毕业论文-基于单片机的自动点滴检测控制器的设计43471.doc

《毕业论文-基于单片机的自动点滴检测控制器的设计43471.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文-基于单片机的自动点滴检测控制器的设计43471.doc（53页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、徐州工业职业技术学院毕业论文 自动点滴控制器毕业设计（论文）自动点滴控制器Automatic bit controller班级 电子与电气081 学生姓名 陈海峰 学号 指导教师 职称 导师单位 论文提交日期 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称： 自动点滴控制器 课题性质： 设计制作 系 名 称： 电气工程系 专业： 应用电子 班级： 电子与电气大专081 指导教师： 张 江 伟 学生姓名：王雯立、潘秀梅、闫冬、于吉奥、陈海峰一、课题名称： 自动点滴控制器- Automatic intravenous drip controller二、毕业设计（论文）主要内容：目前各医院的输液

2、就是人工控制的，这样医护人员的劳动强度大，并且病人自己或者家属要监护输液是否完成，这样人员使用率很低。针对这一情况，设计并制作一个用于输液监控的装置，可以自动检测点滴速度，并且在药液不足时能自己报警并自动关闭。基本要求：1、能手动设置点滴流速，范围0100滴每分钟，误差不差过2滴。 2、能在药液不足时报警三、计划进度：时 间 内 容2010年10月15日下毕业设计任务书、毕业设计动员2010年10月14-19日查找相关资料，确定设计方案2010年10月20-26日硬件部分设计2010年10月27日11月2日硬件部分制作2010年11月3-5日硬件部分调试、PCB设计2010年11月6-16日软

3、件部分编程、调试2010年11月17-20日系统调试2010年11月21-23日毕业论文撰写2010年11月24-28日毕业答辩四、毕业设计（论文）结束应提交的材料： 1、毕业设计论文。 2、实物电路及相关软件原代码。 指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日摘 要本文介绍的是基于单片机的自动点滴检测控制器的设计是使用宏晶科技有限公司的STC10F04XE单片机为核心，并与直射式光电传感器，步进电机,指状蠕动泵等相结合的自动点滴检测控制系统，应用于医疗领域静脉输液，它具有很高的应用价值和现实意义。红外传感器检测点滴速度,经数据整形后传送给STC10F04XE单片机,单片机数据处理后送给四位

4、数码管显示实时滴速；按键控制选择功能，单片机接收处理，驱动步进电机带动着指状蠕动泵波浪式控制输液滴速。其中运用红外传感器检测，数码管显示模块，采用了C语言编程工具进行软件设计和实验，步进电机带动着指状蠕动泵控制滴速。系统设计充分考虑了信号检测电路、显示电路和控制电路的可靠性、稳定性和实用性。该测量仪的特点是:操作简单、点滴速度测量稳定可靠、动态显示及时准确、控制输液速度迅速且精确，最后是成本低廉。本文主要分五个章节来完成自动点滴控制器的系统设计、制作和调试。首先根据系统设计的要求制定出传感器、显示模块、单片机和调速装置等重要器件的选择方案。接着，根据系统实际使用要求设计出单片机核心的硬件系统，

5、该系统能够实现数据采集，输液点滴速度的实时显示与控制以及意外情况的报警等功能。然后是介绍与系统硬件相配套的软件设计过程。最后是整个自动点滴控制器系统的调试及结果分析。关键词：点滴速度 传感器 单片机 实时显示 步进电机 指状蠕动泵AbstractThis paper mainly divided into five sections to complete automatic bit controller system design, production and debugging. First of all, according to the system requirement of d

6、esign formulate sensors, display module, SCM and speed device and other important devices options. Then, according to actual use requirement system designed microcontroller hardware system, the core of the system can realize data acquisition, and the transfusion dropping speed of real-time display a

7、nd control and unexpected circumstances of alarm functions. Then is the introduction of the system hardware and software design of supporting process. The last is the entire automatic bit controller system of adjustment and analysis of the results.Keyword: dropping speed transducer microcontroller r

8、eal-time display stepping motor Refers to shape peristaltic pump目 录摘要 Abstract 前言 第一章 课题分析与方案论证 11.1 课题分析 11.2 微控制器的分析与选用 2 1.2.1 现有主流单片机的概述 21.2.2 本课题单片机选用 21.3 点滴速度检测传感器分析与选用 3 1.3.1 红外传感器概述 3 1.3.2 几种类型红外传感器的介绍比较 3 1.3.3 传感器的选用 41.4 机械传动控制的分析与选用 5 1.4.1 机械传动控制的分析 5 1.4.2 机械传动 5 1.4.3 控制装置 6 1.4.4

