液体点滴速度监控装置

无锡职业技术学院毕业设计说明书(论文)液体点滴速度监控装置摘要:本系统设计是以单片机89C51为核心，以键盘及红外传感器为输入系统，以数码管、声光 报警电路及步进电机为输出系统的智能化输液控制及监测系统。键盘系统为独立式按键系统，红外传 感器的功能为检测点滴的滴下及控制报警电路。步进电机具有转速可控功率大及输入脉冲不变时可保 持大力矩等优点，这样就可以自如控制吊瓶的上、下缓移可以达到智能控制的目的。关键词：点滴速度监控模糊控制(Fuzzy Control)多机通信MiniOS引言：智能化、人性化是现代仪器设备的一个发展趋势，本系统专为各大、中型医院量 身定制，护土可以减少与病人的直接接触，而只需通过护土室的主机来实时监控各输液 室的输液状况，系统拓扑采用主从模式，便于扩容及升级维护。1. 课题分析本题涉及医用，任何与瓶中液体有接触的设计方案都是不可行的，所有探测器、传感 器只能固定于瓶的外壁。具体可分以下模块进行讨论：(1) 点滴速度监控：这要求系统能够正确的探测下落的点滴数。通过红外对管检测一 定时间内的滴下的点滴数来确定。(2) 液位的探测：可用红外、超声、液位传感等，通过检测相应的感应变量来判断液 位。(3) 在规定时间内通过调整滴斗的高度来改变点滴速度是本题的一个难点所在，其具 体软件算法可以通过模糊控制、PID、二分法等设计思想来实现。(4) 网络通信功能：主站可以实时监控多个从站的工作状况并可进行相应的设置，故 涉及到多机通信及相关的通信协议(Protocol) o综上分析，主、从站的系统框图如下示:图1从站系统框图图2主站系统框图图3主、从站网络拓扑图2. 方案设计及论证2.1设计任务根据题目的基本要求，设计任务主要完成2.1.1数据采集方案的选择数据采集一般可以采用以下几种方案： 使用发光二极管和光敏三极管组合 使用红外发光二极管和接受管组合。 利用激光。通过对比，在这次设计中由于是近距离探测，故采用方案来完成数 据采集。由于红外光波长比可见光长，因此受可见光的影响较小。同时红外系统还具有 以下优点：尺寸小、质量轻，能有效的抗可见光波段的伪装，对辅助装置要求最少，对 人眼无伤害。当然红外光也有一定的缺点，如大气、潮湿的天气、雾和云对它有衰减作 用，所以只适用于室内通信。在现代生活中，人们为了更方便的使用红外光这种有效的 媒质，利用红外光做出了很多器件，发射式光电检测器就是其中的一种器件，它具体积 小、灵敏度高、线性好等特点，外围电路简单，安装起来方便，电源要求不高。用它作 为近距离传感器是最理想的，电路设计简单、性能稳定可靠。2.1.2键盘方案的选择方案一采用矩阵式键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时 可降低占用单片机的I/O 口数目，缺点为电路复杂且会加大编程难度。方案二 采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线，每个I/O口的工作 状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O 口数目较多，优点为电路设计简单，且编程极其容易。综合考虑两种方案及题目要求，方案一需要8个I/O 口，方案二需要11个I/O口， 由于系统资源足够用，故采用方案二。2.1.3电机系统方案的选择方案一采用单片机和A/D转换构成系统，控制普通电机的步数和旋转方向，可以考 虑达林管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林管使之工作在占空比可调的开关状 态，精确调整电机转速，减小因惯性，速度，步距角过大而引起的调整误差，达到改变 点滴高度的要求，缺点是控制信号为模拟信号，需要将单片机输出的序列脉冲转换，延 长了控制的时间，并且步距角为90）满足不了控制误差范围为设定值10%1滴的要求。