GND 地 R1IN 第一路RS-232电平输入 T2OUT 第二路RS-232电平输出 R1OUT 第一路TTL/COMS驱动电平输出 R2IN 第二路RS-232电平输入 T2IN 第二路TTL/COMS驱动电平输入 R2OUT 第二路TTL/COMS驱动电平输出 3.3 从站电路设计
3.3.1 滴速检测与液面检测电路设计
本系统采用AUTONICS光电传感器作为滴速和液面检测，考虑到储液瓶的大小，我选用了如表3.5所示型号传感器。
表3.5 光电传感器型号及特性
型号 检测距离 电源 特性 NPN OPEN COLLECTOR OUTPUT BYD30-DDT,DDT-T,10～30mm 12-24VDS BM200-DDT 200mm C 12-24VDC NPN OPEN COLLECTOR OUTPUT 滴速和液面检测原理图如图2.3所示。红外对管夹在滴管两边一个发射管发出的红外光被一头的接收管所接收。一旦光路上有水滴通过，由于水对红外光的反射与折射，使得接收管的接收信号变弱，形成一个小脉冲。同理当液面低于所检测液面时，使得接收管接收信号变弱。将检测得到信号送入单片机INT0和TNT1产生中断进行计数。
为了验证以上的理论分析，专门用示波器记录了多次这样的脉冲，如图3.6所示。多次测量稳定，虽有一些Vbas上下的波动，但是脉冲还是比较明显，通过设定一个参考电平Vref，可以用运放来产生一个TTL电平的脉冲。经多次分析，有以下不稳定因素：
(1)外界对红外对管的干扰附近辐射源对信号干扰极大。为此，采取黑色覆盖物包裹在对管周围，既可以很好地吸收水滴反射和折射的红外光，而且能尽量减小干扰。
(2)Vref的选取考虑Vref的选取应该略大于Vbas，这样
图3.6 干扰波形图 可以减小波动对输出脉冲信号的影响。但不能太高，不然无法精确测量出脉冲来。所以，可以使用精密电阻来微调Vref,让其保持在一个合适的值。[7]
充分考虑到系统的稳定性和可靠性，本系统硬件抗干扰由单稳态电路构成，通过改变电阻电容参数，消除双脉冲干扰。电路如图3.7所示。
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VCCR6VCCR71.5KΩR330KΩU112345678131215143119183971716P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRAT89C52RXDTXDALE/PPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728VCCR8220KΩGD18U34Q32TRIGDIS7LTV818A5GNDCVoltTHR5556C70.33μfVCCVCCR41.5KΩRC60.01μfR3330KΩ
R522KΩGD281U4VCC4Q2TRIGDISLTV818A5GNDCVoltTHR5556C50.33μfC40.01μf图3.7 滴速和液面检测电路 3.3.2 键盘显示电路设计
1）8279扩展键盘接口芯片
8279是一种通用可编程键盘、显示器接口，它能完成键盘输入和显示控制两种功能。键盘部分采用扫描工作方式，可与64个按键的矩阵键盘连接，能对键盘不断扫描，自动去抖动，自动识别按下的键并给出键码，能对多个键同时按下实行保护。
显示部分按扫描方式工作，它为显示器提供多路复用信号，最多能显示16个字符或数字。8279引脚图如图3.8所示；引脚定义如表3.6所示。
图3.8 8279外部管脚 1 表3.6 8279引脚定义
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管脚 12～6 3 9 22 21 10 11 32～35 4 38、39、1、2、5、6、7、8 36 37 27～24 31～28 23 2）LED显示电路设计 34符号 D0～D7 CLK RESET 状态 三态 输入 输入 输入 输入 输入 输入 输出 输出 输入 输入 输入 输出 输出 输出 5功能 数据总线 系统时钟 复位信号 片选信号 数据选择 读信号 写信号 扫描线 中断请求信号 回复线 移位信号 控制/择通信号 A组显示信号 B组显示信号 显示消隐 6CS A0 RD WR SL0～SL3 IRQ RL0～RL7 SHIFT CNTL/STB OUTA0～OUTA3 OUTB0～OUTB3 DB 单片机应用系统中，通常都需要进行人机对话。这包括人对应用系统的状态干预与数据输入，以及向人们显示运行状态与运行结果等。显示器、键盘就是用来完成人机对话活动的机通道。 