9、 输液泵 71.5 显示模块的分析与选用 8第二章 硬件系统设计 102.1 硬件的总体设计 102.2 核心单片机硬件系统的设计 112.2.1 STC10F04XE单片机的功能介绍 11 2.2.2 核心单片机的设计原理图 122.3 点滴检测模块的设计 132.3.1 红外传感器电路设计 132.3.2 红外发光二极管 132.3.3 光敏三极管 152.3.4 LM393比较器的参数 152.4 机械传动控制的设计 162.4.1 步进电机驱动模块电路设计 162.4.2 指状蠕动泵设计 182.4.3 机械传动控制实物图 182.5 实时显示模块的设计 192.5.1 数码管的选用与

10、特性分析 192.5.2 数码管设计原理图 202.6 周围电路的设计 202.6.1 电源电路 202.6.2 按键、指示电路 212.6.3 报警电路 212.7 印制电路板的制作 212.7.1 元器件封装的基本知识 212.7.2 印制电路板设计 222.7.3 PCB板设计流程 22 2.7.4 主电路的PCB板 222.8 总体组装 242.8.1 整机设计 252.8.2 整机结构的方案选择 252.8.3 机箱的设计 26第三章 自动点滴控制器的软件系统设计 30 3.1 系统软件组成 30 3.1.1系统框图 30 3.1.2程序流程图 303.2 各模块分析及程序驱动 30

11、 3.2.1红外信号分析及检测 303.2.2步进电机蠕动泵驱动 313.3串行通信 32 3.3.1 串行口有关的意义、概念 323.3.2 上位机VB程序的编写 32第四章 实验及结果分析 344.1实验过程 34 4.1.1 实验仪器和实验方法 34 4.1.2实验测试结果 344.2 误差分析 35第五章 课题总结与展望 365.1 课题总结 365.2 课题展望 36参考文献 37附录 38致谢信 45前 言静脉输液，俗称“打点滴”或 “挂水”，是医疗领域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。根据临床上药物和患者情况不同配以适当的输液速度，再由护士用眼睛观察，依

12、靠手动夹子来控制输液速度，不易精确控制输液速度。不相符输液流速可能对病人产生不少危害，还会给医护人员带来不必要的麻烦和劳动压力。随着社会的发展，输液安全问题越来越受到人们的关注，尤其是对复杂病症、急救和危重病人来说，输液的流量和流速的精确控制至关重要，这种精确的控制，随着科学技术的发展也得到了解决。运用电子技术，传感器测量技术和单片机控制技术，研制的自动点滴控制器大大弥补医疗领域输液精确控制的难题。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、报警装置和输入及显示装置。医用输液仪器可满足多种功能的需求，归纳起来，输液泵能够实现以下功能:(1)可精确测量和控制输液速度。(

13、2)可精确测定和控制输液量。(3)液流线性度好，不产生脉动。(4)能对气泡、空液、漏液、心率异常和输液管阻塞等异常情况进行报警，并自动切断输液通路。(5)实现智能控制输液。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准确的。输液速度是护士通过转动输液器上的手动滑轮来控制液体流速的，输液量也是护士用只有两个标记的液体瓶倾倒后估计的。输液速度监控等仪器设备没有被广泛采用。这样不仅会影响预期治疗效果。而且对于一些对人体器官作用敏感需要严格控制输液速度和输液量的药物，由于个体差异机体耐受力不同，特别是在手术中、大手术后以及病情危重需要严格控制

14、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。 随着社会的发展，对输液速度和输液量的数值的准确程度的要求会越来越高，因此就需要既实用又廉价的自动点滴控制器产品的出现。课题的任务是设计并实现一个基于单片机的点滴速度自动检测与控制，该控制器具有液滴速度实时显示，意外情况报警和速度调节等功能。本课题主要完成以下几方面的工作:(1) 自动点滴控制器的整体方案设计。根据检测仪功能要求并且考虑产品的性价比，决定采用单片机、红外传感器与步进电机等相结合。(2) 自动点滴控制器硬件设计。主要包括单片机芯片的选型、红外传感器的选型、电机选型及实时显示电路的设计。(3) 自动点滴控制器软件设计。主要包

