基于89C51的液體點滴速度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

　　4.2． 液面檢測報警方案

　　由發(fā)光二級管和光電三級管組成的光電傳感器。發(fā)光二級管和光電三級管分別固定在警戒位置的兩側(cè)，保證發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光和接收的三級管水平，光電三級管可以接收到發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光。當(dāng)液面的高度正常時（高于警戒位），輸出一個4.2V 的高電平。若液面的高度低于警戒位，此時光點三級管輸出的是一個0. 2V 的低電平。在兩種情況下的輸出電壓有明顯的跳變，可以直接將低于警戒位三級管發(fā)出的低電平作為報警信號送給單片機。

　　4.3． 電動機驅(qū)動方案

　　方案一： 直流電動機驅(qū)動。直流電機的優(yōu)勢在于：可以自鎖，且?guī)ж?fù)載能力強，在12V的電壓下電動機運行平穩(wěn)。當(dāng)電動機停止運行時，能很容易的拖住的輸液瓶，使其停穩(wěn)在相應(yīng)的位置上。這種優(yōu)點對于調(diào)節(jié)滴液瓶的高度比有利。但是直流電機不可避免地使電動機的起停產(chǎn)生延時。這樣的拖動對提高輸液瓶定位的精度和點滴速度控制來說有些不利。控制電路采用慢速繼電器對電動機的開或關(guān)進(jìn)行控制，只要有12V 的電壓就能通過開關(guān)的切換對電機進(jìn)行的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整。電路簡單容易實現(xiàn)。

　　方案二： 4 相8 拍步進(jìn)電機。向步進(jìn)電機每發(fā)一個脈沖，電機轉(zhuǎn)動0.9 度（步進(jìn)度為0.9 度/Step）。這樣的性能對于精確控制十分有利。但是步進(jìn)電機也存在明顯的不足：不能自鎖，負(fù)載能力不如直流電機，驅(qū)動電流較大，運行時容易失步。電機停止運行時，由于拖動的是象輸液瓶這樣較重的負(fù)載而不能停穩(wěn)，導(dǎo)致滴液瓶高度上的變化。

　　綜合各方面指標(biāo)，特別是考慮到電機的帶負(fù)載能力，本文決定采用了直流電動機的拖動方案來實現(xiàn)。

　　4.4． 數(shù)字顯示方案

　　采用字符式LCD(Liquid Crystal Display)顯示[3]?？梢杂脭?shù)字、部分符號和英文顯示較為清晰的提示，實現(xiàn)相對簡單，且對于本系統(tǒng)的點滴速度的動態(tài)顯示，足以滿足要求。

　　4.5． 滴速調(diào)節(jié)按鈕設(shè)定方案

　　每個按鈕開關(guān)都接10K 的下接電阻，使其處于關(guān)斷狀態(tài)輸出位低電平，而非浮空狀態(tài)[4]。要進(jìn)行設(shè)定之前首先要按下“Ctrl”按鈕，輸出高電平給單片機的P0.5，說明設(shè)定開始。之后若按下按鈕“++”，輸出高電平給單片機的P0.6；若按下按鈕“--”，輸出高電平給單片機的P0.7。退出設(shè)定，要求同時給P0.6 和P0.7 以高電平,即需要同時按下按鈕“++”“--”對單片機進(jìn)行說明。

　　4.6． 系統(tǒng)報警

　　聲光報警。一旦接收到報警信號，立即啟動鳥叫門鈴報警電路

　　5. 軟件設(shè)計

　　5.1． 單片機部分

　　單片機最小系統(tǒng)采用89C51 處理器，是整個硬件系統(tǒng)的核心。主要負(fù)責(zé)實現(xiàn)設(shè)定速度并顯示；現(xiàn)場點滴的脈沖讀入和現(xiàn)場點滴速度的檢測和顯示；接收液面檢測的報警信號，實現(xiàn)報警。

　　5.2． 點滴速度的測量顯示

　　方案一：以15 秒鐘為單位（滴/15 秒）進(jìn)行點滴速度的測量，得到的速度值轉(zhuǎn)換成 以1 分鐘為單位的要求的速度（滴/分）?？紤]此方案是由于設(shè)計要求在3 分鐘之內(nèi)調(diào)整到設(shè)定速度，若直接采用（滴/分）作為單位，就沒有足夠的調(diào)整時間，而且以15 秒為單位的速度不會變化太大，對于電機的控制來說，更為平穩(wěn)。

　　方案二：測連續(xù)兩滴液滴的下落時間間隔t，再轉(zhuǎn)化成每分鐘的點滴數(shù)。由于每兩滴液滴的下落時間間隔會有所偏差，導(dǎo)致最終轉(zhuǎn)換的結(jié)果會有所誤差，故不采用。

　　5.3． 軟件流程圖

　　A. 轉(zhuǎn)速控制流程圖

圖3 直流電機控制流程圖