清华大学杨茂君-清华大学杨茂君
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)
河
南
理
工
大
学
毕业设计（论文）任务书
专业班级
学生姓名
一、题目
二、起止日期
年
月
日至
年
月
日
三、主要任务与要求
指
导
教
师
职称
学
院
领
导
签字
年
月
日
I
河
南
理
工
大
学
毕业设计（论文）评阅人评语
题目
评
阅
人
职称
工作单位
年
月
日
河
南
理
工
大
学
II
毕业设计（论文）评定书
题目
指
导
教
师
职称
年
月
日
河
南
理
工
大
学
毕业设计（论文）答辩许可证
III
答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料：
1
、设计（论文）说明
共
页
2
、图纸
共
张
3
、指导教师意见
共
页
4
、评阅人意见
共
页
经审查，
专业
班
同学所 提交的毕业设
计（论文）
，符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定 ，达到毕业设计
（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设
计（论文）答辩。
指导教师
签字（盖章）
年
月
日
根据审查，准予参加答辩。
答辩委员会主席（组长）
签字（盖章）
年
月
日
河
南
理
工
大
学
毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议
学院
专业
班
IV
同学的毕业设计（论文）于
年
月
日进行了答辩。
根据学生所提供的毕业设计（论文）材
料、指导教师和评阅人意见以及
在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答
辩委员会（小组）
做出如下决议。
一、毕业设计（论文）的总评语
二、毕业设计（论文）的总评成绩：
三、答辩组组长签名：
答辩组成员签名：
答辩委员会主席：
签字（盖章）
年
V
月
日
基于
51
单片机的输液监控系统设计
摘
要
针对目前我国大部分医院在对病人进行静脉输液治疗是医护人
员监护任务繁重的
问题，设计了一套面向所有大中小医院和诊所的医院输液监控系统。本
系统以
PC
为上
位机作为整个系统的控制监控中心，
用单片机
AT89S52
为核心作为下位机通过光电传感
器对吊瓶的液位进行检测及报警，并对滴速进行精确地检测
,
并将报警 信号通过无线传
输送给总机，总机也实现报警，并与上位机通讯。总机与上位机连接放在
护士工作站，
上位机与总机用串口线进行通信。上位机利用
Visual Basic
建立可视化友好界面并对
各控件进行编程，
使 医护人员实时了解输液状态。
论述了该系统的检测原理、
总体结构、
主要功能部件设计和软硬件系统的组成。
该系统低功耗、
成本低、
性能稳定、
便于携带、
实用性强。
关键词
：输液监控；
51
单片机；串行通讯；无线传输
I
INFUSION OF
MONITORING SYSTEM DESIGN
BASED ON 51
SINGLE CHIP MICROCOMPUTER
ABSTRACT
Aiming
at
the
most
of
our
carry
on
transfusion
to
the
patients
currently
and
then
designed a set of system
which is called fluid infusion supervision system
.It is faced to all the
examine
the
speed
of
lose
a
liquid
accurately,
and
send
alarm
signal
to
the
operator
by
wireless transmission. The
operator also realize the alarm signal, and communicate with PC.
The operator and
PC connection is used on the nurse workstation,
and they communicate with
a
serial
port
line.
PC
use
Visual
Basic
to
build
up
friendly
visual
interface
and
the
control
program .It
can
make
the
nurses
know
the
status
of
loses
liquid
while
patients
take
the
personnel solid. This topic discusses
the constituting of examination principle, total
structure
and main function parts
design and the constitution of software and
and easy to take and the
function is strong.
KEYWORDS:
Supervision
of
transfusion;
51
single
chip
microcomputer;
Signal
communication; Wireless
transmission
目
录
摘
要
.
< p>................................................ ................I
II
ABSTRACT
.
.............................................. ...............
II
1
绪论
.
.................. ..............................................
1
1.1
课题背景
.
................................... .................................................. .............................................
1
1.2
国内外研究现状及发展趋势
................ .................................................. .................................
1
1.3
主要研究内容
...... .................................................. .................................................. ...............
3
2.
系统总体结构设计
.
............ .......................................
4
2.1
主要内容、功能及技术指标
................ .................................................. .................................