15、括显示、液滴检测程序设计、报警程序和电机驱动控制程序等。(4) 自动点滴控制器的实验结果分析。第一章 课题分析与方案论证1.1 课题分析 自动点滴控制器,“自动”意味着智能，智能则需要微控制器；“点滴控制”则需要机械传动装置；什么情况下需要控制，怎样知道，所以要检测才知道，这就需要传感器。传感器检测结果传给微控制器，微控制器处理数据驱动机械传动装置，从而达到自动控制，进而控制点滴滴流速就叫做自动点滴控制器；如何判断是否达到控制要求，这就要显示单元。自动点滴控制器l 课题初步分析框图：机械传动装置微控制器传感器显示单元图 1-1课题初步题分析框图（1）传感器：传感器种类很多，适合检测点滴滴速的传

16、感器，是红外光电传感器；（2）微控制器：微控制器分类很多，所学过的，常用的微控制器单片机；（3）机械传动装置：机械、动力电机，能达到课题要求的伺服电机；（4）显示单元：实现实时显示功能的器件有很几种根据实际情况而定。l 各单元关系框图：点滴检测单元机械传动控制单元微控制器实时显示单元图1-2 各单元关系框图l 总的分析框图：传感器检测单元微控制器报警单元按键/指示单元机械传动单元实时显示单元电源图1-3总的分析框图1.2 微控制器的分析与选用微控制器可从不同方面进行分类：（1）根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机；（2）根据存储器结构可分为Harvard结构和Von Neumann结构

17、；（3）根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、掩膜、EPROMEEPROM和闪存Flash；（4）根据指令结构又可分为和RISC微控制器。以我们学过的微控制器，常见的微控制器，现有的微控制器，首选单片机。由于用微控制器控制的单元不多，选用8位的单片机基本可以满足要求。1.2.1 现有主流单片机的概述 1. ATMEL单片机 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兼容的微控制器系列。ATMEL公司是美国在20世纪80年代中期成立并发展起来的半导体公司。该公司的技术优势在于Flash存储器技术和高质高可靠性生产技术。随着业务的发展，在20

18、世纪90年代初，ATMEL公司一跃成为全球最大的EEPROM供应商。2. TI公司的MSP430单片机采用冯-诺依曼架构，通过通用存储器地址总线（MAB）与存储器数据总线（MDB）将 16 位 RISC CPU、多种外设以及高度灵活的时钟系统进行完美结合。MSP430能够为当前与未来的混合信号应用提供很好的解决方案。所有 MSP430 外设都只需最少量的软件服务。例如，模数转换器均具备自动输入通道扫描功能和硬件启动转换触发器，一些也带有 DMA 数据传输机制。这些卓越的硬件特性使我们能够集中利用 CPU 资源，实现目标应用所要求特性，而不必花费大量时间用于基本的数据处理。这意味着能以更少的软件

19、与更低的功耗实现更低成本的系统。主要应用范围：计量设备、便携式仪表、智能传感系统3.宏晶科技公司的STC单片机宏晶科技，中国大陆本土的第一个MCU的设计及生产公司，成立几年来迅速成为中国大陆本土MCU领航者，已成长为全球最大的8051单片机设计公司。等等。1.2.2 本课题单片机选用本课题选用国产单片机，宏晶科技有限公司的STC10F04XE单片机。理由就很简单，国产，性价比高。STC10F04XE单片机是宏晶科技有限公司设计生产的单时钟/机械周期(1)单片机，是高速/低功耗/超低价/强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高可靠复位电路，针对

20、高速通信，智能控制，强干扰场合。1.3 点滴速度检测传感器分析与选用 适合检测点滴速度的传感器，达到精度要求和稳定性，选用红外传感器比较合适。1.3.1 红外传感器概述红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线1。人眼可见的波长为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，对所有能反射光线的物体均可检测，而且检测距离可近可远，根据具体情况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况。图1-4 光的波长分布图1.3.2 几种类型红外传感

21、器的介绍比较类型结构示意图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离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。当检测物体是不透明时，直射式光电传感器是最可靠的检测模式。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。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

22、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可靠，适合检测高速变化的信号，分辨透明与半透明物体，但槽间的距离一般比较小，不适合检测体积较大的物体。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。光纤式光电开关 发射器和接收器前端上光纤（玻璃、塑料光纤的操作相同）。光纤是光电传感器的“眼”的延伸。由于光纤导线体积小又具有伸缩性，解决某些不易进入部位的传感问题。由于没有电流在光纤中，因

23、此没有安全措施也能在易爆或强电磁场（高压设备，电焊设备）存在的趋于正常工作。光纤足够细课探测到最微小的物体。1.3.3 传感器的选用l 传感器的选用原则传感器千差万别，即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器，因此根据需要选用最适宜的传感器。现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、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首先要解决的问题。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，在很大程度上取决于传感器选择是否合理。l 根据测量对象与测量环境确定传感器的类型要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的

