 温度 测 控 系统 在 胶质 层
基于凌阳单片机SPCE061A的红外泵液器的设计
第１卷 ｌ
第 １ 期 ｌ
电 子元 器 件 主 用
Ｅ ｅ ｔ ｎｃＣ ｍｐ ｎ ｆ ＆ Ｄｅ ｉｅＡｐ ｌ ａｉｎ ｌｃｒ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ｉ ｖｃ ｐｉ ｔ ｓ ｃ ｏ
Ｖｏ ． １ １１ Ｎｏ １ ．１
巾 的 电 流 。 当 伸 出 手 时 ，接 收 部 分 收 到 的 红 外 线
的转换 ，从 而使人 机交互 更友好 ，同时也可 以表
明 当前 系 统 的 工 作 状 态 。
强 度降低 ，转换 的 电流 强度减 弱 ，拿 开手 时 ，红 外直 射到 光敏管 上 ，输 ｍ 电流增 强 ：之后 的第 二 步 ．再 将 电 流信 号 的 强 弱转 换 为 能 被Ｓ Ｃ ０ １ Ｐ Ｅ ６Ａ
黄 丽薇
ｆ 东南大学成 贤学院 ，江 苏 南京 ２ ０ ８） １０ ８
摘 要 ：红 外 泵 液 器 是 采 用 红 外技 术 感 应 人 手 ， 由单 片 机 控 制 出 液 量 ， 并 具 备 手 动 和 自动 两
种 泵液模 式的 自动 水暖装 置 。文 中给 出了一个 改进 的智能 方案 ，该方案 具有低 电压检 测报 警 以及 使 用完毕后语音提 示等 功能 ，并具有抗 干扰 能力强 、无误 操作 、省 电节能等特 点。 关键 词 ：红 外 ；泵 液器 ；单 片机
Ｉ ＯＢ８ Ｉ Ｂ２ ｏ
Ｉ ＯＡ４
Ｉ Ａ５ ｏ
现 ；第 步 ，则 是通过对 高低 电压信 号 的判断 来
Ｓ ＰＣＥ０ ６１ Ａ
输 Ｈ控 制 信号 ，并 将控制 信号输 出给 电机 ，再 通 ：
过 电机 控制水 泵 。这部 分 主要 是￣ Ｉ Ｂ 的中断 检 ￣Ｏ ２ 测 ，伸 手时红外 线被挡 住 ，二 极管 截止 ．Ｉ Ｂ 得 三 Ｏ ２ 到 高 电平 ， 即利 用Ｉ Ｂ 的 上 升 沿 中 断 申请 功 能 Ｏ ２ （ 或者 使 用查 询 方 法）来 向Ｓ Ｃ ０ １ 单 片 机 提 出 Ｐ Ｅ６Ａ 放水的 中断请 求 。 通过 以上ｊ 个操作 步骤 ，仅仅 可 以基 本完成 设 计功 能 ，而本文对 上述传 统设计 的改 进之 处有
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用凌阳ＳＰＣＥ０６１Ａ实现的液体点滴速度监控装置
・羚 阳・
２００３年全国大学生电子设计竞赛已经结束。
本文介绍竞赛的Ｆ题。
通过凌阳１６位单片机ＳＰＣＥ０６１Ａ实现一个液体点滴速度控制系统，其中包括键盘设置、动态显示、点滴速度检测、储液瓶液面检测以及电机控制、异常情况报警等功能，并且该系统作为一个子系统能够和主系统进行通讯。
从站部分
１．系统功能
该系统能够完成以下功能，示意图如图１所示。
（１）基本功能
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ｈ２控制点滴速度，如图１所示；点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为１０～２００（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ｈ１降到警戒值（２～３ｃｍ）时，能发出报警信号。
（２）扩展功能
①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。
②接收主站设定的点滴速度信息并
显示。
２．方案设计与论证
（１）点滴速度检测 可以选择红外发
射检测的原理来实现，我们可以在滴斗
壁的一端安装一个红外发射传感器，另
一端来接收，当有水滴滴下时，传感器会
产生一个跳变信号，通过该信号来计算