方案二用单片机控制步进电机，控制信号为数字信号，不在需要数/模转换；具有 快速启/停能力，可在一刹那间实现启动或停止，且步距角降低到7.5。，延时短，定位准 确，精度高，可操作性强。综合考虑题目要求，一方面调节的步长尽可能的小，定位要好；另一方面如果停止 信号到来，滑轮能够快速停止，并且力矩足够大，确保吊瓶不下滑。通过对比，利用步 进电机可以自如控制吊瓶的上、下缓移，完全满足题目的要求，因此采用方案二。2.1.4计算点滴速度的方案选择在一定时间内点滴的滴数（即点滴的速度）是单片机通过红外传感器测得的脉冲信 号计数获得的，但怎样计算点滴速度以满足在3分钟内实现电机对点滴速度的控制是必须 考虑的问题方案一根据一定时间T （如30秒）内滴下的点滴的滴数n计算点滴的速，计算公式为： Tv = 60n （滴/分）。根据此方案，若选取的计数时间T较短，以10秒为例，如检测系统误 差为1滴，则算得的速度误差为6滴，此时假设点滴的实际速度为30滴/分，而计算速度为 36滴/分，误差为30%，大于题目要求的误差范围10% 土 1滴。若选取的时间计数T较长， 则系统达到稳定的时间太长。方案二根据一定滴数N滴下所经过的时间t计算点滴的速度，计算公式为lv = 60N （滴/分）。此方案的误差与系统计算的时间精度有关，通过调整计算的时间精度可以改 进计算误差，达到题目所要求的误差范围。通过比较论证，作者选用方案二。2.2系统各模块设计方案2.2.1点滴检测方案一：采用压力传感器来实现。在受液瓶下加一压力传感器，通过感知其压力大小 来判断是否有液滴落下。方案二：采用液位传感器来检测。将一液位传感器置于受液瓶中，根据液位传感器感 受到的液位起伏来检测是否有点滴落下。方案三：采用红外对管实现，根据接收到的光强的强弱判断是否有液滴滴下。方案四：采用光纤传感器，将光纤传感器固定于滴斗外侧。当有液滴滴下时，光纤传 感器感知滴斗壁是否产生特定抖动，而判定有无液滴落下。考查上述各种方案，液滴的质量约0.05g，目前精度较高的压力传感器其灵敏度仅 0.1g，故此方案目前无法检测。方案二将传感器置于液体中，不可取，同时由于相邻两次 液位差距很小，会引入较大的测量误差。方案四采用光纤传感器，测量精度较高，但是 光纤传感器的成本很高。方案三成本低，电路简单，且不受可见光的干扰，稳定性好， 因此采用方案三作为点滴检测方案。测量相邻点滴下落的时间间隔即可确定点滴速度。2.2.2液位检测方案一：同点滴检测模块，采用红外对管实现，根据接收管接收到的光强大小来判断 液位是否到达警戒线。方案二：利用超声回波检测技术，利用超声波在不同物质、不同密度内传播速度不同 的原理，通过检测超声波发射后的回波时间来检测超声波穿过物质的结构，利用MCU 定时控制超声波的发射，利用中断接收检测到的回波，然后经MCU的数据处理获得需 要的数据。此系统中，可预先测定液位到达警戒线时的回波时间，然后将每次测量结果 与此进行比较，便可得知是否到达警戒液位。经比较，方案一器件简单，软、硬件也都相对较容易实现，方案二理论成熟，但由于 超声波探测不可避免的存在一个盲区，盲区的大小与相应的MCU外理速度相关，在对 精度要求较高的场合还需加入温度补偿模块及相应的软件算法以改善超声探测随环境温 度的变化所产生的变化。考虑到软、硬件的复杂程度及要求的测量精度，采用方案一作 为液位的检测方案。2.2.3电机的选择方案一：采用直流电机。方案二：采用步进电机，在较为精确的定位性能方面十分优越。方案三：采用伺服电机，在高起动转矩、大转矩、低惯量的系统中经常使用。