4
2.2
系统总体结构设计
..... .................................................. .................................................. ..........
4
2.3
方案论证与比较
..................... .................................................. ................................................
5
2.3.1
液滴检测方案选择
.................... .................................................. .................................
5
2.3.2
通信方式选择
.... .................................................. .................................................. .....
6
3
硬件系统设计
.
.............. .........................................
6
3
．
1
硬件框图
.
................ .................................................. .................................................. ............
6
3.2
数码显示电路
...................... .................................................. ...............................................
10
3.3
液滴液位检测电路
.................... .................................................. ......................................... 11
3.3.1
液位检测原理
............................................. .................................................. ..............
12
3.3.2
滴速检测原理
...................... .................................................. ...................................
13
3.3.3
红外对管
........................ .................................................. ...........................................
15
3.3.4
电压比较器
....................... .................................................. ........................................
16
3.4
声光报警电路
...................... .................................................. ...............................................
17
3.5
无线模块电路
...................... .................................................. ...............................................
18
4
软件系统设计
.
.............. ........................................
22
4.1
下位机软件设计
..................... .................................................. ..............................................
22
4.1.1
开发环境
........................ .................................................. ...........................................
22
4.1.2
软件设计流程图
..................... .................................................. ..................................
23
4.1.2.1
滴速检测模块
