基于单片机系统的液体点滴速度监控装置设计

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1、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-16-目录一、引言………………………………………………………………4二、系统总体设计……………………………………………………42.1系统原理框图及原理分析………………………………………42.2方案设计与论证…………………………………………………52.2.1电机驱动控制电路……………………………………………52.2.2数据采集……………………………………………………62.2.3键盘方案的选择………………………………………………72.2.4系统最终方案确定……………………………………………8

2、三、单片机系统设计……………………………………………………83.1硬件设计…………………………………………………………83.1.1单片机系统的硬件结构………………………………………83.1.2液体滴速检测模块…………………………………………103.2软件设计………………………………………………………11四、总结…………………………………………………………………13参考文献………………………………………………………………14英文摘要………………………………………………………………16-16-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

3、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-16-1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

4、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-16-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

5、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。2.2方案设计与论证2.2.1电机驱动控制电路电机驱动控制电路应选取电路结构简单、功耗小、元器件价格便宜的方案。同时还要实现电机的正反转、转停的双重控制功能，以使其控制的储液瓶能方便地实现上升、下降。方案一：采用直流电机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

6、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。方案二：采用步进机-16-步进电机是一种用电脉冲进行控制，将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。步进机每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线性位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。用单片机控制步进电机，控制信号为数字信号，不再需要数/模转换，具有快速启/停能力，可在一刹那间实现启动或停止，且步距角降低小，延时短，定位准确，精度高，可操作性强。考虑到上述各种电机的特点，由此选用步进电机作为电机驱动控制电路。电路如下图。电机驱动电路2.2.2数据采集方案一：采用压力传

7、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。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，故此方案目前还无法检测。方案二：-16-采用液位传感器来检测。将一液位传感器置于受液瓶中，根据液位传感器受到的液位欺负来检测是否有点滴落下。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。方案三：采用光纤传感器，将光纤传感