由于直流电机上电即转动，掉电后惯性较大，停机时还会转动一定角度后才可停下来。 转矩小、无抱死功能，如果要求准确停在一个位置，其闭环算法较复杂。步进电机转矩 相对直流电机大，价格也较昂贵，且要求有控制时序，控制精度较高，适用于较精确的 测量中。方案三的伺服电机，机械特性较好、输出功率较大、起动转矩大、驱动电路简 单、正反转的控制较容易、且具有抱死功能（未上电时电机的转矩非常大）。考虑到上述各 种电机的特点，选用伺服电机作为电机的方案。2.2.4电机驱动模块方案一：利用继电器的打开和闭合，控制电机的转速和转向，从而带动输入液瓶的 上升和下降。方案二：采用由VMOSFET管组成的H型电路来控制电机，此方式可以充分利用电 源电压，有效的提高了输出功率，通过输入的脉冲信号控制电机的正反转，带动输入液 瓶的上升和下降。以上两种方案中，方案一用继电器来控制直流电机是典型的弱电控制强电的方法。电 路规模小，功耗小，但是继电器反应时间较长，不符合精确控制的目的。方案二采用H 桥式电路有效提高了电源的利用率，使得起吊效率得到较大提高，同时采用的VMOSFET 管具有低导通电阻及良好的开关特性。综合考虑，决定采用方案二。2.2.5语音模块方案一：利用专用语音处理芯片MSM6588/65881等，这类芯片可以将语音数据烧录 入芯片，然后根据语音的相应索引号进行播放。方案二：利用凌阳单片机自带的语音功能。凌阳单片机内嵌有32K的FLASH ROM， 有自己的语音编、解码方式，最大可以容纳数分钟的语音资源，另外还有双通道10位 DAC方式的音频输出功能。考虑以上两种方案，方案一需外接语音芯片，及相关的微音放大器、AGC电路、滤波器、 差动功率放大器等基本功能电路，所需外围元件较多，通用性较差且不便于系统的升级。 而方案二只需外接一个扬声器即可实现凌阳特色的语音输出，无需设计硬件电路，其语 音库的修改也较单独的语音芯片方便，故采用方案二作为系统的语音方案。2.3系统框图及工作原理图2-1给出了系统组成方框图。通过键盘输入模块输入预置的点滴速度并将数据信 息传送给单片机。系统进入调整方式一（电机为主，等待中断）调整装置刚开始运行时步进电机以定速转动，等待传感装置发出中断信号。当点滴速度进入一定范围（预置值 10）时单片机检测到中断信号进入调整方式二（采集信号为主，电机被动）采集装置1 通过红外光电传感器对不同标志的检测，并以电信号的形式传给单片机，经运算、分析、 处理后单片机通过输出端口将数据传给显示模块和电机，实现点滴速度的显示和对滴瓶 高度的控制，使实际点滴速度更接近预置值，由于硬件的限制既不可预测的误差，实际 点滴速度极难达到预置值，因此设置当实际点滴速度进入预置值MX10%1滴范围内 时电机停止转动，这样就实现了智能控制功能。另外，数据采集装置1将通过红外光电传 感器检测到的信号直接输出给声光报警装置，节省了单片机的资源。当声光报警持续30 秒钟后无人复位，则由单片机发出信号关闭声光报警，同时发出信号控制电机使吊瓶下 降直至无液滴滴出，可以大大提高输液的安全系数。2.4主要电路原理图及相关分析计算2.4.1滴速检测电路无液滴落下时，接收管与发射管正对，接收管接收到的光强较强，有液滴滴下时，下 落中的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的散射作用，导致接收光强的较大改 变，接收管接收到的信号经一级施密特触发器，送单片机的中断口，据此就可以正确的 探测出液滴的滴落。图4滴速检测电路2.4.2液位检测及吊升极限报警电路原理同滴速检测电路，由于红外光在空气及水中的吸收系数不同，从而通过空气和水 后接收到的光强也有不同。