............................. .................................................. ..................
25
4.1.2.2
显示及报警模块
............................ .................................................. .............
27
4.1.2.3
无线通讯模块
............................. .................................................. ................
28
4.2
上位机软件设计
..................... .................................................. ..............................................
29
4.2.1
上位机软件开发环境
................... .................................................. ............................
29
4.2.2
登陆界面设计
.... .................................................. .................................................. ...
30
III
4.2.3
监控界面设计
.... .................................................. .................................................. ...
31
4.2.4
软件设计
........................ .................................................. ...........................................
32
4.3
系统调试中出现的问题
.................. .................................................. .....................................
38
5
结论与展望
.
................................... ......................
40
致
谢
.
< p>................................................ ...............41
参考文献
.
............ .................................................
42
附
录
.
................... ............................................
43
附录
1
原理图
.
................. .................................................. .................................................. ..........
43
附录
2
实物图
.
................. .................................................. .................................................. ..........
45
IV
1
绪论
1.1
课题背景
改革开放以来，随
着国际交流的进一步增强和国家支持力度的不断加大，我国医疗
器械行业迅猛发展令世界
刮目相看。资料显示，从
2000
年到
2009
年
10
年时间，中国医疗
器械的总量相当于以前的
6
倍，
2005
年，除了美国和日本之外，中国已跃居世界 第三。
06
和
07
年，
中 国医疗器械进出口额都超过百亿美元
。
近几十年来，
中国经济迅速 发展，
人民生活水平大大提高，人们对医疗保健的重视程度愈来愈强，这样促进医院及家
庭对
医疗设备的需求快速增加，致使国内投入研究医疗器械行业的企业不断增多，研究人
员
不断壮大，医疗产品不断丰富，产品功能越来越多，质量越来越好，中国医疗器械正不
断走向全世界。
静脉输液是利用大气压和液体
静压原理将生理盐水、
葡萄糖等药液由静脉输入病人
体内的方法。
在临床治疗方面起到无可替代的作用。
它的主要特色是给药迅速、
见效快 ，
及时抢救了无数患者的宝贵生命。静脉输液治疗是临床医疗工作中常用的治疗手段，但
目前大多数医院及医疗机构没有实现输液的自动监控管理，从而在输液过程中，当输液<
/p>
完成需要换药时，
需要医务人员发现及时，
否则就会出现空 气进入血管内形成空气栓赛，
凝血堵塞针头等情况，轻则延误治疗，重则会危及病人生命
安全，发生医疗事故。平时
临床输液中采取的应对措施一般是由患者、陪侍或医务人员随
