液体点滴速度监控装置(F题)2003年
液体点滴速度监控装置毕业设计(高)
前言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：（1）检测输液点滴速度（2）检测输液点滴高度（3）控制点滴速度（4）显示点滴速度（5）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。
2003年全国大学生电子设计竞赛题目
参赛注意事项（1）2003年9月15日8:00竞赛正式开始，每支参赛队限定在提供的A、B、C、D、E、F题中任选一题；认真填写《登记表》各栏目内容，填写好的《登记表》由赛场巡视员暂时保存。
（2）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（3）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
电压控制LC振荡器（A题）一、任务设计并制作一个电压控制LC振荡器。
二、要求1、基本要求（1）振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。
（2）输出频率范围：15MHz～35MHz。
（3）输出频率稳定度：优于10-3。
（4）输出电压峰-峰值：V p-p=1V±0.1V。
（5）实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值，精度优于10％。
（6）可实现输出频率步进，步进间隔为1MHz 100kHz。
2、发挥部分（1）进一步扩大输出频率范围。
（2）采用锁相环进一步提高输出频率稳定度，输出频率步进间隔为100kHz。
（3）实时测量并显示振荡器的输出频率。
（4）制作一个功率放大器，放大LC振荡器输出的30MHz正弦信号，限定使用E=12V 的单直流电源为功率放大器供电，要求在50Ω纯电阻负载上的输出功率≥20mW，尽可能提高功率放大器的效率。
（5）功率放大器负载改为50Ω电阻与20pF电容串联，在此条件下50Ω电阻上的输出功率≥20mW，尽可能提高放大器效率。
（6）其它。
三、评分标准四、说明1、需留出末级功率放大器电源电流I C0(或I D0)的测量端，用于测试功率放大器的效率。
宽带放大器（B 题）一、任务设计并制作一个宽带放大器。
二、要求1、基本要求（1）输入阻抗≥1k Ω；单端输入，单端输出；放大器负载电阻 600。
液体点滴速度监控装置
处理 ，对 信 号调 整 电路 的要 求 较 高 ，实 现 难度 较 大 。 综 合考 虑 ，通 过选 用 高 亮度 发 光 二 极 管发 射 、光 敏 三 极 管 检测 来 实 现 。这 种 方 法不 仅 具 有 红 外发 射对 管 的优 点 ， 并且 光 敏 三 极管 的输 出信 号 强 ， 只 需经 过 简单 的滤波 、 整形 即可得 到所 需的计 数脉冲 信号 。 图２ 是液体 滴速检 测 电路 ， 它包含４ 部分 ： 个 可见 光反 射
３系统硬件设计
３ １液体 滴速检 测模 块 ．
Ａｂ ｔｒ ｃ Ｔ ｅ ｎ ｌ ｉ ｅ １ ｑ ｄ ｒ ｐ ｏｎ ｔ ｒｉ ｇ ｓ ｓ ｍ ａｓ ｓ ａ ｔ ｈ ｉ ｔｅ １ ｇ ｎｔ ｉ ｕｉ ｄ ｏ ｍ ｉ ｏ ｎ ｙ ｔｅ ｈ ｂｅ ｎ ｅ ｅｌ ｐｅ ａ ｍｉ ｇ ｅ ｄ ｖ ｏ ｄ ｉ ｎ ａｔ ｏｌ ｉ ｇ ｈｅ ｓ ｖ ｎ ｔ ｐ ｏ ｅ ｓ ｘ ｓ ｅｄ ｎ ｈ ｍｅ ｉ ａｌ ｒ ｃｅ ｕ ｅ． Ｔ ｅ Ｓｙ ｔｅ ｍ ｎｉ ｏ ｔ ｅ ｒ ｂｌ ｍ ｅ ｉ ｔ ｉ ｔ ｅ ｄ ｃ ｐ ｏ ｄ ｒ ｈ ｓ ｍ ｏ ｔ ｒｓ ｈ ｈｅ ｇ ｏ ｓ ｏ ｋ ｏ ｕ ｏ ａ ｔ ｉ ｈｔ ｆ ｔ ｃ ｓ ｌ ｔｉ ｎ ｎｄ ｈｅ ｓｅｄ ｆ ｐ ｅ ｏ Ｌｉ ｕｉ ｄ ｏ ｂ ｉ ｆ ａｒ ｄ ｐ ｏｓ ｔ ｓ ｏ ｉ ｇ Ｒ ｉ ｂｌ ｃ ｍ ｎｉ ｔｉ ｎｓ ｅ ｗ ｅ ｍ ｔ ｒ ｔ ｉ ｎ ｑ ｄ ｒ ｐ ｙ ｎ ｒ ｅ ｏ ｐ ｉ ｅ ｈ ｏｔ ｎ ． ｅｌ ａ ｅ ｏ ｍｕ ｃａ ｏ ｂ ｔ ｅ ｎ ａｓ ｅ ｓ ａｒ ｏ ａｎ Ｓｌ ｖｅ ｔ ｔｉ ｎ ｄ ａ ｓ ａ ｏ ｗｅ ｅ ｒ ｒｅ ｌｉ ｄ ａ ｚｅ ｂｙ ｍｅ ｎｓ ｆ ｓ ａ ｉ ｈｉ ｇ ｒ ａｓ ｎ ｂｌ ｃ ｍ ｕｎｉ ａｔ ｏ ｐ ｏｔ ｃ ． Ｔｈ ａ ｏ ｅ ｔ ｂｌ ｓ ｎ ａ ｅ ｏ ａ ｅ ｏ ｍ ｃ ｉ ｎ ｒ ｏ ｏ１ ｅ ｅｘ ｅ ｍｅ ｔｓ ｒ ｖｅ ｈａ ｔ Ｓ ｙｓ ｅ ｃ ｓ ｌ ｓｓ ｍｏ ｙ ｎｄ ａｓ ｈｉ ｈ ｅｌ ａ １ ｔ ｐ ｒｉ ｎ ｐ ｏ ｄ ｔ ｔ ｈｉ ｓ ｔ ｍ ｏ ｔｓ ｅ ｎｅ ａ ｈ ａ ｇ ｒ ｉ ｂｉ ｉ ｙ． Ｋｅ ｗ ｄ １ ｑ ｄ ｒ ｐ ｏ ｔ ｒｉ ｙ ｏｒ ｓ ｉ ｕｉ ｄ ｏ ｍ ｎｉ ｏ ｎｇ： ｉ ｒ ｒ ｏ ｐｏ ｔ ｓ ｏｏ ｉ ｇ： Ｓｉ ｌ ｃ ｐ ｎｆ ａ ｅｄ ｐ ｓｉ ｅ ｈ ｔ ｎ ｎｇ ｅ ｈｉ