为准确的判断液位是否到达警界线，增强抗干扰能力，减小 误判的几率，在接收端加一比较器，比较电平可以依据接收灵敏度进行调整。后经两级 施密特触发器整形后送单片机中断进行外理。如果设定的滴速过高，输液瓶上升到支架顶部时，仍达不到设定的滴速，输液瓶继续 上升有可能会拉倒支架，造成危险。所以在支架的顶部安装一个红外探测器，如检测到 输液瓶上升到支架顶部，则发出信号，通知单片机控制电机停转。图5液位检测电路2.4.3电机驱动电路直流伺服电机所需的驱动电压、电流均比较大，因此采用对称H桥式驱动电路，具 体电路图如下图所示。考虑到单片机的工作电压仅5V，而电机驱动电路使用15V电压， 同时电机是一个感性元件，为了减小其对探测电路及单片机的影响，前后级加光耦进行 隔离。另外单片机输出电流仅有5mA，而光耦的驱动电流为50mA (TIP5214)，因此 还要在前面加一极三极管作为光耦的驱动。驱动电路工作原理为：当Q5的基极电压为高电平，Q8的基极电压为低电平时，Q2、 Q3管导通，Q1、Q4管截止，电机正转。当Q6的基极电压为低电平，Q7的基极电压为 高电平时，Q1、Q4管导通，Q2、Q3管截止，电机反转。伺服电机在一定转速下的转矩 取决于其动态平均电流而非静态电流，平均电流越大则电机力矩就越大，为达到大的平 均电流，这里通过D1,D2,D3,D4来克服电机的反电势。为了增强驱动能力，采用的 VMOSFET为IRFD630和IRFD9630，其导通电阻小，开关速度快，开启电压小，能够 较好的实现题目的功能。图6电机驱动电路2.4.4键盘、显示模块键盘及显示模块均采用同步串行口来实现，用8位的并行输入移位寄存器获取键值， 经单片机的SIO 口接收并判断，为了保证输入特性的液晶与输出特性的键盘共用总线而 互不影响，要用模拟开关CD4066进行隔离。液晶显示模块本来并行显示，为了节省IO口，将SIO复用，采用74164将SIO 口送出的串行显示数据并行的送液晶显示。刑工而图7键盘显示模块2.5系统分立模块设计及工作原理2.5.1键盘框图及原理电路如图3-1。当A部分某一按键被按下时，键盘接地电路导通相应I/O 口由高电平 下降为低电平，此时单片机系统监测到P1 口相应位的电平变化执行相应的子程序，本程 序中子程序为对P0 口送出所键入数字的四位二进制代码，作为CC4511译码器的输入信 号驱动数码管。例：按下按键5则P1.6由高电平下降为低电平，单片机系统扫描P1 口监 测到p1.6的变化执行子程序MOVP0,50H.程序执行后P0 口低四位变为0101P0 口低四 位分别送到3片cc4511译码器的A,B,C,D输入端，这样三片CC4511译码器都被设置了相 同的预置数，如果要设置十位为预置数则只需按下十位的片选键则十位显示预置数。同 理可以分被选通个位及百位，置数完毕后按确定键，则置数及显示过程完毕，单片机自 动完成对输液装置的监测及控制。图3 - 12.5.2数据采集模块及工作原理(1)点滴速度的检测采用红外传感技术实现对滴斗中点滴的检测，电路如图3-2所 示。比较器LM311的门限电压为可调电压，可提供0.8 V5V的电图3-2图3-3压，以适应不同环境。当无点滴经过红外传感器感应区时，接收管导通，Vi输出低电平, 低于比较器的门限电压V-，V1输出低电平。当点滴经过感应区时，红外发射管发出的光 线在一个短暂的时间内被阻挡，接收管出现一个短暂的截止，Vi输出电平产生一个上升 沿，高于比较器的门限电压V-，比较器输出一个高电平脉冲给单片机，触发单片机计数， 达到了单位时间内计数的目的。（2）液面高度的检测 采用红外对管传感器对储液瓶中的滴液高度进行检测，电路 如图3-3。它的工作原理如上所述，所不同的是，当储液的高度高于警戒线时，接收管截 止，V2输出高电平；当储液的高度低于警戒线时，接收管导通，V2输出低电平。