时观察监视药液余量情
况，从而加重了护理人员的劳动负担，也不利于病区的综合管理。
随着电子技术的发展，结合临床实践，可以开发基于单片机的医院输液
监控系统来
代替人工监护，
即减轻医务人员的工作强度及病人和医务人员 不断观察输液是否完成而
形成的压力，同时管理系统记录输液过程，并能够作为医疗档案
，为解决各种医患纠纷
提供证据，又实现医疗护理自动化和智能化。
[1]
1.2
国内外研究现状及发展趋势
输液在国内具有巨大的市场
规模与市场容量。
2002
年，我国输液销售总量为
60
亿
瓶，销售总额超过
500
亿元。据分析，我国输液的总体市场潜量高达
120
亿瓶 。在如
此大的输液市场下，医院进行输液用药治疗时，对患者输液进度的监控，普遍由患
者、
陪护人员或医务人员来进行。一方面影响病人休息和治疗，也给医护人员的高效工作
带
来了诸多不便。实时输液监控已成为现代医疗中必需的一部分。
1
鉴于目前输液过程中存在这样那
样的安全隐患，
且在输液过程中存在耗费人力较大
等问题，迫切需要对目
前输液状况进行改进，近几十年来，国内外一些专家争相研究，
输液监控系统一直在不断
改进，目前已取得不小成就，其发展主要经历以下几个阶段：
机械式输液监视阶段：
该方法是在输液瓶上方
挂一只弹簧秤，根据输液过程中瓶中药液逐渐减少，导致弹
簧伸缩变形，由此计算出剩余
液面的当前位置，于向英等利用这种方法对输液监控过程
进行了多次试验，结果证明误差
较大，这是因为输液瓶容积规格大小不同，且输液液体
密度不同等多种原因导致的，所以
说机械式输液监控设备可行性较差，未能得到发展。
电容式液位监视阶段：
输液过程中，药液液位
不断下降引起电容变化，从而根据电容的特性对剩余药量进
行估计的。这种设计思想具有
一定的可取性，系统能够起到一定的监控作用，但是由于
输液过程中涉及瓶子体积不均问
题，且电容不能像电阻那样是可以随便调节，一旦焊接
固定了就不可改动，需要设计多种
规格的电路，实际应用起来太繁琐，并不能真正推广
开来。
电极式输液监视阶段：
电极式监控方法是把两
电极插入到输液管的莫菲氏管中，液滴下落时由于受到晃
动，电极还会产生一定的极性反
应，并发出相应信号，由此计算出当前液体滴速，然后
计算出剩余药液体积变化，这种设
计方法相对简单易行，可靠性好，但是两电极直接放
入滴管中。难免与下落液滴接触，这
样会对药液造成污染，不符合药品安全规范，所以
并不能投入实际应用。
光电式输液监视阶段：
光电传感器能够将可见
光转换为某种电路，它包括发送端和接收端，使用时将其水
平放在莫菲式管两边即可，传
感器发送端一般对外界光强变化较为敏感，产生反应，并
把相应反应发送出去，接受传感
器接受相应变化，把接受到的电流信号转化为放大的电
压信号，传给后面电路进行数据处
理，从而可以计算出当前滴速，并可计算剩余体积，
由于光电传感器不与液体直接接触，
它以不污染药液、安全、可靠等多方面的优点得到
了广泛支持，目前的输液监控设备多采
用这种方法。
国外对智能输液监控系统也有诸多研究，相对较早，在<
/p>
20
世纪
80
年代末就开始有研
究了。德国、韩国、美国、日本等发达国家都进行了输液监控设备的研究，目前主要对
输液泵的研究有了很大的成就，例如日本
TOP(
托普
)
公司研制的输液泵
TOP
．
2200
及< /p>
TOP
．
3300
，它们能够准确控制输液 滴数及输液速度，保证药物能够匀速、无菌地进入
2
病人体内。输液泵对于重症病人及某些婴幼儿患者进行监控是非常必要的，对病人的治
疗起到了很好的帮助作用。
SM--2100
输液泵是韩国
JONGSANG
公司产品，不同于以往的输
液方式，是一种集
光、机电于一体化的智能化输液监控设备。同时，输液泵的功能相当
齐全。操作较方便，
大大减轻工作人员负担，是患者可以放心选择的安全设备。但是输
液泵价格普遍比较昂贵
，
在两万元人民币左右，
其应用在一些发达国家医院较为常见
，< /p>
而在国内医院还鲜有应用。目前我国只有几所大医院才有购买配备，国内使用范围相当
狭窄。
[2]
1.3
主要研究内容
课题主要研究系统结构设计，采用主从式
结构，输液过程中液位的检测、滴速的检
测显示与控制，
报警系统的设计 ，
通信系统的设计，
传感器及各种器件的选择与计算等。
该课题以
PC
为上位机作为整个系统的控制监控中心，用单片机
A T89S52
为核心作为下
位机通过光电传感器对吊瓶的液位进行检测及
报警，并对滴速进行精确地检测
,
并将报
警信号通过无线
传输送给总机，总机也实现报警，并与上位机通讯。总机与上位机连接
放在护士工作站，
上位机与总机用串口线进行通信。上位机利用
Visual Basic
建立可< /p>
视化友好界面并对各控件进行编程，使医护人员实时了解输液状态。
本文分为六章：
第一章绪论部分介绍了课题背
景，
输液监控系统国内外研究现状及本文的主要研究
内容。
第二章首先给出了系统设计基本要求，论证了系统总体结构设计，并通过方案论证<
/p>
与比较，综合选出最优方案。
第三章对硬件电路
进行了具体设计，
给出了硬件框图，
并对各模块进行了详细分析。
第四章对软件设计进行了分析，给出了下、上位机主程序流程图，并对各模块进行
了分析，最后进行调试，给出了调试过程中出现的问题。
第五章是对该论文的总结与展望。
3
2.
