单片机的输液提醒控制系统设计
摘 要本课题在当前输液提醒控制系统的研究基础上，提出了一种可以通过AT89C51单片机作为主控器来实现的一款新型输液提醒控制系统，在其内部使用了新型模块红外对管、液晶屏以及报警器等作为核心部分，构建了其硬件框架结构，实现了输液瓶中药液剩余量实时检测、多种提示/报警声以及液晶显示等功能，经过了系统仿真以及专业仪器测量发现这款系统的实现大大降低了目前相关产品的总体功耗，在硬件上由于大多数使用的都是新型并且价格低廉的芯片模块，大大压缩了总体系统的生产成本。本系统最终经过了多方面的测试和发现问题后的不断改进完善，最终呈现出了很高的实用性，推向市场后将淘汰大量现有相关产品。
目录
一、 引言 1
（一） 智能输液瓶控制系统的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 4
（一） 主控器件的选择 4
（二） STC89C51单片机 5
（三） 红外对管模块介绍 6
（四） LCD1602型显示器概述 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 智能输液瓶系统方案设计 8
（二） 输液提醒器系统的硬件结构框图设计 11
（三） 最小系统设计 11
（四） 红外对管电路设计 12
1. 发射管电路设计 12
2. 接收管电路设计 12
（五） 显示器外围电路设计 13
（六） 蜂鸣器电路设计 14
（七） 按键电路 15
四、 软件系统设计 16
（一） 输液提醒器系统的软件工作流程设计 16
（二） 显示器工作流程设计 17
1. 判忙函数?? 17
2. 写数据流程?? 17
3. 写指令流程?? 18
五、 Proteus软件仿真 19
总 结 25
参考文献 27
致 谢 28
附录一 原理图 29
附录二 元件列表 30
附录四 程序 31
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
/> 智能输液控制系统的发展背景
本课题将要设计的这款基于STC89C51单片机的智能输液控制系统是一种采用C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系统的出现在某种程度上极大地方便了病人治病和护士的日常工作，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。智能输液瓶控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，配合其他必要的功能模块。如：显示以及声音提示等。通过微处理器的控制作用，实现整个控制系统的一体化。之所以智能输液瓶控制系统能够达到今天这种性能和功能，是因为得益于人们对于单片机等微处理器的不断改进和性能提升。而在这之前，要想实现一款智能输液瓶控制系统，就只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现。然而这样的智能输液瓶控制系统的典型特点就是系统复杂且生产成本高，如图1所示的称重式输液瓶监测系统，需要通过复杂并且外形笨重的称重传感器来实时监测输液瓶的重量，当输液接近完毕时输液瓶重量变小从而触发报警装置，这种早期的智能输液控制系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上智能输液控制系统所无法比拟的。
图1 早期输液瓶监测器
首先，在电路结构上，要完成一个简单的功能就需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门。可想而知，要完成一个完整的智能输液控制系统，那就需要搭建庞大的硬件电路结构，而庞大的体积会使得系统容易受到各种各样的电磁或机械干扰，使其稳定性和抗干扰性极差。并且复杂的电子线路也会给智能输液瓶控制系统的检修工作带来极大的阻碍。其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的智能输液瓶控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，无线报警信号发送、自动换液等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用智能输液瓶控制系统。本次毕业设计就将以智能输液瓶控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
目前有越来越多的国际知名厂商在关注输液控制系统这一领域。在临床上，由于产品价格等因素的影响，只有大中型医院的ICU、CCU等专门的病房才有相关高性能输液监控系统的应用。对于未来，医学仪器市场上在输液控制系统这一领域仍有较大的发展空间。
随着科学技术的发展进步，目前国内外的研究者已经越发感到有线连接对医疗使用的局限性，大多数研究者开始将目光集中于对现有系统硬件连接方式的改进上，实现有线向无线的转变，使设备更加灵活易用。纵观医疗设备市场近五年的发展，输液控制系统的相关产品已经在逐步实现从有线到无线的转变，医疗设备也正在向“小型化、便携化、无线化、网络化”的方向迈进。
本文主要研究内容
本课题主要以输液提醒控制系统作为研究对象，设计了一款采用STC89C51单片机作为主控芯片的自动控制系统，设计的电路模块主要包括STC89C51单片机最小系统电路、液晶屏电路、按键电路、红外对管等电路设计。???????