2.5.3声光报警模块图3-4电路如图3-4。当点滴的速度低于20滴/分或高于150滴/分时，单片机发出信号使V2 出现高电平，触发蜂鸣器报警装置，蜂鸣器发出响声。同时，当储液瓶中的滴液低于警 戒线时，V2输入高电平，也触发蜂鸣器报警，提醒医护人员和受液人采取相应措施，避 免危险事故发生。2.5.4电机模块及原理单片机控制步进电动机，主要任务是：一通过延时控制电机转速即控制吊瓶运动速 度,二按相序输入脉冲以实现电机转动方向控制。每输入一个脉冲电机沿选择方向前进一 步，每前进一步电机转动一个固定角度。从这个意义上讲，电机也是一个数字/角度转换器。方式步序控制位通电绕组控制字三P3 2P3.1P3.0相C相B相A相单1步001A相01H三2步010B相02H拍3步100C相03H式根据上表，单三拍相序为ABCA时电机正转，反之人BCA则 电机反转。本题设计的关键是控制电机的旋转方向和步数，把调节的最小绝对误差控制 在预置数MX 10%土 1滴图3-52.6软件程序设计2.6.1单片机软件结构对于从站，其主要功能就是围绕电机控制所进行的测量和探测。因此其软件结构图可 以表示成下图：其中大部分的探测都在外部中断中完成，然后通知单片机完成对电机的 控制工作。同时完成与主站的通讯。对于主站而言其主要的工作就是控制各从站的协作，监测各从站的工作状态，因此主站的软件结构较为简单，主要是异步通信功能键盘处理上异步通信X显示扫描图10主站软件结构图2.6.2滴速检测程序滴速检测程序 如前文所述，在滴管两侧套上红外传感器，液滴滴下时，便产生一个脉冲，INT0发出 中断请求信号，记下脉冲数，只需记录两个脉冲所间隔的时间，便能得到滴速。其中， 时间差有定时器的时钟计算得到。 考虑单片机的资源问题，LED显示的驱动信号有单片机的引脚串出提供，有两片 CC40194C移位寄存器）构成的七位串行/并行转换器转换成并行输出的信号，取Q3Q4Q5Q6 经C C4511驱动数码管。资源名称功能外部中断INTO C下降渣触发J液滴检测中断定时器T0 （ 丁作方式1, 6M11Z ）启脉冲当前时Ik*说明*： AT89C51计算得到的是组合16进制形式的滴速数据N，将其转换成十进制 存储、串出。方法：N除以64H （100），商作为百位，余数除以0AH（10），商作为十位，余数为个位。电路中S0端接高电平1，S】受Q7控制，二片寄存器连 接成串行输入右移工作模式，Q7是转换结束标志。当Q7=1时，S为0，使之成为$仲0=01 的串入右移工作方式，当Q7=0时，S1=1，有$岛=10，则串行送数结束，标志着串行输入 的数据已转换成并行输出。2.6.3电机控制子程序2.6.4通信协议规定主站与从站之间要通信，必需遵从一定的协议，这里模仿总线型以太网网络拓扑构建 由一个主站及16个从站构成的虚拟局域网。所有的从机均挂接于主机的Tx/Rx信号线上，所有主、从机之间的通信对于主机而 言都是主动的，即任何一个从机都不能在没有得到主机应充的情况下向总线发送数据， 为了保证系统的稳定性，通常状况下，所有从机的Tx端口都设置为带上拉电阻的输入状 态，这样可以保证该端口不会发生冲突，而从机的Rx端口可以常置为接收态。所有从机 都可以接收来自主机的信息，各从机对此信息解码后，如果判断是本地终端站号，则将 Tx端口解禁，允许与主机交换数据，一旦数据传送完成，即刻禁止Tx端口。具体实现：主机首先发送地址信号（0-15），所有的从机都可以接收到主机发送的地址。 当检测是本地终端站点时，从机启用Tx端口，并将当前的点滴速度传送给主机并显示， 至此主、从机之间的连接建立完成。连接建立完成后，主机主机送出所设定的点滴速度 （此值仅送一次，在下一个循环过程中，则送出255）。