，加了个螺纹栓，可以保持滴速夹控制端的位置，所以我们在每采集个脉冲间隔时就进行滴速的更改控制，这样可以提高控制设备的响应速度。

所以在本系统中对于建立个科主控站号从站模拟从站第页共页学合理的系统模型是很有必要的。

在对滴速进行控制时，我们借鉴了算法，建立了个闭环控制状态，利用类似于锁相环的模型即把设定的滴速和当前的滴速进行比较，输出个差值，利用这个差值的极性来决定电机的正反转，并拉小这个差值直至最小。

因为每检测到个传感信号，我们就把设定值和当前值进行比较，这样不仅提高了设备的响应速度，而且由于我们这个系统的基准时钟是以毫秒为单位了，因为我们能分辨到毫秒的数量级，可以使当前值非常接近我们所设定的设定值。

这点可以参照电机控制的流程图。

图运算过程因为我们系统的基准时钟是以毫秒为单位了，虽然加大了系统的精度，但是却给系统的数值运算带来了麻烦，直接用四则运算特别是乘除的运算很容易带来无法避免的运算误差，即在运算是因为运算位数的限制而带来的数据尾数的丢失。

前面说过这种误差将对我们对信号的处理和显示产生很大了影响，甚至会得到个误差很大的最终输出，为避免这种情况，我们在保证精度的基础上采用了查表法，并且在建立表格时对数据进行定的折中处理，使得最终得到了结果的误差能尽量小，实践证明我们这种方法还是有定的实用性的。

而且查表法的结果便于以后系统误差的自我校正，因为它保存了个恒值。

对数据表格的处理前面说过我们这个系统的基准时钟有两个字节单元，而即使采用题目要求的滴速分滴也将需要个字节，这已经超过了位单片机的查表范围，所以怎样建立个合理的查表算法是很有必要的。

通过对数据的观察，我们发现虽然每个时间量有两个字节，但是在秒字节的单元里，总共只能出现种取值，即和以及，所以我们可以以这个值为标量对表格的数据进行划分，由于有了秒字节单元来做区分，我们只要在表格中写入毫秒字节单元的值就行了，通过综合处理，在保证精度的基础上，我们所建立的表格的字节数为多个，这样不仅满足了位单片机的查表范围，而且大大了节省了内存，有利于系统资源的优化分配。

通信的建立在选择方案时，考虑到通信线的多少，我们采用了串行通信，直接利用单片机本身的串行通信口，在软件上我们考虑用串行通信的方式来进行通信。

通信协议如下先发送握手信号，然后发送被呼叫的从机号，每个从机在接收到地址时跟自身的地址进行比较，如果不是被呼叫机，则关闭通信链路如果是则发送响应信号。

当确定了通信的链路后，就按照预定的数据包格式进行通信。

数据包格式如下程序流程图操作码操作数第页共页图第页共页传感测量时钟图图第页共页键盘步进电机控制图图第页共页源程序时间基准缓冲区秒秒键盘设置缓冲区秒秒传感测量缓冲区前次秒秒当前秒秒差值秒秒最终显示缓冲区选择值测定值设置值用于步进电机的步进记忆设置堆栈初值设置以上为时间初值初值显示为为工作方式计数器初值中断设置，除，外全开中断中断优先级脉冲触发方式启动定时调用显示子程序选择值显示第页共页测定值显示，制子程序选择键子程序加键子程序减键子程序确定键子程序第页共页因指令而修改对整数进行修正为置为置为置报警监测送报警声音求时间段程序百位数十位数此时中为设定值查表前减由数值查时间段表时间设置传感测量数值转移读取当前时间求个脉冲差值子程序差值寄存区第页共页如果当前值大就跳转平均差值秒余数暂存秒暂存求差值子程序，供电机使用如果当前值大就跳转送动态显示缓冲区整值判断秒值为的表第页共页秒值为的表大于跳转小于到的表到的表为时电机不工作送步进电机子程序电机控制子程序为前进，为后退如果高位相等则进行低位比较当前滴速小于设定滴速，须反转放松当前滴速大于设定滴速，须正转挤压前进挤压，第页共页反转放松第页共页第页共页第页共页四系统测试仪器数字示波器信号发生器数字计数器波形测试利用示波器观察红外传感电信号是否规则。

若不规则，说明传感器转化的电信号需要进步处理，或者是传感器本身有问题，需要检查。

直到有规则的方波输出为止。

用数字计数器对液滴计数。

在系统电路工作时，用数字计数器的表笔从传感器转化的电信号输出端相接，对点滴数计数与系统显示做比较，从而进步校正电路测量的准确度。

测量数据单机测量与计数器比较预设值每分实测值每分绝对误差每分计数器每分系统每分偏差每分第页共页液体点滴速度监控装置摘要该装置实时地监测液体点滴速度，通过单片机对信息的分析和处理，由主机发出相应的指令，调整系统的工作平稳，构成了个高性能的闭环控制系统。