系统总体结构设计
根据
医院的床位和护理要求，本系统的基本思想是操作的集中化和控制的分散化，
即采用分布
式控制系统。通过高速的数据通信，把各个分散点的信息集中起来，进行集
中的监视和操
作。
2.1
主要内容、功能及技术指标
（
1
）通过串行通信方式构成主从式结构，
PC
作为主机通过总 机收集各从站的实时
信息，从机将各种实时信号送给总机以便实时监控和记录。
（
2
）从机由单片机构成，完成对某一输液控 制过程的监控。包括：光电传感器、
脉冲整形电路、数码管显示电路、声光报警电路等。
2.2
系统总体结构设计
该输液监控系统由主站和从站两部分组成：
第一部分是由计算机
P C
和实时监控软件
组成的上位机（即主站监控中心）管理监控系统。第二
部分是以单片机
AT89S52
为核心
及其外围设备构
成的智能检测和控制系统。主控
PC
机作为上位机用于监控所有的输液
终端输液情况，输液监控终端所检测到的报警数据通过无线传输给总机，总机通过串口
总线传送给主控
PC
机，完成系统功能。当吊瓶中的液体低于设定 值时，系统自动发出
报警信号，提醒医护人员进行相关处理。单片机系统能够完成输液滴
速的监测与显示。
其分布图如图
2-1
所示：
< p>
系统硬件与软件要做统一规划，一种功能既可以有软件实现，也可由硬件实现。要
根据系统实时性与价格比进行综合考虑，输液监控系统分为硬件，软件两部分：硬件部<
/p>
分主要是病人端的液位、
滴速的检测、
报警与显示及数据的 发送，
护士端的接受，
报警；
软件部分主要是单片机下位
机、总机程序及
PC
上位机程序。其框图如图
2-2
所示：
图
2-1
输液监控系统分布图
4
图
2-2
系统框图
2.3
方案论证与比较
2.3.1
液滴检测方案选择
方案一：用压力传感器进行测量的方
法。压电传感器主要利用压电效应而造成的，
在输液瓶的下方加一个压力传感器，通过压
力大小变化来判断是否有药液滴下，压力传
感器具有价格低、抗干扰能力强、使用寿命长
等优点。但在本设计中却不易实现，结果
误差较大。
< br>方案二：采用红外对管检测，红外对管是一种利用红外线为介质的测量系统，具体
用法是把对管放在莫菲式管两侧，红外发送管对光的敏感性较强，当有液滴下落时使发
送
管接受到某种红外线后会发生明显变化进而发送信息，红外接收管接收到微弱信号，
经放
大并进行电压比较后再经整形处理传送给单片机，计算出液滴速度。近几十年来，
红外传
感器以优越的价格及优良的性能得到广大电子爱好者的青睐，广泛应用在工业、
农业、医
疗等各大行业之中。
本设计采用方案二。
5
2.3.2
通信方式选择
方案一：采用有线方式：借助双绞线、同
轴电缆等可进行点到点或点到多点的通信
方式，其突出优点是保密性好、可靠性高、抗干
扰性能强；但有线通信扩展性能差、布
线相当麻烦、成本较高。由于有线通信是把很多线
缆埋在地下，时间久了，线路容易腐
化或遭到侵蚀，影响通信质量。
< /p>
方案二：采用无线方式：无线通信是相对有线通信而言的，免去了布线的麻烦，即
利用电磁场电磁波在空间中自由传播的特征，进行信息交换的一种通信方式。无线通信
具有成本低廉、扩展性好、适应性好等优点。无线通信具有一定的移动性，只需在终端
架设天线或连接到电台即可，无需浪费大量人力物力去架设电线杆或挖沟埋线缆；无线
通信几乎不受地理环境限制，特别是在湖泊、山区等恶劣环境中使用非常方便。有广泛
< br>的适应性。考虑到医院里病房很多，所以用有线很不方便。本设计采用方案二。
3
硬件系统设计
3
．
1
硬件框图
下位机电路在整个设计中占主导地位，
是以
AT89S2
为主芯片，
辅以传感器检测电路、
数码管显示电路、声光报警电路、无线传输电路等外围电路共同组成的，下位机部分电
路主要功能是实现液滴、液位检测，采集信号并通过无线模块发送出去
。发送电 路硬
件框图如图
3-1
所示
[3]
6
图
3-1
下位机部分电路硬件框图
< /p>
本系统采用的单片机主芯片
AT89S52
为
ATMEL
所生产的一种低功耗、
高性能
CMOS8
位微控制器，具有
8K
在系统可编程
Flash
存储器。
AT89S52
主要功能列举如下：
< br>1
、拥有灵巧的
8
位
CPU
和在系统可编程
Flash
2
、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至
12MHz
）
3
、内部程序存储器（< /p>
ROM
）为
8KB
4
、 内部数据存储器（
RAM
）为
256
字节
5
、
32
个可编程
IO
口线
6
、
8
个中断向量源
7
、三个
16
位定时器计数器
8
、三级加密程序存储器
9<
/p>
、全双工
UART
串行通道
AT89S52
各引脚功能介绍如图
3-2
：
7
图
3-2
单片机引脚图
VCC
：
AT89S52
电源正端输入，接
+5V
。
VSS
：电源地端。
XTAL1
：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
< /p>
XTAL2
：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在
XTAL1
和
XTAL2
上
接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，
