毕业论文设计--输液滴速测量仪设计.doc

中北大学信息商务学院2015届毕业设计说明书毕业设计说明书简易输液滴速测量仪设计 11050444X19马强俊信息商务学院 学生姓名： 学号： 自动控制系 学 院： 电气工程及其自动化 系 名： 刘天野 专 业： 指导教师： 2015年 6 月简易输液滴速测量仪设计摘要：随着科技的日益发展，越来越多的领域需要对液体的流动有一个精确的控制。在医疗保健领域有时对于药液的流速控制有更加迫切的需要，它测量结果的准确对否直接影响着病人的生命健康，也对于减小医院护士的劳动压力有着至关重要的作用。目前,医院常用的医疗器械是输液泵，它的工作原理是动力挤压输液，只能适用于急用，可是不适合普及。为了满足医疗机构对于输液系统的精确度要求越来越高以及普及适用，急需要出现即实用又廉价的液体检测装置。研制新型输液仪表是非常必要的。本文介绍的就是基于单片机的输液滴速测量仪，它是以ATMEL公司的AT89C51单片机系统与红外对射光电传感器结合的滴速测量仪。它的实用性与普及性特别强，具有很高的现实意义与实用价值，本设计具有报警装置、实时液晶显示模块，利用汇编工具进行软件设计。该装置的特点是：操作简单，稳点性强，动态监测和显示准确，成本低廉。本文首先介绍了目前国内外的研究现状和未来发展趋势。其次，根据研制要求，选择出合适的传感器、单片机、液晶显示器模块的具体方案。接着，根据实际需求设计出单片机硬件系统，该系统能够收集到实时数据，液体滴速的显示和超出规定速度的报警等功能。最后介绍了与该硬件系统相对应的软件设计过程。关键词：单片机,传感器,点滴速度,液晶显示,数据收集Design of simple transfusion drop speed measuring instrumentAbstract：With the science and technology developing, an accurate control to the flow of liquid should be needed in more and more fields. To control the current speed of soup sometimes is eager to be required in health care, because the result of whether is accurate has a direct influence on patients health and the reduction of nurses working press. So far, infusion pump is popular equipment in hospital which works by dynamic squeezing infusion. Although the infusion is constant in a certain amount of time, due to the number of uneven bit and high cost, it can only be applied to emergencies, but not for the popularity. In order to meet high requirement for accusation on infusion system in health care institution and its popularity, practical and cheep liquid detection device is urgent to be needed. It is also necessary to develop a new infusion instrument to compensate for defects in the medical field.本文介绍的就是基于单片机的输液滴速测量仪，它是以ATMEL公司的AT89C51单片机系统与红外对射光电传感器结合的滴速测量仪。它的实用性与普及性特别强，具有很高的现实意义与实用价值，本设计具有报警装置、实时液晶显示模块，利用汇编工具进行软件设计。该装置的特点是：操作简单，稳点性强，动态监测和显示准确，成本低廉。