1、使用STC89C51单片机作为主控芯片，结合其他模块构建一个STC89C51单片机最小系统，实现一款能够实现输液瓶中药液剩余量实时检测、多种提示/报警声以及液晶显示等功能的智能输液控制系统；
2、系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
3、配置红外线收发电路，实现药液剩余量进行实时监测；
4、能实现STC89C51单片机对液晶屏的驱动，实现对输液瓶状态的显示；
5、配置蜂鸣器电路，实现多种提示报警信号的产生。
论文的撰写采用了层次分明的模块化设计，撰写内容分为引言章节、元器件选择章节、硬件设计章节以及软件设计章节。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
目录
一、 引言 1
（一） 智能输液瓶控制系统的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 4
（一） 主控器件的选择 4
（二） STC89C51单片机 5
（三） 红外对管模块介绍 6
（四） LCD1602型显示器概述 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 智能输液瓶系统方案设计 8
（二） 输液提醒器系统的硬件结构框图设计 11
（三） 最小系统设计 11
（四） 红外对管电路设计 12
1. 发射管电路设计 12
2. 接收管电路设计 12
（五） 显示器外围电路设计 13
（六） 蜂鸣器电路设计 14
（七） 按键电路 15
四、 软件系统设计 16
（一） 输液提醒器系统的软件工作流程设计 16
（二） 显示器工作流程设计 17
1. 判忙函数?? 17
2. 写数据流程?? 17
3. 写指令流程?? 18
五、 Proteus软件仿真 19
总 结 25
参考文献 27
致 谢 28
附录一 原理图 29
附录二 元件列表 30
附录四 程序 31
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
/> 智能输液控制系统的发展背景
本课题将要设计的这款基于STC89C51单片机的智能输液控制系统是一种采用C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系统的出现在某种程度上极大地方便了病人治病和护士的日常工作，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。智能输液瓶控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，配合其他必要的功能模块。如：显示以及声音提示等。通过微处理器的控制作用，实现整个控制系统的一体化。之所以智能输液瓶控制系统能够达到今天这种性能和功能，是因为得益于人们对于单片机等微处理器的不断改进和性能提升。而在这之前，要想实现一款智能输液瓶控制系统，就只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现。然而这样的智能输液瓶控制系统的典型特点就是系统复杂且生产成本高，如图1所示的称重式输液瓶监测系统，需要通过复杂并且外形笨重的称重传感器来实时监测输液瓶的重量，当输液接近完毕时输液瓶重量变小从而触发报警装置，这种早期的智能输液控制系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上智能输液控制系统所无法比拟的。
图1 早期输液瓶监测器
首先，在电路结构上，要完成一个简单的功能就需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门。可想而知，要完成一个完整的智能输液控制系统，那就需要搭建庞大的硬件电路结构，而庞大的体积会使得系统容易受到各种各样的电磁或机械干扰，使其稳定性和抗干扰性极差。并且复杂的电子线路也会给智能输液瓶控制系统的检修工作带来极大的阻碍。其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的智能输液瓶控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，无线报警信号发送、自动换液等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用智能输液瓶控制系统。本次毕业设计就将以智能输液瓶控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
目前有越来越多的国际知名厂商在关注输液控制系统这一领域。在临床上，由于产品价格等因素的影响，只有大中型医院的ICU、CCU等专门的病房才有相关高性能输液监控系统的应用。对于未来，医学仪器市场上在输液控制系统这一领域仍有较大的发展空间。
随着科学技术的发展进步，目前国内外的研究者已经越发感到有线连接对医疗使用的局限性，大多数研究者开始将目光集中于对现有系统硬件连接方式的改进上，实现有线向无线的转变，使设备更加灵活易用。纵观医疗设备市场近五年的发展，输液控制系统的相关产品已经在逐步实现从有线到无线的转变，医疗设备也正在向“小型化、便携化、无线化、网络化”的方向迈进。
本文主要研究内容
本课题主要以输液提醒控制系统作为研究对象，设计了一款采用STC89C51单片机作为主控芯片的自动控制系统，设计的电路模块主要包括STC89C51单片机最小系统电路、液晶屏电路、按键电路、红外对管等电路设计。???????
1、使用STC89C51单片机作为主控芯片，结合其他模块构建一个STC89C51单片机最小系统，实现一款能够实现输液瓶中药液剩余量实时检测、多种提示/报警声以及液晶显示等功能的智能输液控制系统；
2、系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
3、配置红外线收发电路，实现药液剩余量进行实时监测；
4、能实现STC89C51单片机对液晶屏的驱动，实现对输液瓶状态的显示；
5、配置蜂鸣器电路，实现多种提示报警信号的产生。
论文的撰写采用了层次分明的模块化设计，撰写内容分为引言章节、元器件选择章节、硬件设计章节以及软件设计章节。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
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