24、传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，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，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：1.测量距离的大小；2.被测量位置对传感器体积的要求；3.测量方式为接触式还是非接触式；4.信号的引出方法，有线或是无线测量；5.传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。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具体性能指标。(1)输入光波长的选择(2)频率响应特性(3)稳定性(4)精度l 传感器的选用在此次设计中，用于测量输液点滴数来说，选用多个传感器。根据传

25、感器的特性分析得出，红外传感器是比较好的选择。在红外传感器中，又分很多种。所以需要选用一个最佳的方案。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，跟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断是否有液滴地下。即：直射式光电传感器。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

26、有液滴落下。总合分析，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，故方案一目前无法检测。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较高。方案三成本低，电路简单，且不受可见光的干扰，稳定性好，测量相邻点滴下落时间间隔即可确定点滴速度。故选用方案三。 1.4 机械传动控制的分析与选用1.4.1 机械传动控制的分析机械传动分析框图：信号驱动机械传动输液管控制流速 图 1-5 机械传动分析框图要达到控制输液流速的智能控制需要一些机械装置，如机械传动需要电机，控制装置要用特殊关断开关

27、。1.4.2 机械传动动力传动，电机必不可少，要达到精确的控制有舵机、步进电机。(1)舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电

28、压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。(2)步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达

29、到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。对于控制输液点滴流速方面，考虑到稳定性和精确性，优先选用步进电机。1.4.3控制装置对改变输液点滴速度的控制装置。能手动设置点滴流速，范围0100滴每分钟，误差不差过2滴。此装置可以有多种方案，初期比较成熟的有三种：方案一 滑轮方案 如图1-6,改变输液瓶的高度调节滴速。h1h2电动机滑轮点滴移动支架储液瓶受液瓶滴斗滴速夹如图1-6方案二 凸轮方案 如图1-7，凸轮挤压输液管调节滴速。墙壁轴心凸轮软

30、管如图1-7方案三 拉绳索方案 如图1-8，绳索拉紧或松调节滴速。绳索胶布固定铁钉固定电机传动如图1-8 若是使用方案一，由于点滴的变化范围较大，导致导管的高低变化较大，不易操作、波动大且危险；方案二对电机的扭矩要求较高，步进电机不足以提供这样大的力矩；方案三考虑的因素较多，绳索的弹性、工作面的固定、操作繁琐等。综上所述，三个方案都没能达到精确性、操作简洁性、稳定性等。在多方查找资料中，我们发现一种医疗领域广泛使用的输液仪器-输液泵。1.4.4 输液泵(1)指状蠕动泵指状蠕动泵，又称线性蠕动泵，如图1-10为指状泵蠕动的结构示意图。它体积小，重量轻，定量准确，使用方便，输液管安装方便。这种泵有

31、一根凸轮轴，凸轮轴上有多个(一般为12个)凸轮，这些凸轮的运动规律相差一定的角度，每个凸轮与一个“手指”(即滑块)相连。工作时，由步进电机带动凸滑轮转动，使滑块按一定顺序和运动规律上下往复运动，像波一样依次挤压输液管，使输液管中的液体以一定的速度定向流动。这种泵比较准确，容易控制。输液时不希望产生脉动，要求泵的线性度好。泵的线性度与“手指”的数目有关，当“手指”数目超过8个小时，就有很明显的线性度，脉动也明显减少。如图1-9 指状蠕动泵结构示意图(2)盘状蠕动泵盘状蠕动泵的结构示意图如图1-11，这种人蠕动泵具有圆弧内周面的泵壳，有一中心轮，中心轮的边缘呈轴对称分布安装着一定量的可转动挤压轮，

32、输液管夹在挤压轮和泵壳的圆弧形内周面之间。工作时，步进电机带动其周围的挤压轮转动，中心轮像“太阳”，挤压轮像“地球”，挤压轮即绕中心线公转，又绕自己轴线自传。几个挤压轮沿着中心轮顺序挤压输液管，是液体以一定的方向流动。图1-10 盘状蠕动泵的结构示意图这些医用输液泵可满足多种功能的需求，归纳起来，输液泵能够实现以下功能:(1)可精确测量和控制输液速度。(2)可精确测定和控制输液量。(3)液流线性度好，不产生脉动。(4)能对气泡、空液、漏液、心率异常和输液管阻塞等异常情况进行报警，并自动切断输液通路。(5)实现智能控制输液。 在考虑实际的操作性和现有的材料上，最后选用指状蠕动泵。1.5 显示模块