液体点滴速度控制教学实验装置的设计
液体点滴速度控制教学实验装置的设计◆王 强单片机的教学实验在信息电子专业的教学中占有十分重要的地位,为了使同学们掌握单片机的开发系统的基本知识,本文设计了一个液体点滴速度自动控制的实验装置,该装置能够由人工设定点滴速度,并能根据监测到的点滴速度通过控制算法达到设定速度,而且调整时间较快。
该装置不仅可以很好地应用到教学实验中,并且还可以推广到实际应用中。
点滴速度自动控制装置教学装置一、前言在传统医疗过程中,给病人输液一直采用人工观测和人工调节点滴的速度,点滴的监控受到医务人员责任心和熟练程度的限制,给病人和医疗过程带来一定的安全隐患。
同时,现阶段实践性教学环节有它的薄弱之处,大都处于滞后、分散、针对性不强、系统性不够、综合性不强等低层次循环状态,师生重视程度不够,一方面,造成学生找不到工作,另一方面,某些岗位的高级应用技术人才紧缺。
为此,必须充分重视实践教学环节,充分发挥出实践性教学的最大功效。
其有效措施之一,就是配合一些优秀的实验教学模型,开展设计性、系统性、综合性的实验和实习教学。
对实验教学模型有几点主要要求:(1)系统性;(2)新技术的综合性;(3)设计性;(4)直观性。
本文将89C51单片机用于对输液实验装置的设计,实现键盘设定输液速度,通过传感系统来确定点滴速度和对液位警戒线的检测,利用LED 数码显示屏实时显示,通过电机控制储液瓶的高度来达到控速的目的,整个系统结构简单,易于实现。
二、硬件设计系统硬件结构框图如图1所示。
主要包括单片机系统、液滴探测、液位检测、报警输出、步进电机控制、看门狗等电路。
单片机系统选用AT89C51,内含4K 字节的EEPRO M ,便于研制阶段反复调试和修改;为提高系统的可靠性,使得当系统掉电、上电后程序可以恢复正常,本文设计了看门狗硬件电路。
图1 系统的整体结构图1.点滴速度检测滴速检测是采用LM339过零比较电路,采用红外发射—接收对管作为液滴检测器件,根据接收到的光强的强弱判断是否有液滴滴下。
全国大学生电子设计竞赛历届题目(整理)详解
（2）调幅收音机输入回路线圈和磁性天线；
（3）变容二极管，型号：SVC341；
（4）本振线圈；
（5）用于电调谐的锁相频率合成器集成电路，型号：LC7218（可选件）；
30
实际完成情况
50
总结报告
20
发挥部分
完成第一项
5
完成第二项
15
完成第三项
20
一、设计任务
设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：
主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是：
（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
二、设计要求
1．基本要求
（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
三、评分意见
项目
得分
基本要求
设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
基于单片机的液体点滴速度监控装置设计
（ 三 ）Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５接 口 电路
Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 最小 型由两条信号 电路线组成 。每条连接 电路有接大地参 考点 ，这 电缆能支持 ３ ２个发送， 接收器对 。为了避免地 面路 电流 ，每个 设备都要接地 。这电缆包括连至每个设备 电缆地 的第三信号参考线 。
方案一 ：采用直流电动机 。直流电动机具有 良好的起 、制动性能 ，
易于在广泛范围 内平滑调速 ， 并且直流 电动机 的主磁通 ｌ ｉ 电枢 电流相互