为保证系统的可靠性，在从机接 收到主机设定的滴速值时，检查主机送出的值，如果为20-150之间的数据，则表明主 机要求从机调整滴速，若收到的值是255,则表明从机可以维持当前滴速不变。同时向主 机发送应答信号250，如果本地从机有报警信号则同时发送报警信号（254、255）至主机。 此过程完成后，从机禁用Tx端口。图13通信协议框图对于主站而言，每秒循环扫描从站一次。协议中规定的各种不同数据的意义如下:取值范围协议内涵015从机地址20 150点滴滴速确定250255应答（250）、报警（254、255）其它用于系统扩展、升级表2通信规范2.7系统测2.7.1测试条件：测试时间：2003年9月18日星期四测试点环境温度：25C2.7.2测试仪器：PC 机（AMD Athlon（tm） XP 1600+，256DDR）DF1731SL1ATA型直流稳压电源TDS1002示波器CA1640P20型函数发生器FLUKE 17B型万用表（带温度测量功能）ZSD-803A型秒表2.7.3测试方法与结果2.7.3.1点滴速度测试根据在一定时间内下落的点滴数可以近似确定点滴的速度。在测试设定功能时，通过 键盘输入要设定的值，按“OK”键便可。系统会自动调整至所需的滴速。相关测试结果 如下图示。点滴速度测量图表020406080100?20140160理论曲线一实际曲线|实际值图14点滴速度测量曲线从图中曲线可以看出，用红外对管测得的点滴速度与实际的点滴速度十分接近，速度 误差不大于2滴/分。表3点滴速度设定及相关稳定时间测量次数当前值设定值稳定时显示值稳定时实 际值稳定时间误差（滴/分）1171201920150122015015015214023150707071571471808283111582202121510621252526101725505051161从上表可以看出，不论是在全量程范围内，还是在一个较小的调整范围内，测量误差 都远小于题目要求的设定值的10%1滴。同时稳定时间也小于题目要求的3分钟。此 项功能达标。2.7.3.2报警功能测试：将夹头放松，使瓶中的水快速流出至警戒线附近，稍稍夹紧夹头，可以看到当水位降 至警戒水位时，从机发出声光报警信号。此功能正常。2.7.3.3发挥部分网络功能测试：、定点、巡回检测及显示从站传回的从站号及点滴速度功能：通过主机的键盘切换 到定点检测模式，输入要检测的从机号，就会在主机的显示屏上显示相应的从站号及滴 速。切换到巡回检测模式时，主机显示屏上循环显示各从机（0-15）的从机号及滴速。显 示间隔为1s。 、主站任意设定查询站功能，通过主站键盘切换到任意设定功能，先输入要查询的 从站数量N，则循环显示显示从0到N1站的站号及滴速。然后可以任意添加或删除， 添加想查询的从站号，则新输入的站号将取代当前的第一个站，如此循环，这样，可以 通过主机任意设定要查询的从站数及从站号。当通过主站设置了从站的滴速后，从站会 自动进行调整至设置值；删除站号，巡回模式中将不再显示该站信息。 、从站可以更改自已的站号，在从站的改号模式下，输入需要更新的站号，按“OK” 键，此时可以通过主机的巡回扫描功能进行检查，发现更改从站号成功。 、如果有任一台从站发生异常，将会发生报警，此时主机在报警的同时可以正确的 显示异常的从站号。并可以通过按键的方式解除警报。 、当主站对任意从站设置完成后，按确认键，可以看到从站上显示出主站设置的信 息，同时进行相应的调整。 、当从站检测到有异常情形（如水位到达警戒线时），会发出声光报警信号。从以上各测试过程可以看出，本系统已完成题目要求的所有基本功能及扩展功能的同 时还加有一定的发挥。