点滴滴下的数目，以此计算出点滴的速
度（滴／分），这里用到的传感器是一种
光电开关传感器俗名“１５ｍｍ”，不需要
外接任何电路，三根连线分别是：５Ｖ、
ＧＮＤ和ＯＵＴ，使用非常方便。
当电源和
地连接好后，可以将输出直接接一个发
光二极管，用手在发射和接收之间穿过，
就可以看到二极管会亮灭一次。
（２）储液检测电路 可以通过两根单
芯电缆线插入储液瓶口内２～３ｃｍ处，一
端连接５Ｖ的电源，另一端接Ｉ／Ｏ口，并
连接一个下拉电阻到地，当液面高于瓶
内导体时Ｉ／Ｏ口为高电平，否则为低电
平，参见图２。
需要注意的是，深入水中
的两根线一定要注意绝缘好，不能让水
沿着线流入电源和
Ｉ／Ｏ口。
（３）电机控制电路 该电路是用来改
变ｈ２高度，以此控制点滴的速度，这里
我们选用的是永磁异步四相８拍的步进
电机，型号为４２ＢＹＧ２２８，根据电机的
正转和反转来控制储液瓶的高度。
（４）键盘设置点滴速度 按键功能说
明：①０～９为数字键，该数字键表示站
号或者速度，ａ～ｆ只表示１０到１５号从
站；②Ｓｐｅｅｄ＿ｓｅｔｕｐ／３键：该键有两
个功能，一个是设置点滴速度的功能
键，另一个是数字键３；③Ｆ／ＥＮＴＥＲ键：
该键有两个功能，一个是第十六号从站
号Ｆ，另一个是确认键；③Ｅ／Ｃａｎｃｅｌ
键：该键有两个功能，一个是第十五
号从站号Ｅ，另一个是删除当前所设置
的数字。
举例：设置第１５号从站的速
度为１２０滴／分（说明，从站号从第一
个到第十六分别为０～Ｆ）。
步骤：①先按下Ｓｐｅｅｄ＿ｓｅｔｕｐ／３键，
表示现在开始设置站号和速度；②再输
入Ｅ／ Ｃａｎｃｅｌ键，表示输入第十五号从站
号；③依次输入１、２、０，即输入所设置
的速度；④按Ｆ／ＥＮＴＥＲ表示确认；⑤设
置完毕。
（５）数码管显示电路 数码管显示用
到的是共阴极的４位７段显示。
（６）通讯电路 在这里主站和从站之
间的通讯采用ＲＳ－２３２通讯的方式。
（７）声光报警 当发生异常现象时，
如：当储液瓶内液体降至警戒值２～
３ｃｍ时，发光二极管会点亮，同时会有
语音提示：“请注意点滴即将结束”，并
发送报警信息给主机。
３．系统硬件电路设计
（１）电路方框图及说明
图３是整个系统的结构图，共包括
７个部分的模块，从图中也可以了解到
各个模块对Ｉ／Ｏ口的占用情况。
（２）各部分电路设计
点滴速度检测（图４） 利用ＩＯＢ３
图
１１
图
８
图
１０
图
６
（２）巡回检测 巡回检测方式下，可以实现循环检测所设定的从站号及对应的点滴速度。
（３）设定 通过设定键设置需要查
询的从站数量、从站号和各从站的点滴
速度。
（４）报警显示及报警解除 收到从站
报警讯号后，进行声光报警并显示相应
的从站号，按取消键可解除报警。
２．方案设计
（１）人机界面设计 键盘布局如图
时显示从站号；取消键用于取消输入及
解除报警；统计键用于设定需巡回检测
的从站数量。
警标志。
通讯协议采用如下方式：
（２）各部分实现方法
键盘部分 键盘程序调用４＊４键盘
扫描子程序，主程序循环一次，对键盘扫
２００３年全国大学生电子设计竞赛Ｅ题，即《简易智能电动车》（原题见本刊第１０期）的任务是：设计并制作一个简易智能电动车，在涂有５ｃｍ宽黑色边线、２ｃｍ宽黑色引导线的白纸铺成的跑道上行驶，跑道示意图见图１。
置在障碍区两侧的任意位置；（４）电动车
完成上述任务后应立即停车，但全程行
驶时间不能大于９０秒，达到９０秒必须立
即自动停车。
停车后要能准确显示其全
程行驶时间。
１．方案述评
原理，自制感应头作为传感器，从而形成
了一定的特色。
其原理是：振荡状态下的
感应头周围存在高频磁场，当金属靠近
感应头时，这种高频磁场在金属中产生
涡流，使ＬＣ谐振回路感应的能量损耗增
加，等效损耗电阻增大，振荡幅度下降。
《简易智能电动车》测评分析・全国大学生电子设计竞赛湖北赛区评审组专家 胡荣强教授・。