This is MCU infusion dripping speed measuring instrument based on, it is by ATMEL Corporation AT89C51 single chip microcomputer system and infrared shot of the photoelectric sensor in conjunction with the dripping speed measuring instrument. Its practicality and popularization of particularly strong, has very high practical significance and practical value. The design of alarm device, a real-time liquid crystal display module, software design using assembly tool. The device is characterized in that: the operation is simple, steady and strong, dynamic monitoring and accurate display and low cost. This paper first introduces the current research status and future development trends at home and abroad. Secondly, according to the design requirements, selection of specific programs suitable sensor, SCM, LCD module. Then, according to the actual needs to design a hardware system. The system can collect real-time data, the liquid drop speed display and beyond the prescribed speed alarm and other functions. Introduced the software design process and the corresponding hardware system.Key words: sensor,drop speed,liquid crystal display,data collection目录1 引言12 系统总体设计22.1 系统原理22.2 该设备的工作过程23 传感器的选取33.1 红外传感器概述33.1.1 直射式光电传感器43.1.2 反射式光电传感器43.1.3 槽式光电传感器53.1.4 反射板反射式光电传感器53.2 传感器的选型63.2.1 传感器的选用原则63.2.2 传感器的选用73.3 传感器的几何光学分析83.4 传感器滴数检测电路84 发射器与接收器94.1 红外发光二极管94.2 光敏三极管105 电路参数的计算11第 页 共 页6 单片机的选择126.1 现有主流单片机的概述126.2 单片机的选用136.2.1 主要性能136.2.2 AT89C51引脚图和主要引脚说明147 显示部分设计与分析167.1 数码管的选用与特性分析167.2 74LS245 分析与使用187.3 74LS06 分析与使用188 软件设计198.1 主程序218.2 显示子程序228.2.1 显示子程序流程图228.2.2 动态显示分析238.2.3 计数子程序分析与流程图239 结论与展望25附录26参考文献27致谢306第 页 共 页1 引言科学技术越来越发达，需要在更多的领域精确的控制液体的流速，在医疗领域也需要对药液的滴速进行精确的控制。静脉输液是一种常用的给药技术，在临床上，由于病人的用药和情况不同，必须给与适当的液体滴速，如果液体流速过快，很有可能中毒，甚至会发生更加严重的情况。如果液体流速过慢，则会延长输液时间或者是发生药量不足，会增加医院的护理工作和影响患者的情绪。在常规的输液中，我们一般用的都是挂瓶点滴，利用眼镜观察滴速，用手动夹子进行控制，这样对于做到液体的精确控制很不容易，增加了护理的工作量1。输液泵可以准确的测量液体滴速，自动报警，可以减轻护理难度，但是它的成本高，不方便移动，灵活性差，所以不适合普及使用。为了满足临床的适用，急需研制一种操作方便，成本低廉的装置。本文提出的滴速测量仪是以单片机为核心，利用传感器和液晶显示模块配合，通过对数据的收集和软件的汇编对液体滴速进行测量控制。