智能液體點(diǎn)滴監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.6 串口通信電路
數(shù)據(jù)通信采用三線制，將單片機(jī)與PC串口的3個(gè)引腳（RXD、TXD、GND）分別連在一起，即將PC和單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)線TXD與接收數(shù)據(jù)線RXD交叉連接，兩者的地線GND直接相連，而其他信號線如握手信號線均不用，采用軟件握手的方式，這樣既可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)，又可以簡化電路設(shè)計(jì)。
但由于單片機(jī)的TTL邏輯電平和RS-232C的電氣特性完全不同，RS-232C的邏輯0電平規(guī)定為+3 V～+15 V之間，邏輯1電平為-3 V～-15 V之間，因此，在將PC和單片機(jī)的RXD、TXD交叉連接時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)使用的是MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，其電路如圖5所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　本系統(tǒng)因涉及步進(jìn)電機(jī)及數(shù)碼管的驅(qū)動控制，所以需要使用2個(gè)定時(shí)器，而串口通信又需要使用定時(shí)器或獨(dú)立波特率發(fā)生器，而且考慮到程序執(zhí)行速度，采用普通的8051單片機(jī)不能滿足需求，故使用STC10F04XE單片機(jī)。
STC11/10xx系列單片機(jī)是宏晶科技設(shè)計(jì)生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1 T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍[3]。內(nèi)部集成有高可靠復(fù)位電路,適用于對高速通信、智能控制、強(qiáng)干擾場合。程序流程圖如圖6所示。

紅外信號由比較器LM393輸出，是低電平脈沖信號。紅外檢測電路波形如圖7所示，脈寬約為18 ms，周期為2滴之間的間隙時(shí)間。如60滴/min時(shí)，周期為1 s。通過采集幾個(gè)相鄰間隔脈沖信號周期Ti，得到平均相鄰間隔脈沖信號的周期T，這樣就可以得到點(diǎn)滴速度v=60/T。

干擾軟件處理：如圖8是單片機(jī)輸入信號的正常波形和異常波形。當(dāng)檢測到正常波形時(shí)脈沖寬度是18 ms；若軟件采集脈沖波形下降，則檢測到異常波形時(shí)，軟件在18 ms時(shí)間內(nèi)只默認(rèn)采集了一個(gè)下降沿，即將另一個(gè)上升沿屏蔽掉，這樣軟件就能將異常波形轉(zhuǎn)換成正常波形進(jìn)行處理[4]。

本系統(tǒng)采用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)一對多的控制，護(hù)士可以通過PC機(jī)設(shè)置液滴的速度。系統(tǒng)不僅控制精確，可以直觀地顯示液滴的速度、輸液量，還具有報(bào)警功能，能對空液和輸液管阻塞等異常情況進(jìn)行報(bào)警，并能自動切斷輸液通路，克服了目前市場上輸液裝置的不足。
參考文獻(xiàn)
[1] 許天增，許克平.超聲傳輸特性和超聲傳感系統(tǒng)研究[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)，2001(2)：34-35.
[2] 惠仇.手把手教你學(xué)51單片機(jī)[M].北京：電子工業(yè)出版社，314-316.
[3] 李云勝.基于VC的液體點(diǎn)滴實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2003(Z2)：457-458.
[4] 王紫婷，王瑞峰，嚴(yán)天峰.智能液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控儀[J].自動化與儀器儀表,2004(5):48-49.