安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）
回到刚才的正常输入状态；此外当医生或者患者需要改动输液点滴速度时，可以通过键盘上的上升或下降键来改变输液速度，这样的改动幅度比较适合病人的身体状况，减少了意外的发生几率；最后键盘还需要开启合关闭状态，这就需要设计开/关键。其键盘按键设置如图2-7所示：
62清除返回73确定上键840下键951开关
图2-7 键盘按键设置
由以上功能可知，设计中共使用了16个按键，因此采用4x4矩阵式键盘，其键盘的控制电路图如图2-8所示：
图2-8 键盘控制电路
2.5 显示模块
常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管（LED，Light Emitting Diode）显示器、液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）等。显示器（display）通常也被称为监视器。显示器是属于电脑的I/O设备，即输入输出设备。它可以分为CRT、LCD等多种。它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。
LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA
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戴诗川：液体点滴速度监控系统设计
以及手机领域。
而LCD显示器即液晶显示器，优点是机身薄、占地小、辐射小，给人以一种健康产品的形象。因此本设计中采用的是LCD显示器。
LCD显示器采用1602型，1602型LCD显示模块具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。
1602采用标准的16脚接口，其管脚功能： 第1脚：GND为电源地；
第2脚：VCC接5V电源正极；
第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）；
第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器；
第5脚：RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，电平0时进行写操作； 第6脚：E (或EN)端为使能(enable)端，高电平1时读取信息，负的跳变时执行指令；
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端；
第15～16脚：空脚，也是背光电源，15脚背光正极，16脚背光负极。由LCD显示器构成的显示模块的电路图如图2-9所示：
图2-9 显示模块电路
2.6 报警模块
报警电路的重要性关乎到患者的生命安全，必须保证在输液即将结束的时候自动报
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警，本设计中蜂鸣器是通过单片机来控制的。在液面接近瓶口2～3cm时，发出报警来提醒护士或者医生及时采取措施关注该病人的点滴情况。报警电路如图2-10所示：
图2-10 报警电路
如图2-10所示，报警电路接到AT89C51单片机的P3.6（WR）引脚，经过限流电阻R7与三极管的基极相连接， VCC (＋5V)电源接蜂鸣器的正极，当单片机的P3.6输出高电平时，三极管此时处于截止状态，没有电流流过，蜂鸣器不工作，不会发出报警；而当P3.6输出为低电平时，此时的三极管不再处于截至状态，而是处于导通状态，三极管有电流流经蜂鸣器形成回路，发出报警。所以，是否发出报警就可以通过程序控制P3.6脚的高低电平情况来控制。另外，其报警声音大小是由P3.6输出电平的高低电平占空比决定的。
2.7 单片机最小系统
此部分主要包括晶振、复位和电源等。
晶振电路通常分为内部和外部时钟两种方式。内部时钟方式：最常用的内部时钟方式采用外接晶体和电容并联谐振回路。MCS-51单片机允许的震荡频率在1.2～24HZ之间，一般为11.0592MHZ。电容C1、C2的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振的速度会有一定的影响，一般可在20～100pF之间做出选择，典型值为30pF。
外部时钟方式：外部时钟方式就是利用外部震荡信号直接接入XTAL1或者XTAL2。由于各种单片机内部时钟进入的引脚不同，其外部震荡信号源接入的方式也就不同。 这里采用内部时钟方式，采用12MHZ作为系统的外部的晶振，取电容值为30pF。
复位电路：单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。
手动按钮复位：手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。
上电复位：AT89C51的上电复位电路，只要在RST复位输入引脚上接一个电容至VCC端，下接一个电阻到地即可。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电
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容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着VCC对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，VCC的上升时间约为10ms，而振荡器的起振的时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振的时间为1ms；晶振频率为1MHZ，起振的时间则为10ms。在复位电路中，当VCC掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。
本设计中采用手动按钮复位方式，该电路典型的电阻和电容参数为：C1为10μF，R1为1KΩ，R2为51 KΩ。
此外，最小系统还包括+5V电源。综上所述，最小系统电路图如图2-11所示：
图2-11 最小系统电路
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第3章 软件设计
3.1 系统的主程序
系统的主程序是单片机系统程序的框架，首先主程序对各个模块进行初始化，接收到从传感器传来的信号后，对此信号进行处理以及输出调整信号控制电动机的转动，同时扫描键盘进行动态显示。本设计中显示和控制点滴的速度，主要用的是循环查询方式。主程序流程图如图3-1所示：
开始系统初始化键盘扫描是判断储液瓶内液面高度是否有中断？报警否点滴速度检测与控制显示结束 图3-1 主程序流程图
3.2 检测点滴速度模块
检测点滴速度子程序主要是用与系统信号的采集。液体点滴的信号经过光电传感器采集后，再由施密特触发器整形，输出到单片机端口送入单片机内部。检测点滴速度子程序流程图如图3-2所示：
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