本设计主要需要完成以下几方面的工作：(1)测量仪的整体方案设计。结合多方面的考虑，选取适合的法案，使单片机与传感器有机的结合在一起。(2)测量仪的硬件设计。单片机和红外传感器的适当选取以及电路的设计。(3)测量仪的软件设计。液滴的检测、滴速显示和报警程序。第 0 页 共 30 页(4)检测的结果分析。2 系统总体设计2.1 系统原理传感器检测信号整形AT89C51数码管显示数据处理报警图2.1 系统设计框图该检测仪以AT89C51单片机为核心，利用红外对射技术、光电传感技术,由数码管显示电路、红外传感器检测电路、报警装置电路等部分组成。首先通过传感器检测电路，发出的电信号，再进行信号的放大整形处理，转变成电信号，由单片机进行接收，再经过单片机的精确计算与控制，由显示器进行显示，显示出当前的液滴数2。当液体点滴速度超过事先设定的滴速范围时，报警器便发出报警信号。2.2 该设备的工作过程第一: 接通电源。第二：当液滴穿过传感器时，传感器可以接受到信号，将信号输出。第三：信号传递到单片机后，单片机开始工作，将其信息进行统计，并且存储。第四：在显示屏上显示出计数的结果。第五：设定输液速度的范围，当前显示的输液速度超出这个范围时，报警装置会自动发出报警信号。第六：关闭电源，停止检测。3 传感器的选取3.1 红外传感器概述红外线属于一种电磁射线，它的特性无线电或X射线一样3。红外线的波长有760纳米至1毫米，在微波与可见光之间，它是比红光长的非可见光。能够捕捉到红外线这种不可见光，就是所谓的红外线光电传感器。采用专用的红外发射管很接受管，转化为电信号。根据设计内容要求选择合适的传感器，下图就是光的波长分布情况。图3.1 光的波长分布图3.1.1 直射式光电传感器由对称于光抽的接收器和发射器组成，就是直射式光电传感器。光线经发射器发射后直接进入接收器。但是在发射器和接收器之间由被检测物体阻断光线时，就会使光电开关动作，于是产生了一个电信号。当检测物体是可以遮光的时，我们首先想到的检测方式就是直射式光电传感器。直射式光电传感器结构如图2.2：图3.2 直射式光电传感器结构示意图3.1.2 反射式光电传感器 直接反射式光电开关是把发射器和接收器装入同一个装置内，将被测物体放置在前方，这个光电传感器是通过光的反射原理进行光电控制。当被检测物将光线挡住，接收器就不能正常的接受到光线，光信号就会发生变化，于是光电传感器就工作，输出一个控制信号。直接反射式的光电传感器适合检测表面光亮或反光率比较高的被检测物体。图3.3就是直接反射式光电传感器的结构：图3.3 直接反射式光电传感器结构示意图3.1.3 槽式光电传感器槽式光电开关是接收器和发射器集一体的传感器，发射器和接收器分别在槽的两边，当光抽被被检测物体遮挡住，就会发出开关信号，光电开关开始动作。它是比较安全可靠的，分辨出透明与半透明物体检测出变化的信号，但是槽宽则决定了感应接收信号的强弱与接收信号的距离，由于槽两边的距离短，用于检测体积大的物体是不合适的。只能测相对较小的物体。图3.4是槽式光电开关传感器的结构：图3.4 槽式光电开关传感器结构示意图3.1.4 反射板反射式光电传感器反射板反射式光电开关也是一种接收器和发射器集一体的传感器，当发射器发出的光线碰见反射板，就会被反射板反射回接收器，如果光电开关与反射板被被检测物体遮挡住，阻碍其接受光线，就会触发光电开关，产生一个检测开关信号。图3.5为反射板反射式光电传感器的结构：图3.5 反射板反射式光电传感器3.2 传感器的选型3.2.1 传感器的选用原则 传感器千差万别，选择传感器时要根据其动态性能要求与使用条件选择合理的方案和确定合适的参数，使用传感器时要根据其动态特性与使用条件确定合适的使用方法，并且就在特定条件下的传感器作出一个误差估计4。如今的传感器在原理与结构上多种多样，如何选取正确的传感器为自己所用，适合被测对象以及测量环境。成为一个重要的选取参考。当传感器确定之后，相对应的测量方法以及所需要的测量电路就可以随之确定。传感器选择是否合理直接关系到测量结果的成败。3.2.1.1 根据测量对象与测量环境确定传感器的类型如果要进行一个具体的测量，通过分析各方面的因素之后，根据考虑被测量的特点和传感器的使用条件，选出一种合适的传感器。如测量距离的大小；传感器体积对被测量的影响；有线测量还是无线测量；接触式的或非接触式的；传感器的具体来源；传感器的价格。考虑上述问题之后，就可以选取出适合自己的传感器。3.2.1.2 输入光波长的选择当使用光电传感器时，要注意发射器与接收器的波长敏感范围。与被测量无关的光信号很多，如果接收器可接收到范围很宽的光线，那么无关的光线也很容易被接收到。