贾鑫：基于单片机的输液监控系统设计
图3-7 LCD显示模块 Fig.3-7 LCD display module
3.2.3电源单元
任何电气设备的使用均离不开供电系统，在整个单片机系统设计中，电源的设计是必须要考虑的。电源的设计取决于系统所要求的供电方式，如是采用单电源方案，还是多电源方案，系统的功耗有无特殊规定等。在本设计中由于系统所选用的单片机是AT89C52，它的标准工作电压为+5V，采集所用的红外发光二极管和接受三极管以及通讯所用的CAN总线适配器等电路它们的工作电压都是+5V，因此在本设计中采用单电源方案，单电源方案的优点是系统简单、工作可靠。此外由于设计到对步进电机的控制，步进电机及驱动电路由UN2001N驱动，需要+5V电压。因此我们的目标是设计出一个能够提供+5V的电源，其电路如图3-8所示。
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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
图3-8 电源电路 Fig.3-8 power supply circuit
3.2.4声光报警单元
本设计采用一个蜂鸣器与一个发光二极管实现声光报警。当单片机通过对液滴计数计算出剩余液体体积达到预设值或传感器检测不到有液滴下落时，从站单片机控制蜂鸣器和报警灯工作，在发出声光报警的同时向PC主站发出报警信息，在PC机上的主操作页面上，用红色代表报警。 为了不影响别的病人发出报警声后可断开S5键取消蜂鸣器使系统更加人性化。
图3-9报警电路 Fig.3-9 warning circuit
3.3通信电路硬件设计及其工作原理
目前，在许多单片机应用系统中，上、下位机分工明确，作为下位机核心的器件的单
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贾鑫：基于单片机的输液监控系统设计
片机往往只负责数据的采集和通信，而上位机通常以基于图形界面的Windows系统作为操作平台。现阶段，这种应用的核心便是数据通信，它包括单片机和上位机之间、客户端和服务器之间以及客户端和客户端之间的通信，而单片机和上位机之间的数据通信则是整个系统的基础。单片机和PC通信是通过单片机的串口和PC机串口之间的硬件连接实现的。
RS485半双工异步通信总线是一种被广泛使用的数据通信总线。它具有通信距离远、通信速率、成本低等特点。它可以采用点对点形或星形拓扑结构，可以很容易实现串行口通信。点对点形拓扑结构是一台单片机对于一台PC，根据单片机接口的通信协议，在PC上编写通信软件即可实现通信。星形拓扑结构是一台PC对应多台单片机。在本设计中业就是利用了上面的通信电路在单片机和PC机之间进行数据传输的。
在本系统中主要是用于对一远程输液系统的实时监测，这就需要一个通信电路把远程的监控对象数据实时的采集传送给上位监控系统(PC机)。在设计中通过RS-485把下位机的检测系统与上位机(PC机)连接起来，实现正确的数据交换，可以从根本上提高检测系统的执行效率。而下位机和PC机的连接，直接体现在DNC(Direct Numerical Control or Distributed Numerical Control)用一个上位机(PC机)对多台下位机进行控制，完成单片机的数据传输的通信技术。在本设计中将RS-485串口通信与现场总线的优势结合起来。利用RS232口与现场总线的数据转换构成网络检测系统，可实现一台系统主机控制多台检测系统。
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图3-10输液监控CAN总线通信系统
Fig.3-10Transfusion monitoring CAN bus communication system
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上位机(PC机)的RS232串行口通过RS232/RS485转换器转换为RS485总线，各下位机通过MAX485芯片连接到总线上。各个下位机设有自己唯一的地址，且下位机之间不能通讯，一切通讯受上位机(PC机)控制开始时，下位机都处于监听状态，等待上位机发出指令。当上位机发出指令时，所有下位机都接收并且将其中的地址帧与自己的地址比较，如果相同则继续解释后面的指令或数据，若不同则不予理睬。在本设计中的通信电路的硬件电路设计主要就是通信节点电路的设计，通信结点电路由RS485/232接口电路、单片机和电源电路组成。RS485/RS232接口电路的主要作用是实现RS485电平和RS232电路之间的转换，其电路图如图3-11所示
图3-11 RS485/RS232转换电路 Fig.3-11 The RS485/RS232 conversion circuit
3.4小结
本章主要是介绍基于AT89C52输液远程监控系统的硬件设计。首先介绍了系统硬 件的总体框图。然后具体介绍了每个单元的硬件设计原理和依据。
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4 输液监控系统下位机软件设计
4.1下位机的软件系统的总体设计
输液远程监控系统下位机的核心是单片机，而软件是单片机控制系统的关键，一个单片机控制系统的功能实现和可靠性在很大程度上决定于软件。本系统的下位机系统软件设计的重点在于:①INTO中断处理程序，主要是用于对红外光电传感器转过来的液滴信号进行计数;②4S定时判断和现场报警程序，主要是用于对是否有液滴滴下和液滴过慢时的报警;③基于RS485的通信接口程序，关键是软件握手信号的处理
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图4-1从站软件流程图
Fig.4-1 The software flow chart
4.2下位机系统各软件模块的设计
整个下位机监控系统程序由三个子程序模块和一个主控程序模块构成。主模块核心，管理其他3个子模块，这4个模块均为实模块。
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