第二章 系统方案的选定
有水 无水
图2-2 方案二示意图
为更加准确的进行液位检测，光源必须与容器中心要有一定的偏移，否则判定不了液体是否已经达到了设定的液面。其方案二的原理和方案一相同，只是改变了光线路径，使得光电传感器的位置稍有不同。
2.2 滴速检测方案
输液速度的检测可以通过测量输液剩余重量以及时间来确定，输液重量的变化不便于实时测定和控制。出于传感器的精度和成本的考虑，会使系统的调整时间大大延长，不利于该系统的设计以及实际应用。
利用莫非氏管做成输液管的滴壶来检测滴速的方法，药液在滴壶处会一滴一滴的滴落，鉴于上述液位检测方案中的测量方法，滴速的测量也可以采用光电检测方法，光源发出的光垂直照射到滴壶的中心线上，光线经过滴壶时不会产生折射，而是会直接沿着直径方向射出如下图2-3所示：
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第二章 系统方案的选定
图2-3 光线走向示意图
而液滴滴落时，因万有引力的作用力一定会经过滴壶的中心线，当液滴经过光源和光电接收器件之间时，光线会发生折射，从而使光线路径发生变化，导致光电接收器瞬间接收不到光电信号，这时光电接收器的输出就会产生一个电平跳变，通过对这个电平跳变的统计，就可以计算出经过滴管中的液滴数量。示意图2-4如下：
高电平 低电平
图2-4 光电滴速检测示意图
高电平
2.3 滴速控制方案
方案一：通过改变输液瓶的高度来控制滴速。
当输液管截面积一定时，输液瓶所处于不同的高度，其瓶内液体的压强差也是不同的，液滴的滴速也随之不同，从而实现对滴速的控制。当液滴滴速低
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第二章 系统方案的选定
于要求值时，提高输液瓶的高度，增大压强，增大滴速，反之则可降低液滴速度。
方案二：通过改变输液软管的面积来控制滴速。
软管 轴心 固定点 软管 固定板 凸轮 电动机
图A 图B
图2-5 滴速控制设备
在固定好输液瓶后，将输液软管紧靠在固定板上。这时就可以通过改变输液软管的横截面来实现对输液速度的控制。当输液滴速高于预定值时，单片机利用步进电机控制凸轮转动，挤压输液软管，迫使输液软管的横截面减小，从而降低输液滴速。反之，则可提高滴速。实物如上图A所示。
方案三：通过拉紧或放松软管来控制滴速。
如上图B，利用尼龙线拉紧或放松来控制滴速。方案一中可利用小型步进电机来实现输液瓶的高度高低，结构简单、精度相对而言更高些。方案二因为输液软管的截面积本身就较小，并且在形变后恢复较慢，很难达到精确控制滴速的要求。方案三中，虽然比较容易实现，但是如果作用的时间长的话，对软管就会产生损伤，可能会引起漏液，且和方案二一样存在输液软管的截面积本身较小，且形变后恢复较慢。这三种方案各有优、缺点，但在对比之下还是确定采用方案一。
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第二章 系统方案的选定
2.4 键盘、显示方案
显示部分可选择液晶显示和数码管显示。本系统中由于要求实时显示出滴速等多组数据，因此显示模块选用了1602LCD液晶显示器。键盘模块中选用了单片机自带的3×3 键盘，直接利用I/O 扩展而成。声光报警电路也可直接利用单片机I/O口输出放大驱动二极管发出声光报警。
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第三章 系统结构组成及硬件设计
第三章 系统结构组成及硬件设计
本系统共有液位检测报警模块、滴速检测控制模块、键盘模块、显示模块四大功能模块，本章主要分析该系统的总体电路结构组成，重点介绍液位检测报警电路、滴速检测控制模块以及该系统所涉及的元器件功能。
3.1 系统主体框架
系统以AT89C51单片机为控制核心，将其与现场滴速检测、液位检测、报警电路、键盘和显示电路等相连，整体构成一个监测系统。
系统现场点滴速度及液位高度检测采用光电检测技术实现。蓝光LED灯和光敏电阻分别作为发射管与接收管放置于点滴瓶与滴斗两侧，蓝光LED灯发出光线，光线透过输液管照射到光敏电阻，光敏电阻将接收的光信号转换成电流输出。当输液管没有液滴通过时，光线衰减程度小，光敏电阻输出比较强的光电流。当有液滴通过输液管时，在液滴对光线的吸收和散射作用下，照射到光敏电阻的光信号比较弱，它输出比较弱的光电流。因此，通过检测光敏电阻的输出电流，转换为电压脉冲信号，即可探测出滴斗是否有液滴通过；同样原理，点滴瓶液位检测原理相同，当液面降低到警戒线以下时，光线由被遮挡变成完全照射到接收管，这两者之间的电压产生了跳变，便可以通过单片机控制器产生报警信号驱动声光报警装置启动。
3.2 系统控制核心AT89C51单片机
3.2.1 单片机概述
单片机，又名微控制器，它采用一定的工艺手段将CPU、存储器和I/O口集成在同一个芯片上，其发展十分迅速。自1975年美国德克萨斯仪器公司(Texas Instruments)第一块微型计算机芯片TMS-1000问世以来，在短短20年间，单片机技术已发展成为计算机领域一个强大的分支，因为它的技术规范和特性突出使其发展的道路和应用的领域可以无限扩展。单片机是为了完善工业操制的需要而发展诞生的，它是自动控制系统的核心器件，因而它在工业控制、智能化
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