影响测量精度。因此一定要选择适合范围的波长的光的传感器，减少外界的影响。3.2.1.3 频率响应特性要想保持不失真的测量条件，就必须在允许频率范围内，但在实际中，传感器的响应必然会出现一定延迟的现象，由于液滴的下落是一个很慢的过程，于是延迟时间越短越好，这样对于传感器频率要求就要很低。在动态测量期间，所需传感器的频率响应特性必须根据实际信号的情况来确定，防止产生太大的误差。3.2.1.4 稳定性所谓稳定性就是指传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力。除了传感器结构本身影响稳定性外，其主要的原因是使用环境。因此，最不容忽视的就是该传感器要有较强的环境适应力。根据使用环境的具体情况，选取适当的传感器。本设计的使用环境非常好，所以稳定性要求比较容易满足。3.2.1.5 精度精度是整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高就越贵，所以，只要能够满足测量系统精度要求的传感器就可以。这样就可以选择一个适合的相对廉价的传感器。3.2.2 传感器的选用在此次设计中，对于测量方法和传感器的选用有很多种方法，在选择传感器时，根据对传感器的各方面分析，选取了适合本设计的红外传感器。红外传感器的种类多种多样。所以必须采用一个最佳方案5。根据本设计任务要求，需要设计一个成本低，操作简单，适用性强，并且是不接触式的液滴测量仪等。所以根据要求和各方面的考虑，决定用红外对管实现该设计。随着光敏三极管接收到不同强度的光，就会产生不同的电流，再进行整合成高低电平，通过输出端输出，是否有液滴滴落就可以根据高低电平来判断，液体点滴速度就可以通过相邻点滴时间间隔来确定。该方案操作简单，成本低廉，电路简单，稳定性好，对无关光线的抗干扰能力强，因此采用红外对管实现。3.3 传感器的几何光学分析红外发光二极管与光敏三极管有不同的安装方法，对检测结果就有不同的影响，所以必须对传感器进行几何光学分析。要想达到检测输液速度的目的，就必须有合理的安装位置，否则就会导致检测失败。通过对红外发光二极管与光敏三极管之间的中心线与下落液滴的相对位置分析，可以得出一个适合红外发光二极管与光敏三极管检测的位置。通过对大众药液的折射率的范围分析，确定选用折射率平均值为1.40的药液。该系统主要由一个发光二极管和一个光敏三极管构成。随着光敏三极管接收到不同强度的光，就会产生不同的电流， 通过CD4093整合成高低电平进行输出。3.4 传感器滴数检测电路如图3.6示，由一对发射器、接收管的电路组成的传感器滴数检测电路，主要是由发光二极管和光敏三极管组成。当没有液滴落下时，接收管可以接收到光线强度正常的光线。当有液滴落下时，红外光会发生漫反射，液滴吸收光线并且会产生一定的散射作用，导致光线强度发生减弱变化。接收管接信号将其经过整形，送到单片机的计数器T0，如此就能检测到液滴的滴数6。传感器滴数检测电路的电路图如图3.6。图3.6 传感器检测电路4 发射器与接收器4.1 红外发光二极管首先根据红外发光二极管的特性曲线，确定正常工作时二极管的正向电压，以及发光波长和工作电流等7。在下图4.1中，左图是正向伏安特性曲线，而右图是发射光谱特性曲线。通过左图可以得出，当正向电压小于1V时，正向电流约等于零，几乎没有变化；当正向电压大于1V时，正向电流发生了很大的变化，随着电压的增大急剧增大。可以看出电压大约为1.3V时，红外二极管可以正常工作。通过右图曲线可以看出，相对发光强度达到顶峰时红外发光二极管的发光波长约为0.94m，因此光敏三极管也应该在波长为0.94m附近对入射光有相应的敏感响应，这将成为选择光敏三极管的重要依据。图4.1 发光二极管特性曲线图4.2 光敏三极管如下图所示，1脚为发射极，2脚为基极，3脚为集电极。光敏三极管由这三个引脚构成。图4.2光敏三极管上面分析到光敏三极管的理想响应波长应为0.94m。外界环境对光敏三极管有着很大的影响。当周围光线增强、温度升高时，光电流也会随之增强。从而可见，光线和温度对光敏三极管有很大的影响。在设计过程中必须避免这样的影响，不能由于环境而影响结果。5 电路参数的计算在图3.6中，当发射器与接收器之间没有液滴滴下时，发射器发出的光可以正常的吧被接收器收到，这时输出端会产生高电平信号。当发射器与接收器之间有液滴滴下时，发射器发出的光被液滴遮住，接收器不能接受到强烈的光信号，输出端产生低电平信号。通过信号整形，将产生的高低电平信号送入单片机。 通过事先设定的程序算法计算出液体滴落的速度，实现滴速的检测。