实现了对点滴输液速度的直观监测，同时对些异常情况的出现可实施报警。

利用该装置还能通过主控平台对各个分立系统信息实施自动化智能化的集中处理。

能方便简易的操作和使用，对医疗具有很强的实用性。

关键词实时监控红外传感闭环控制步进电机方案设计与论证根据题目要求和原输液装置的特点，提出以下三种方案方案直接在滴斗处用两电极棒的方法。

图此方案的传感器采用简单的液体导电原理，在滴斗处安装两个电极。

当水滴落下时，电极导通，从而使待测量的变化转化为高低电平电信号。

采用伺服电机改变系统装置中液瓶与受液瓶的高度，达到改变点滴速度，从而进行控制。

方案二把通过电机改变系统装置高度的方法，改为控制步进电机对输液管进行压缩或缓松，从而实现对点滴速度的改变。

采用交流电动机控制的高度。

即采用红外传感器测量滴斗滴液，送至单片机接口计数，通过数字模拟转换，将其转换为标准电流值，同时通过键盘输入给定每分钟的滴数，再将此滴数将其转换为标准电流值，将此两个信息同时进入数字调节器。

通过偏差计算再输出组标准电流值，通过变频调速器控制电动机调节的高度，来控制滴斗滴数。

此方案的优点是，完全按目前电气工程标准化运作，可以在很短时间完成。

方案三根据点滴装置的特点，通过对装置的位置进行监测和控制，达到对整个系统液体传感器信号处理人机对话界面速度控制电机驱动待测和控制量第页共页点滴速度的监控。

如图。

通过控制输液软管夹头的松紧来控制点滴速度，采用红外传感器测量滴斗滴数，送至单片机接口计数并显示，首先标定两个脉冲两滴间间的时间间隔以为时基单位。

然后计算给定滴斗滴数通过键盘的时间间隔以为时基单位。

将此两个时间间隔进行比较，以决定步进电机运行的方向。

该步进电机通过丝杠控制输液软管夹头的松紧，来控制滴斗滴数方案比较方案的特点是实现比较简单容易，原理上也是可行的，但由于本装置用于医疗，电弧的产生，可能对不同的药物有影响，同时传感器电极不能重复使用，以防止传染。

方案二通过改用红外传感器，弥补了方案的不足。

但是还存在问题，利用改变高度的方法虽然容易实现，但可控性不好。

由此，我们采用了第三种方案，通过挤压输液管的办法来实现对点滴速度的控制。

二系统原理框图如图所示。

图本系统最主要的是充分利用单片机编程的灵活性和其强大的功能，使些小的系统实现自动化和智能化成为了现实。

其中的器件都比较简单，尽大可能的利用各集成芯片的功能，如系统的键盘和显示原理电路。

通过红外传感器对水滴滴落的动态信息的感应，单片机对数据的采集分析和处理，同时使用小功率的步进电机进行机械调整，使装置能机智即时的响应操作者的使用。

三主要电路原理与设计单片机基本系统控制与数值信号处理的核心采用单片机，采用串口工作方式。

电路如图。

滴斗红外传感器及信号处理基本系统步进电机驱动显示与键盘控制输液管第页共页图显示与键盘如图利用进行串行动态位数码管显示，的主要功能是的串入并出数据处理。

电路结构简单，功能强大。

采用中断和查询的方法，设计的键键盘的形式，利用单片机的灵活编程，扩展其键入功能。

图红外传感和信号处理采用红外线的发射和接收装置，它可用来检测包括液体在内的各种透明体半透明体不透明体，从而可以灵敏地反应水滴滴下。

利用光电耦合器对电信号进行处理，减少干扰。

步进电机驱动和控制如图图声光报警当检测到液面低于时由单片机采集到报警信号，由报警芯片发出声光报警。

第页共页主控制平台可以组建个小型的网络系统，由主机控制和监视各个从机的工作状态和各个装置的信息。

如图图四系统软件工作流程如图到图软件设计软件部分参考流程图，这里主要讲述下软件编写过程中的几个细节部分。

如前所述，我们计算滴水速度的原理是通过求出个水滴之间的时间差，通过分析，我们通过定时器建立个基准时钟，该基准时钟有个字节单元，分别秒单位和毫秒单位的数值。

在每次传感器送来中断的时候调用传感测量子程序，在该子程序中，我们在取当前触发时间时，先把上个脉冲发生的时间保存在历史寄存器中，然后再更新当前寄存器的值，即取当前脉冲的发生时间。

这样我们就记录下了个时间连续值。

历史寄存器当前寄存器基准时钟中断前中断时注箭头方向为中断时的赋值方向图由于基准时钟是以毫秒为最小单位的，而对于频率范围在的脉冲而言，因为我们在后边的求滴速中要用到毫秒单位值，而水滴的下落并不能保证绝对的规则，经测试发现，每次求差后的值总有几个单位毫秒的变动，这个变动就导致了最终运算出来的滴速值的大幅度变化，后来惊观察发现这种误差可以归为周期性误差，所以为了消除这个误差，我们不是简单地只取个差值，相反，我们是取了个差值，然后再求平均值，这样处理的最大个好处是可以使周期性误差的正负偏差互相抵消，在很大程度上消除上述误差。

前面的处理虽然可以提供个比较接近真值，对于最终显示出来的影响不大，但当要用这个值去控制滴速夹时，很明显这样处理的结果降低了控制的响应度而另方面，对于滴速夹的控制，因为我们采用的是步进电机，而且我们对步进电机的转轴又进行了改造，加了个螺纹栓，可以保持滴速夹控制端的位置，所以我们在每采集个脉冲间隔时就进行滴速的更改控制，这样可以提高控制设备的响应速度。

所以在本系统中对于建立个科主控站号从站模拟从