由于单片机的并行口不能直接驱动LED显示器，必须采用专用的驱动电路芯片。使之产生足够大的电流，显示器才能正常工作。如果驱动电路能力差，即负载能力不够，显示器亮度就低，而且驱动电路长期在超负荷下运行容易损坏。 LED显示器的显示控制方式有静态和动态两，若选择静态显示，则LED驱动器选择较为简单，只要驱动器的驱动能力与显示器电流匹配即可，而且一般只需考虑段的驱动；动态显示则不同，由于一位数据的显示是由段和位选信号共同配合完成的，因此，要同时考虑段和位的驱动能力，而且段的驱动能力决定位的驱动能力。 23 图3.9 4-LED显示器管脚 1234567abcdefgDB18DB2109DB311DB4 ① LED显示器的选择 在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不相同，因此生产厂家生产了多种位数、尺寸、型号不同的LED显示器。考虑到最高滴速和从站号位数，在本系统设计中选择了4位一体的LED显示器，简称“4-LED”，如图3.9所示。第一位用于显示从站号，后三位用于显示滴速。 ② LED的段驱动芯片选择 LED的段驱动电路有很多种，本系统中可选择BCD-7段锁存/译码/驱动74LS48作为段驱动电路。图3.10所示为74LS48的管脚图。 管脚图中大写字母A、B、C、D为BCD码的输入端，小写字母a、b、c、d、e、f、g为字型码输出端，LT为灯测试输入端，RBI为消隐输入，RBO为消隐输出。8279扩展键盘显示电路如图3.11所示。 U7LED3abcdefg13121110915141234567abcdefg7126345ABCDLTBI/RBORBI74LS48abcdefg1312111091514图3.10 74LS48管脚 U2 P0.0 P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1 P3.727262524121314151617181942210112139OUTA0OUTA1OUTA2OUTA3DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7IRQCSRDWRA0CLKRESET8279OUTB0OUTB1OUTB2OUTB3BDSL0SL1SL2SL3RL0RL1RL2RL3RL4RL5RL6RL7SHIFTCNTL/S3130292823VCC32333435Keyboard38139213245566778836377126345ABCDLTBI/RBORBI74LS48U8DB1DB2DB3DB410 4*4键盘15141312ABCD ALE
P3.6P2.20123456789123456791011VT4VT5VT6VT7R162kΩR172kΩR182kΩ11R192kΩVCC874LS145U9123ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y71514131211109719011RESET456E1E2E374ALS1382VCC3图3.11 键盘显示电路 24
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第5章 系统调试、抗干扰及制板
本次设计基本上完成了课题要求,实现了单片机对液体的点滴速度的测量与控制 液面检测与报警和主从机间的通讯。本设计是以单片机为核心,通过红外线传感器对点滴及液面进行检测,经过555单稳态电路送入单片机,再通过软件编程实现对其达到测量与控制的目的。同时设有报警装置,一旦有异常现象发生,单片机将会发出报警指令。主从机通信部分采用RS-232串行通信方式,可以多点对多点进行通信,因而能满足题目的要求,实现一个主站控制16个从站的有线监控。电动机采用步进电动机，在输液中提高输液精度和安全可靠措施。
这次设计我受益非浅,论文从开始到成形我查阅了很多资料，当拿到一个课题后，首先查阅资料是相当重要的。原本对PROTELL感兴的我，在接到本次设计课题后，我非常高兴,从硬件电路图的设计到绘制我都非常细心，每一个部分追求到更加完美，印制电路板虽然不是很完美，以后我一定在这方面继续努力。本次设计对系统软件设计仍然有点模糊,所以在今后的工作中,我将继续加深对这方面的理解。此次设计由于各种原因，硬件电路没有得到充分调试，实在愦憾。
虚心使人进步，骄傲使人落后，不管是在学习过程中还是在工作过程中，我们都应该虚心向别人学习，最后还请各位高手在这方面给予赐教。谢谢！
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