根据图3.6，选取合适的红外发光二极管，确定红外发光二极管的正向压降最大正向电流，于是根据电源电压，就可以算出电阻,如式5.1。 （5.1）式中：电源电压 ：正向压降( 1.50) ：最大正向电流当选定适合的光敏三极管后，就可以知道三极管的发射和极集电极间的饱和电压、集电极电流，可以通过式5.2求得。 （5.2） 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选定合适的三极管9014后，可以由式5.3求得。 （5.3）式中：电源电压 ：9014集电极与发射极间的饱和电压 ：9014集电极电流通过选定合适的的三极管9014，可以由式5.4求得。 （5.4）式中：9014基极-发射极饱和压降 ：9014电流放大倍数额定值 ：9014集电极电流根据以上电路值计算，来设计传感器检测电路。6 单片机的选择6.1 现有主流单片机的概述单片机产品多种多样，目前市场上多达70 多个系列，500多个品种其中。那些厂家定制的专用单片机、针对专门业务和专门市场的单片机品种还没有包括在内8。Intel公司在20世纪80年代初研制出了MCS- 51系列单片机，并且很快就得到全世界的认同，广泛的推广应用。通过对Intel公司的MCS-51系列和MCS-51兼容的微控制器系列研究，ATMEL公司生产出了89系列单片机。最早由Intel公司推出的8051/31类单片机也是世界上用量最大的几种单片机之一。在Intel公司将80C51对外开放后，将使用权通过专利互换将其出让给世界上许多著名的生产商。一些公司发挥自身的优势，针对不同测控对象将其要求的外围电路与80C51单片机进行兼容，如A/D、PWM、HSL/HSO、I2C、WDT、Flash ROM等，开发出功能多种多样的的新品种。这样80C51单片机就成为了众多厂家所支持和发展的单片机，统称为80C51系列单片机80C51在市场上成为8位单片机的主流，这已是客观事实，实际上已成为了事实的标准MCU芯片。6.2 单片机的选用本检测仪对数据处理速度没有很高的要求，则采用由美国ATMEL公司生产的8位AT89C51单片机即可。AT89C51内含4kb的可擦只读程序存储器和128b的随机存储器，是由美国ATMEL公司生产的一种低电压、高性能8位单片机。器件兼容MCS-51指令系统，片内含有Flash存储单元与通用8位中央处理器。6.2.1 主要性能（1）与MCS-51 微控制器产品系列兼容。 （2）4K字节可重擦写FLASH闪速存储器。 （3）1000字擦写周期。（4）全静态工作：0Hz至24MHz。（5）3级加密程序存储器。（6）128*8位内部RAM。（7）32条可编程I/O线。 （8）2个16位定时器/计数器。 （9）6个中断源。 （10）可编程串行UART通道。 （11）低功耗空闲和掉电模式。6.2.2 AT89C51引脚图和主要引脚说明AT89C51有40个引脚，如图6.1示。 图6.1 AT89C51引脚图6.2.2.1 各个引脚说明AT89C51主要使用的引脚功能如表6.1下9：表6.1 AT89C51引脚功能表VCC为单片机的提供电源电压的端口。P0P0口(P1.0P1.7)是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。P1P1口(P1.0P1.7)口是一个8位双向I/O端口，其中P1.2P1.7引脚带有内部上拉电阻，P1.0 和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN 0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流，并能直接驱动LED显示。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P2P2口(P2.0P2.7)口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P3P3口(P3.0P3.7)口是是带有内部上拉电阻的7个双向I/O端口。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O口引脚而只读。P3口输出缓冲器可吸收20mA电流。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 P3.0 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。