介绍如下： 、液滴过速报警：当系统检测到液滴速度超过一定值（本系统设置值为200）时便会 发出报警信号。 、吊升极限报警：当设置的滴速不合理，吊瓶上升到最高点仍没有达到设置值时， 为了防止电机继续转动将支架拉倒发生危险，程序会自动将电机停转。2.8测试结果分析从以上测试结果可以看出，本系统已基本完成题目中的各项要求并在此基础上有所发 挥，其中点滴速度的测量比较精确，在全量程内其误差小于3（滴/分）。设置点滴速度功 能中，控制精度在全量程范围内优于2（滴/分），但是还是有一定的误差，经分析主要是 由以下原因造成的：1由于瓶中的水不断减少，造成水滴的下落速度不均匀。2在测量水滴的实际滴速时，是通过控制秒表计时来获得时间数据，数出这一段时 间内的点滴数计算出来的，由于人在计数及控制秒表时都有误差，这也是引入测量误差 的一个原因。2中断处理的进入和中断处理程序都会有一定时间的延时，这也是造成测量误差的 一个因素。3 在动态控制时，由于瓶处于运动状态，其上升、下降运动不可避免的会产生加速 度，导致水滴下落时速度不稳定。4采用其于有限状态机的模糊控制算法，作为一个算法本身，不可能是完全精确的， 必然存在舍入误差等，这些误差会影响测量结果。对于本系统的算法，为了防止水瓶上 下振荡，不能稳定于某一值，在具体算法实现时，当检测到当前速度与设定速度有一定 的差距时便停止电机，稳定后再次测量，这就会因控制算法引入一定的误差。3.发挥部分3.1设计思想发挥部分的要求是进行对从站进行监控，这个功能与基本部分的要求可以并 行执行，考虑用双CPU进行主站设计，这里讨论的主要是串行通信CPU。硬件设计模块图如下：监控系统的难点是多机的串行通信，具体协议上面已给出，这里不再重述。3.2自由发挥部分（1）设置两按键，当电源接通后，吊瓶的位置可能没有处于要求位置上这 就需要人工控制调瓶的上升或下降直至调瓶处于要求位置。（2）在原来声光报警的基础上进一步考虑，若声光报警一定时间后（1分钟）还没有人 工解除报警，则对步进电机输出信号使其控制调瓶下降直至液滴不再滴出为止。这样可 以在医生不在且病人睡着的情况下提高输液的安全系数。正倒Tidy就:堵4.设计小结多机通信从机程序流程圈r从机应答否准畚就站V应答L址相符箜是命令畋乂-/从机接收准法命次/从机发送准 备就绪也多迎通信主机程序流程图从机应答%、从机发送从机接收冷馅就绍h:ZZ： 命令分类接收下敬中断保护现眉SM2=1诙复现场发送简令桢发送数据:块接收数据块子程序入口串行口初始化命令从机复位命令分类发送地扯杖不构台地川符合否发地川发送完发送数据接收完舌接收数据综上述，本系统完成的功能和题目中要求的功能对比如下:表4系统功能和要求功能对比编号题目要求功能目前达到的功能指标基本部分1检测点滴速度并动态显示完成，误差小于2（滴/分）2改变h2控制点滴速度，滴速可用键盘 设定并显示，范围为20150（滴/分）， 控制误差范围为设定值土 10% 土 1滴。完成并扩展，全量程内 控制误差优于2 （滴/分）3调整时间W3分钟完成并扩展，调整时间W2分钟4当h1降到警戒值时，发报警信号。完成，声光报警功能发挥部分主站 功 能定点和巡回检测实现显示从站站号和点滴速度实现主站能任意设定要查询的从站数量 从站号和各从站的点滴速度实现收到从站报警信号后，声光报警并显 示从站号；可手动方式解除报警状态实现从站 功 能输出从站号、点滴速度和报警信号 从站号和点滴速度可任意设定实现接收主站设定的点滴速度信息并显示实现对异常情况进行报警实现通信功能主、从站间通信方式不限，协议自定， 但应尽量减少信号传输线的数量实现，采用UART进行通信（三总线）其它液滴过速报警实现，点滴速度200时报警吊升极限报警实现语音播报功能实现，可以播报开机欢迎及 各种报警信号