33、的分析与选用显示器在仪器仪表、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晰、直观、准确。此次设计的显示部分可有多种方法实现，可以用(1)液晶显示，可以用(2)数码显示，还可以用(3)荧光管显示。数码管液晶荧光管图1-11 显示的种类但是考虑到此次设计的标准和可实现性。对于液晶显示器来说，费用相比较高，虽然实现与操作方便，但是考虑到费用，相比液晶显示器和荧光管显示器来说，数码管显示是比较理想的选择。第二章 硬件系统设计2.1 硬件的总体设计 硬件的总体设计原理框图传感器检测信号整形单片机数码管显示数据处理报警按键/指示控制驱动

34、电机输液泵图2-1 硬件的总体设计原理框图自动点滴控制器以STC10F04XE单片机为核心，由数码管电路、传感器检测电路、报警电路、驱动电路等部分组成。传感器检测电路发出微弱的电信号，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控制，经过数据的计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或液位异常时，报警电路发出报警信号，提示医护人员目前的输液状况异常。当要改变当前点滴滴速时，使用按键控制单片机，单片机经过转化驱动步进电机，再由步进电机带动输液泵控制输液管流通液面的大小，从而改变点

35、滴滴速的目的。l 自动点滴控制器的功能要求1、能手动设置点滴流速，范围0100滴每分钟，误差不差过2滴。2、能在药液不足时报警。l 自动点滴控制器的工作过程自动点滴控制器工作过程第一: 接通电源，发光二极管开始点亮第二：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，单片机进行内部计数，同时存储。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低于下限值时或液面异常时，可以自动发出报警信号，提醒医护人员。第六：改变当前低速时，使用按键选择控制功能，单片机接收信号驱动电机，电机带动输液泵从而控制滴速达到需要滴速

36、。第七：关闭电源，停止检测。l 自动点滴控制器的性能特点 性能可靠、精确度高、性价比高、操作方便。2.2 核心单片机硬件系统的设计本课题选用国产单片机，宏晶科技公司的STC10F04XE单片机。STC10F04XE单片机实物图：图2-2 STC10F04XE单片机实物图2.2.1 STC10F04XE单片机的功能介绍l STC10F04XE单片机引脚图，如下图： 图2-3 STC10F04XE单片机引脚图l STC10F04XE主要性能：（1）高速:1个时钟周期/机器周期/增强型8051内核、速度比普通8051快812倍；（2）宽电压:5.54.1V/3.7V,3.6V2.4V/2.1V(ST

37、C11/10L系列)；（3）低功耗设计:空闲模式(可由任意一个中断唤醒)；（4）低功耗设计:掉电模式(可由任意一个外部中断唤醒,可支持下降沿/低电平和远程唤醒,STC11xx系列还可通过内部专用掉电唤醒定时器唤醒)；（5）工作频率:035MHz,相当于普通8051:0420MHz；（6）时钟:外部晶体或内部RC振荡器可选,在ISP下载编程用户程序时设置；（7）1/2/3/4/5/6/8/16/32/52/62K字节片内Flash程序存储器,擦写次数10万次以上；（8）1280/256字节片内RAM数据存储器；（9）芯片内EEPROM功能,擦写次数10万次以上；（10）ISP / IAP,在系统

38、可编程/在应用可编程,无需编程器/仿真器；（11）2个16位定时器,兼容普通8051的定时器T0/T1；（12）1个独立波特率发生器(故无需T2做波特率发生器)；（13）可编程时钟输出功能,T0在P3.4输出时钟,T1在P3.5输出时钟,BRT在P1.0输出时钟；（14）硬件看门狗(WDT)；（15）全双工异步串行口(UART),兼容普通8051,可作为2个串口(串口可在P3与P1口之间自由切换)；（16）先进的指令集结构,兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令；（17）通用I/O口(36/40个),复位后为: 准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)。2.2.2 核心单片机的设计原理图l 单片机的时钟电路通过连接一个晶振和两个30pF的电容，便构成了单片机的时钟电路。如下图2-4：XTAL2XTAL1图 2-4 单片机的时钟电路l 单片机的复位电路单片机的复位电路，是由一个10uF的电容和一个4.7K的电阻组成，如图2-5。因为单片机的第9引脚为复位功能引脚，当这个引脚连续两个以上机器周期（2us以上）的高电平时，这个单片机就会复位。电容充电的瞬间，是导通，在设个瞬间，电流通过电