独立 ，可以分别对它们进行控制 ，容易得到满意的动 、静态性能 。但其 不能定位 ，就是采用变速齿轮箱锁定 ， 定 位也不会精确 ，而且转子发热 多 ，电 机 效 率 低 。 方案 二： 采用步进 电动机 。 步进 电动机可 以用数字信号直接进行开 环控制 ，易于起动 、停止 、 反转及变速 ，响应性也好。 （ 四 ）显 示 界 面 模 块 这是决定系统使用是否方便的关键。 方案一 ：采用 Ｌ Ｅ Ｄ显示 。显然这 只能显示非常有 限的符号和数码 对于本设计功能是不相适应的 。 案 二：采用点阵式 Ｌ Ｃ Ｄ显示 。这 是最为 复杂 的实现 ，需要完成 人揖的显示工作 ， 但其功 能也是最 强大 的。 采用点阵式 Ｌ Ｃ Ｄ， 配合 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ Ｒ ＯＭ 中的汉 字库 ，可以实现汉 字 显示 ，并将 点滴速度 显示 明确 ，使 用 户 自定义非常办便 。 权衡之后 ， 我们决定选厢 方案二 ， 它实现了用户设 定的实时显示 和 全 中文界 面，使界面非常之亲切 ，增强 了 人机交互性 。 （ 五 ）系统 方案 框 图 ￡站 、从站控制系统均采用单 片机 ８ ＿ ９ Ｃ ５ ２为核心，系统框图如图 １ 。 …于单片机 、＿ 乜 动机 、 滴液传感器形成 了 闭环系统，反馈环节不断的进行 补偿， 系统可以达到很高的精度。考虑到从站功能全部一致 ， 只画ｍ一路。 ｌ Ｌ ’ ｉ ＿ － Ⅲ １ ｒ ｉ Ⅷ ＿ ］ｉ ｉ ； ｌ 竺 Ｈ Ｈ Ｉ ｒ ］
(整理)液体点滴测速
液体点滴速度监控装置一、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h2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h1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。
三、评分标准四、说明1、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。
2、储液瓶用医用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中为无色透明液体）。
3、受液瓶用1.25升的饮料瓶。
4、点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器（滴管滴出20点蒸馏水相当于1ml±0.1ml）。
5、赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约1.8m，也可自带支架；测试所需其它设备自备。
6、滴速夹在测试开始后不允许调节。
7、发挥部分第（2）项从站功能中，c中的“异常情况”自行确定。
电子竞赛中作品设计的一般步骤
6.2 电子竞赛作品设计制作步骤与一般的电子产品设计制作不同的是，电子设计竞赛作品设计制作一方面需要遵守电子产品设计制作的一般规律，另一方面要在限定时间、限定人数、限制设计制作条件、限制交流等情况下完成作品的设计制作，电子竞赛作品设计制作有自己的规律。
电子竞赛作品设计制作大约需经过题目选择、系统方案论证、子系统、部件设计与制作、系统综合、调试与测量等步骤，最后完成作品和设计总结报告。
6.2.1 题目选择全国大学生电子设计竞赛作品设计制作时间是4天3晚，3人一组。
竞赛题目一般为5～6题，题目在竞赛开始时〔第1天的8.00〕开启。
以2003年第6届为例共有6题：电压控制LC振荡器〔A题〕、宽带放大器〔B题〕、低频数字式相位测量仪〔C题〕、简易逻辑分析仪〔D题〕、简易智能电动车〔E题〕、液体点滴速度监控装置〔F题〕。
正确地选择竞赛题目是保证竞赛成功的关键。
参赛队员应仔细阅读所有的竞赛题目，根据自己组3个队员的训练情况，选择相应的题目进行参赛制作。
选择题目按照如下原则进行：（1）明确设计任务，即“做什么？”。
选择题目应注意题目中不应该有知识盲点，即要能够看懂题目要求。
如果不能看懂题目要求，原则上该题目是不可选择的。
因为时间是非常紧张的，没有更多的时间让你去重新学习，另外根据竞赛纪律，也不可以去请教老师。
（2）明确系统功能和指标，即“做到什么程度？”。
注意题目中的设计要求一般分基本要求和发挥部分两部分，各占50分。
应注意的是基本部分的各项分值题目中是没有给出的，但在发挥部分往往会给出的各小项的分值。