续表6.1 AT89C51引脚功能表P3 P3.3 INT1 外部中断1 输入，低电平有效。 P3.4 T0 计数器0 外部事件计数输入端。 P3.5 T1 计数器1 外部事件计数输入端。 P3.6 WR 外部随机存储器的写选通，低电平有效。 P3.7 RD 外部随机存储器的读选通，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器。它采用外部振荡器时，此引脚应该接地。GND电源接地端。 此次设计中，所用的单片机主要是为了实现计数存储功能10。7 显示部分设计与分析很多方法都可以实现显示功能，如液晶显示，数码显示，还有荧光管显示。但是考虑到此次设计的任务要求和成本费用。由于液晶显示器费用较高，荧光管显示器结构复杂、功耗大，相比之下数码管显示还是比较理想比较合适的选择11。7.1 数码管的选用与特性分析显示屏有分分多钟，数码管是其中一种， 将电流从不同的管脚输入会使其发亮，从而显示出各种所需参数。数码管的价格低廉，使用方便，所以在电器等领域使用极为广泛。例如多数热水器都会使用数码管进行显示，一少部分也会使用其他的显示屏，如液晶屏与荧光屏。根据内部结构的不同又将数码管分为共阴极和共阳极两种，共阴极数码管是将阳极单独引出而将发光二极管的阴极全部接在一起。反之，共阳极数码管是将阴极单独引出而将发光二极管的阳全部接在一起。本设计中，所有计数都是整数，因此，本设计中选用的速度是共阴极七段数码管。静态和动态这两种方式都可以将LED显示器点亮。在某一字符显示时，所对应的发光二极管就会恒定的导通或截至，这种显示方式就是静态显示，它的每一位显示都会由一个8位的输出口进行控制，在显示位数较少的时候用此方式。动态显示，就是每个位置地轮流点亮显示器。每隔一段时间点亮一次一位显示器。内部导通电流、显示器点亮时间与点亮间隔时间的比例决定着显示位的亮度。动态显示器的成本比较低廉，所以我们绝大多数的时候会选择使用它。七段数码管的内部结构与其引脚图如图7.1所示：图7.1七段数码管内部结构与引脚图图7.1是七段数码管的引脚图，共阳极和共阴极的数码管引脚图是一样的。数码管在使用时需注意的条件：（1）在段与小数点上必须加上限流电阻；（2）使用电压：根据其最终发光的颜色决定；（3）使用电流：静态时每段电流为10mA所以总电流就为 80mA；动态时最大电流为100mA，则平均电流为4-5mA12。选取好合适的数码管后，通过其他硬件设备将其连接这样就形成了一个比较理想的所需动态显示系统。然而在单片机上通常只有有限的几个输出口可以使用，不足以满足所用数码管的多输入要求，因为每个数码管需要6个断码和2个位码扫描端。因此，单片机端口少成了现在需要解决的问题，必须对其进行下一步设计。通过使用74LS245和74LS06就可以对解决端口的扩展和补充，所谓74LS245就是双向总线发送器/接收器，74LS06为高压输出反相缓冲器/驱动器。7.2 74LS245 分析与使用74LS245是显示模块中不可缺少的一个元件。在段码扫描部分有十分重要作用。74LS245为三态输出的八组总线收发器。 74LS245逻辑原理图如下图所示：图 7.2 74LS245逻辑原理图从图中可以看出，A、B为总线端，G为三态允许端，DIR为方向控制端。在本设计中A端为输入，B端为输出。7.3 74LS06 分析与使用74LS06为集电极开路输出的六组反相驱动器13，表7.1是74LS06主要电特性的典型值：表 7.1 74LS06电气特性TplhTphlPD15ns20ns115mW 表7.2是74LS06功能表：表7.2 74LS06功能表inputoutputAYLHHL74LS06逻辑原理图如下图所示：图7.3 74LS06逻辑原理图从上图可以得出：A1-A6 为输入端，Y1-Y6 为输出端。 8 软件设计为了使软件设计的工作量减少，软件的通用性、扩展性和可读性提高，必须有一个良好的设计方案才可以。下面就是具体的设计方案和步骤:（1）根据各系统的实际具体要求，将其分成数个模块。（2）在尽量减少数据传递，增强各模块的独立性的同时，了解各模块之间的联系和各数据的传递关系，以便于软件调试。（3）根据各模块功能，编辑适当的程序，并调试通过。 (4) 将各个模块有目的有次序的联系在一起，形成一个较完善的系统。选择一个合适该设计的的设计语言，对设计是否可以成功完成至关重要14。程序设计语言包括机器语言，汇编语言和高级语言。通过将汇编和高级语言编写的程序输入电脑，译成机器语言，这时电脑就可以执行程序。