此外可以在两引脚与地之间加入一
20PF
的
小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。
RESET
：
AT89S52
的重置引脚 ，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平
提升至高电平并保持两个机器周期
以上的时间，
AT89S51
便能完成系统重置的各项动作，
使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，
并且至地址
0000H< /p>
处开始读入程序
代码而执行程序。
EAVpp
：
为英文
Acces s
的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电
平动作，也就是说当此引脚
接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部
EPROM
中）来执
行程序。因此在
8031
及
8032
中，
EA
引脚必须接低电平，因为其内部无程序存
储器空间。如果是使
用
8751
内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序
代码烧录至
8751
内部
EPROM
时，可以利用此引脚来输入
21V
的烧录高压（
Vpp
）
。
ALEPROG
：
ALE
是英文
的缩写，表示地址锁存器启用信号。
AT89S52
可以利用这支引脚来触发外部的
8
位锁存器（如
74LS373
）
，将端口
0
的地址总
线（
A0
～
A7
）锁进锁存器中，因为
AT89S52
是以多工的方式送出地址及数据。 平时在程
序执行时
ALE
引脚的输出频率约是系统工作频 率的
16
，
因此可以用来驱动其他周边晶片
的时基输入。此外在烧录
8751
程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊 功能来使
用。
PSEN
：此为
的缩写，其意为程序储存启用，当
8051
被设< /p>
成为读取外部程序代码工作模式时（
EA=0
）
< p>，会送出此信号以便取得程序代码，通常这
支脚是接到
EPROM< /p>
的
OE
脚。
AT89S52
可以利用
PSEN
及
RD
引脚分别启用存在外部的
RAM
8
与
EPROM
，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用
64K
的定址范围。
PORT0
（
P0 .0
～
P0.7
）
：端口
0
是一个
8
位宽的开路汲极（
Open
D rain
）双向输出入
端口，共有
8
个位 ，
P0.0
表示位
0
，
P0.1< /p>
表示位
1
，依此类推。其他三个
IO
端口（
P1
、
P2
、
P3
）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，
P0
在当做
IO
用时可以推动
8
个
LS< /p>
的
TTL
负载。如果当
EA
引脚为低 电平时（即取用外部程序代码或数据存储器）
，
P0
就以 多工方式提供地址总线（
A0
～
A7
）及数据总线 （
D0
～
D7
）
。设计者必须外加 一锁
存器将端口
0
送出的地址栓锁住成为
A0
～
A7
，
再配合端口
2
所送出的
A8
～
A15
合成一完
整的
16
位地址总线，而定址到
64K
< p>的外部存储器空间。
PORT2
（
P2.0
～
P2.7
）
：端口
2< /p>
是具有内部提升电路的双向
IO
端口，每一个引脚可
以推动
4
个
LS
的
TTL
负载，若将端口
2
的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端< /p>
口来使用。
P2
除了当做一般
IO
端口使用外，若是在
AT89S52
扩充外接程序存储器或数
据存储器时，
也提供地址总线的高字节
A8
～
A15
，
这个时候
P2
便不能当做
IO
来使用了。
PORT1
（< /p>
P1.0
～
P1.7
）
：端口
1
也是具有内部提升电路的双向
IO
端口，其输出缓冲< /p>
器可以推动
4
个
LS TTL
负载，同样地若将端口
1
的输出设为高电平，便是由此端口来
< br>输入数据。如果是使用
8052
或是
8032
的话，
P1.0
又当做定时器
2
的外部脉冲输入 脚，
而
P1.1
可以有
T2EX
功能，可以做外部中断输入的触发脚位。
PORT3
P3.0
～
P3.7
）
：端 口
3
也具有内部提升电路的双向
IO
端口，其输出 缓冲器
可以推动
4
个
TTL
负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中
断控制、计时计数
控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。
其引脚分配如下：
P3.0
：
RXD
，串行通信输入。
P3.1
：
TXD
，串行通信输出。
P3.2
：
INT0
，外部中断
0
输入。
P3.3
：
INT1
< p>，外部中断1
输入。