选择时要仔细分析各项要求，综合两方面的要求，以取得较好的成绩。
（3）要确定是否具有完成该设计的元器件、最小系统、开发工具、测量仪器仪表等条件。
在没有对竞赛题目进行充分地分析之前，一定不能够进行设计。
题目一旦选定，原则上是应保证不要中途更改。
因为竞赛时间只有4天3晚，时间上不允许返工重来。
6.2.2 系统方案论证题目选定后，需要考虑的问题是如何实现题目的各项要求，完成作品的制作，即需要进行方案论证。
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放大器
滤波器
整形电路
注极话筒 滴斗
滤掉”噪音” 提高灵敏度
点滴脉冲
二、点滴速度的换算
1、定时检测
点滴脉冲
与 门
计数器
T
定时器
实际电路是“一体” 的
如Ｔ＝１分钟，速度最大误差是±１滴/分，实时性差
如Ｔ＝１秒种，速度最大误差是±１滴/秒，不允许！！
2、计时加检测 点滴脉冲 时标脉冲
（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。
四、说明 1、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定 2、储液瓶用医用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中为无色透 明液体）。
3、受液瓶用1.25升的饮料瓶。 4、点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器 （滴管滴出20点蒸馏水相当于1ml±0.1ml）。
液体点滴速度监控装置（F题）2003年
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。
点滴支架
滴斗
电动机
滑轮 储液瓶
h1
滴速夹 h2 受液瓶
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
h1
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
h2
20~150(滴/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)，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、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：
2分频
与
计数器
门
相邻两滴所花的时间最 Ｔs 大误差±１mS，精度很
高,实时性强
N
设:Ts=1mS, N是相邻两滴之间的时间间隔对“时标”的计数 则相邻两滴所花的时间是：T=N×Ts÷1000（S） 点滴的速度为：60×1/T
三、控制框图 点滴检测
速度计算
比较
设定速度 (键盘)
设定速度 显示
液面(h1) 检测
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。
液面报警
实际速度 显示
电机正反转 控制
电动机 (控制h2)
四、升降控制 涡轮涡杆减速器 特点:具有自锁能力，无需刹车机构 效率较低 减速比大
涡轮
涡杆
带涡轮涡杆减 速器的直流电 动机
五、发挥部分
地址及操作码 主站
485总线
从站1 从站2
从站16
主站对从站的监控过程。 主站先发地址及操作码，需两个字节。
5、赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约 1.8m，也可自带支架；测试所需其它设备自备。
6、滴速夹在测试开始后不允许调节。
7、发挥部分第（2）项从站功能中，c中的“异常情 况”自行确定。
设计方案
一、点滴检测
1、光电检测
药液是透明液体，即液滴透光很
好，检测到的光电信号很弱。 光电或电
h1
容检测
液滴内的“光路”复杂，对安
装位置要求苛刻。
可能只接收到 可能接收
“一束”光
到“三束”
光
h2
LED
光电接收
无液滴时
液滴 有液滴时
2、电容检测
电容较小 电容较大
极板
电容较小
药液的主要成份是水，水的介电 系数是空气的80倍。
需要在两个极板上加一定频率和 幅度的交流电。
3、震动检测
用注极话筒检测滴斗的“震动”
与主站发的地址吻合的一个从站就将执行相应的操作。 控制：设定该站的点滴速度。 监测：从站将点滴速度数量报警信息回传到主站。