但是机器语言是一种代码由二进制数0、1组成，对于这种代码人们不容易掌握，容易出错，且出错后不容易查到错误根源，所以不适合用于此次程序设计。在此次设计中，选用的是汇编语言，与高级语言相比，汇编语言存在着很多缺点，比如程序过长，没有函数运算的功能等。虽然高级语言如C语言等有许多的优点与汇编语言相比之下，但是汇编语言也有自身的优势，在此次编制程序中，规模小且程序简单，也不需要进行移植，直接控制硬件。而且高级语言不能直接翻译成机器语言，需要通过预先处理。但是汇编语言可以直接翻译成机器语言，不需要加工翻译，计算机可以直接识别然后执行15。因此选用汇编语言编程。将汇编程序输入计算机的时，必须进行加工翻译，将带有助记符号的程序变成能识辨的计算机程序。在计算机运行时，需要将汇编语言书写的源程序转化为目标程序，使其成为机器语言所用的语言程序16。为了提高该检测系统的两名性和实时性，在软件系统中所用的程序都由汇编语言利用模块化的设计思想编写。为了方便设计、调试，将其作为软件设计模块17。8.1 主程序此次设计的系统软件设计主要由以下几个部分组成：（1）数据处理模块（2）液滴检测模块（3）显示模块（4）报警模块图8.1为主程序流程图。系统启动执行数值初始化有液滴经过NY T0开始计时调用LED显示子程序报警子程序报警器报警重新初始化结束返回NY图.1 主程序流程图系统主程序主要讲述整个系统的执行过程，首先接通电源，让其系统开始工作18。系统开始后，开始启动液滴检测程序，将每个液滴经过的数据传给单片机进行处理，单片机将处理后的结果存储，再调用显示子程序将其检测结果显示出来，调用报警子程序比较当前显示速度值与设定的安全极限值相比较，如有异常则启动报警，否则，执行当前任务19。8.2 显示子程序8.2.1 显示子程序流程图地址指针设置输出段码取段码输出位码调用延时程序取段码结束N Y图8.2 显示子程序流程图8.2.2 动态显示分析设计中所用的显示方式是动态显示，也称扫描显示,每个显示器轮流点亮。用3个共阴极LED数码管组成了本设计的显示器20。通过一片74LS245将单片机的P0口输出的显示段码，输出给LED管。经74LS06将P1口输出的位码，输出给LED管。但是该模块没有数据锁存的功能。8.2.3 计数子程序分析与流程图 在设计中，计数部分由单片机的内部计数器来实现。AT89C51的内部有两个定时/计数器T0和T1，AT89C51中所说的16位，则是指计数/定时器内的计数器是由2个8位的计数器组成的21。在这次毕业设计中将用到的是芯片中T0，它是由1个高8位的THO和1个低8位的TLO组成的。我们所说的加法计数器的算法就是对需要计数的脉冲每一次都要加122。但有的单片机和可编程的计数器芯片中，他们的算法则是减法的，例如8155的14位计数器，它则是先赋值后再减1，直到0结束，计数器溢出。而本次所用到AT89C51则是加法算法的计数器，它开始先赋初值，但初值为0，每次都有叠加1，直到计数器满后溢出23。用P3.4将整理后的脉冲引入到T0中。单片机每1个周期采样的波形，他则需要2个机器的周期才能检测到一次的跳动。为了确保电平在变化前采样就要要求采样电平最少要一个完整的机器周期才能测出24。8.2.3.1 计数子程序流程图开始计数设置工作方式计数，输出计数值开始图 8.3 计数子程序流程图9 结论与展望本次设计的是一个简易输液滴速测量仪。该系统是将红外传感器和单片机结合，利用单片机的计数与数据处理功能按照时间的长短进行检测，将所检测到的结果显示在LED数码管上。经过这几个月的努力，基本达到了任务要求。在设计过程中，遇到了许多问题，如选取传感器的型号、软件的编程与调试、周围环境的影响等。但是最终的结果还是令人满意的。本设计的实用性与普及性特别强，具有很高的现实意义与实用价值，本设计具有报警装置、实时液晶显示模块，软件汇编设计模块。该装置的特点是：操作简单，稳点性强，动态监测和显示准确，成本低廉。该系统具有很强的实用性，而且成本低廉，操作简单，对于减轻医院护士的劳动量和心理负担，有着非常重要的作用。还可以使病人避免因害怕输入空气而造成的各种不安的心理负担，从而保证安全输液。现代的科学技术日新月异，人们的生活水平提高，对于医疗设备的安全性能有了一个更高的要求，在输液设备中，加强网络化，便捷化，人性化的需求更加多，这也是大势所趋。该设备是推进医疗设备数据化，提高医疗质量的必然选择。附录参考文献1 肖征,唐艳超,刘俊松.医用输液实时监测系统的研制.中国疗养医学，2011，20（10）：9082 涂时亮.单片微型计算机原理及应用.上海:上海科学技术出版社.1