P3.4
：
T0
，计时计数器
0
输入。
P3.5
：
T1
，计时计数器< /p>
1
输入。
P3.6
：
WR
：外部数据存储器的写入信号。
P3.
7
：
RD
，外部数据存储器的读取信号。
RST
：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持
RST
脚两个机器周期的高电平时间。
ALEPROG
：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字
节。在
FLASH
编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，
ALE
端以不变的频率周期
9
输
出正脉冲信号，
此频率为振荡器频率的
16
。
因此 它可用作对外部输出的脉冲或用于定
时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器
时，将跳过一个
ALE
脉冲。如想禁
止
A LE
的输出可在
SFR8EH
地址上置
0
。此时，
ALE
只有在执行
MOVX
，< /p>
MOVC
指令是
ALE
才起作用。另外，该
引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态
ALE
禁止，置位无
效。
PSEN
：外部程序存储器的选通信号 。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期
两次
PSEN
< p>有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN
信号将不出现。< /p>
EAVPP
：当
EA
保持 低电平时，则在此期间外部程序存储器（
0000H-FFFFH
）
，不管是
否有内部程序存储器。注意加密方式
1
时，< /p>
EA
将内部锁定为
RESET
；当
E A
端保持高电
平时，
此间内部程序存储器。
在
FLASH
编程期间，
此引脚也用于施加
12 V
编程电源
（
VPP
）
。
XTAL1
：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 。
XTAL2
：来自反向振荡器的输出。
3.2
数码显示电路
显示电路主要是用来显示滴速的，
液滴滴速显示一是为了方便护士给病人挂水时调
节滴速，防止只凭经验调速不准
而造成医疗隐患；二是为了方便护士巡房，使其服务更
加准确、高效。
由于输液时滴速的正常范围一般规定是在
30
到
150
滴每分钟，所以数码管选用三
位即可，
本设 计选用的是四位
(
四位数码管用三个即可
)
联体的 共阴极七段数码管进行动
态显示的，共
12
个引脚，其中
8
个引脚连接数码管的
8
个段，其余
3
个
tom
引脚分别
驱动个位、十位、
百位数码管显示，其显示电路如图
3-3
所示：
10
图
3-3
数码显示电路
3.3
液滴液位检测电路
液滴液位检测电路是本设计的重中之
重，如果滴速计算不准，将带来很大的麻烦。
液位检测不准，报警不准会造成护士手忙脚
乱，失去智能监控的作用。检测电路是把对
管放在滴管两侧，
对液滴速度 进行测量。
发送管对光比较敏感，
光反应后发出模拟信号，
接收管接收后经电压比较器后进行电平转换。检测电路如图
3-4
所示：其中< /p>
P1
代表红
外发射管，
P2
代表红外接收管
图
3-4
液滴液位检测电路
11
3.3.1
液位检测原理
将红外光发射
-
接收对管固定在吊瓶两侧，红外发光二极管发出红外光，光线透过
吊瓶照射到光电
接收极管，光电接收管将接收到的光信号转换成电信号输出。系统要求
当瓶内液面降到<
/p>
4
～
5cm
时，能发出报警信号。这里的关键是如何 检测到液面高度，采
用红外对管实现。让红外发射和接收管正对放置在瓶子两边。根据接
收信号强弱不同，
用触发器或比较器处理，可得到水位到达临界线时会引起较大的电信号
差异，由此判断
水位到达警戒线，
单片机发出报警信号。
其信号通过电子线路输入数据处理模块处理后，
报警处理模块自动发出输液终点提示。其
实物图如图
3-5
所示：
图
3-5
液位检测实物图
液位检测较滴速检测简单一些，经过多
次测试，发现当没有液体时的电压是
2.3V,
有液体时的电压是
4.3V
。因此在选择比较器的参考电压时选择为
2.7V
。当液位逼近报
12
警界面时，
由于气泡等的因素，输出电压呈现如图
3-6
所示的波形。
图
3-6
液位报警时波形
3.3.2
滴速检测原理
在红外监测中，当没有液滴落下时，理论值是输出电压为
0 V
，当有液滴落下时，
液滴挡住了由发光二极管发射的红外光，使接收管的感光量
受到影响，输出一个脉冲电
压。
经测量当没有液滴滴下时，
输出的电压是
1.23V
，
当有液滴滴下时会出现两个波峰，< /p>
位于波底的电压约高于
2V
。
输出电压经过
LM393
电压比较器后转化为电平信号。
其实物
图如
3-7
所示：
13
图
3-7
滴速检测实物图
滴速检测是非常麻烦的一件事，经过多次用示波器测试，发现滴速滴下时接收管输
出的电压成如图
3-8
所示的波形：
图
3-8
液滴滴下时的输出波形
经过测量没有液滴时的输出电压
是
1.23V
，通过波形大约可以估算出波底的电压是
1
4
2V
，
选择比较器的参考 电压只要高于
1.23V
同时低于
2V
，
就可以将两个波头滤除，
转化
为电平信号。
3.3.3
红外对管
红外对
管其实就是一种红外传感器。对管意思就是包含两个管子，红外发射管一般
为白色，红外
接收管为黑色。在使用时要特别注意红外对管的极性，一般较长的引脚为
正极，较短的引
脚为负极
。如果极性焊接不正确，
．上电后红外对管很容易烧毁，红
外发射管一般与红外接收管配对使用，否则将无法检测到信号。
红外对管是一种利用红外线的开关对管，
接收管在接受或不接受红外线时电阻会发
< p>生明显变化，利用外围电路输出可以产生明显的高低电压变化，高低电压变化经过单片
机识别来实现智能控制。内部结构原理图如图
3-9
所示：左边为发送 管电路，可以看出
红外发射管是由一个二极管和一个限流电阻组成的，它能把相应波长红
外线发送出去。
右边为接收管电路，主要由三极管构成，可以是
NPN< /p>
型，也可以是
PNP
型，三极管接收
电信号
进行放大处理后传给后级处理。对管原理相当简单，使用也很方便。
图
3-9
红外对管内部结构原理图
[4]
15
3.3.4
电压比较器
< /p>
LM393
是双电压比较器集成电路，包含
2
个比较器，属于宽频带、高增益器件。单
电源、双电源均可工作，输出与
TTL
，
DTL
，
MOS
，
CMOS
等兼容；单电源工作电源范围：
2
～
36V
，双电源：为士
1---
，
+18V
，可看出其范围较广
。本设计采用的是双列直插
8
脚封装。比较器的所有没有用的引脚必须接地，内部结构图如图
3-10
所示：
图
3-10 LM393
内部结构图
[5]
LM393
主要应用电路有：基本比较器 电路、
LM393
驱动
TTL
的电路、换能放大器 、
电路低频运算放大器、
LM393
驱动
CMOS
的电路、带失调调整的低频运算放大器等
，本
设
计选用的是基本比较器电路如图
3-11
所示：
图
3-11
比较器基本应用电路
[6]
16
经过
LM393
电压比较器后，液滴滴下时的两个波头的波形被转化为如图
3-12
所示
的波形：
图
3-12
被转化后的波形
3.4
声光报警电路
声光
报警主要用在当输液瓶中液体快滴完时，要通知护士尽快拔针，以免造成血液
回流现象，
危害病人身体健康。其电路图如图
3-13
所示：
17
图
3-13
报警电路
蜂鸣器一般采用直流电压供电，分为有源的和无源的，有源蜂鸣器直接接上
5V
电
源就可连续发声，而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路
中才能发
声。此设计选择有源蜂鸣器。蜂鸣器的工作电流通常比较大，单片机输入出口是
直接驱
动不起来的，一般要使用三极管或其他放大器件来放大。
3.5
无线模块电路
传统
的有线通信产品在投入使用前往往需要花费大量的人力物力来进行布线，
而有
些需要用昂贵的电缆才能实现其功能，导致成本太高，况且有线通信系统在日常维护时
需要更多的成木。无线通信具有可移动性、可扩展性等优点，尤其在近几十年来发展更
快，无线通信传输距离越来越远，可靠性越来越高。不断改进，不断完善，基于无线通
信
方便以及成本较低等多种好处，许多用户和工程师们也越来越青睐于无线通信，无线
也逐
渐取代有线。
由
于
我
做
的
这
个
系
统
只
是
传
输
一
个
报
警
信
号
，
所
以
选
用
编
码
解
码
芯
片
：
PT2262PT2272
。
PT22622272
是台湾普城公司生产的一种
CM OS
工艺制造的低功耗低价
位通用编解码电路，
PT22 622272
最多可有
12
位
(A0-A11)< /p>
三态地址端管脚
(
悬空
,
接高电
平
,
接低电平
),
任意组合可 提供
531441
地址码
,PT2262
最多可有
6
位
(D0-D5)
数据端管脚
,
设定的地址码和数据码从
17
脚串行输出，可用于无线遥 控发射电路。
编码芯片
PT2262
发 出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码
字，解码芯片
PT2272
接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，
VT
脚才输出高电
平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编
码芯片也会连
续发射。
当发射机没有按键按下时，
PT2 262
不接通电源，
其
17
脚为低电平，
所以
315MHz
的高频发射电路不工作，当有按键按下时，
PT2262
得电工作，其第
17
脚输出经调制的
串行数据信号，
当
17
脚为高电平期间
315MHz
的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，
当
17
脚为低平期间
315MHz
的高频发射电路停止振 荡，所以高频发射电路完全收控于
PT2262
的
17< /p>
脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（
ASK
调制）相 当于调
制度为
100
％的调幅。
PT2262
芯片的外形图如图
3-14
所示：
18