内容发布更新时间 : 2024/12/23 6:47:30星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

（2）设计单片机主控制电路； （3）设计前端数据采集器电路； （4）设计输液监控系统蜂鸣器报警电路； （5）设计输液监控系统数码管显示电路； （6）设计输液监控系统软件电路； （7）对输液监控系统进行安装调试。

2 系统总体设计方案

系统的总的设计方案如图1所示。工作步骤如下：

（1）前端数据采集器获得报警信号后，将信号发送给单片机；

（2）单片机对发送过来的信号进行处理，驱动蜂鸣器报警和数码管显示病人座位号码。

图1 系统总体设计方案图

3 输液监控系统硬件电路设计 3.1 单片机主控制电路设计

（1）单片机介绍

这个系统运用的是51单片机，AT89C51是一种低电压、高性能的CMOS8位微处理器，它带有4K字节FLASH存储器，简称单片机。AT89C51是一种只读存储器的单片机，带有2K字节闪存且可编程能擦除。一般来说，可擦除的单片机只读存储器可以重复擦除一千次。AT89C51是用ATMEL高密度非易失存储器的制造技术制造而成的，和工业标准的指令集MCS-51以及输出管脚相兼容。因为它将闪存存储器和多功能8位CPU组合在一个芯片中，所以ATMEL中AT89C51也是一种高效的微控制器，它的另

一种精简版本叫AT89C2051。好多灵活而便宜的嵌入式控制系统方案都有AT89C51单片机的身影。AT89C51其管脚图如图2所示。

图2 AT89C51管脚图

VCC：电源供电。 GND：接地。

P0口：P0口是个八位漏级开路的双向IO口，每个管脚能够容纳8TTL的门电流。P0管脚首次写1，就说明它是高电阻输入。外部程序存储器也可以使用P0，它能够被解释为数据的低八位。当进行FLASH编程的时候，P0是原有代码的输入端口，在FLASH检查时，P0就输出原有代码，但是这个时候P0的外面一定要接上拉电阻。 P1口：P1口是内部供给上拉电阻，它也是个八位的双向IO口，P1口的缓冲器可以容纳输出4TTL的门电流。当P1口的管脚输入1时，它被内部上拉，成为高电平，一

般用来输入；当P1口被外部下拉，它就成为低电平，那么就会输出电流。在进行FLASH编程和检查的时候，它作为低八位的地址来接收信息。

P2口：P2口是内部上拉电阻，它和P1口一样，也是个八位的双向IO口，P2端口缓冲器能够容纳的门电流和P1一样，当P2端口为1时，它的管脚被拉高，成为输入。在作为输入的时候，它的管脚又被外部拉低，作为输出。当外部的存储器用P2口进行存取的时候，它则输出高八位地址。当地址是1的时候，P2口运用内部上拉这一优点，在对外部存储器读写的时候，它则输出其特殊寄存器中的信息。在FLASH编程和检查的时候，P2口不仅接收高八位的地址信息，而且还接收控制信息。 P3口：P3口是八个带内部上拉电阻的双向IO口，能够容纳的门电流和P2一样。P3口读入1时，它们就被拉至高电平，用作输入。P3口还能够当作51单片机的某些特殊功能口，如表1所示：

表1 P3口特殊功能表

口管脚 P3.0 RXD P3.1 TXD P3.2 INT0 P3.3 INT1 P3.4 T0 P3.5 T1 P3.6 WR P3.7 RD P3口同时还可以检查接收控制信号。

RST：复位输入。当作为振荡器或者复位器件的时候，必须平衡RST管脚在两个机器周期的高电平时间。

备选功能 串行输入口 串行输出口 外部中断0 外部中断1 计时器0外部输入 计时器1外部输入 外部数据存储器写选通 外部数据存储器读选通

ALEPROG：在访问外部存储器的时候，锁存地址的低位字节采用地址锁存准许的输出电平。FLASH编程的时候，输入编程脉冲就采用它的引脚。一般而言，ALE端频率固定不变，有规律地输出正脉冲信号，它的频率是振荡器的六分之一。所以ALE能够运用于对外部的输出脉冲，有时也用于定时目的。但是值得关注的是：每一次ALE作为外部的数据存储器的时候，必须跳过一个脉冲。假如想停止ALE的输出，我们可以在SFR8EH地址上置0。每当这个时候， ALE才能够发挥它的作用。除此之外，它的引脚被稍微拉高了，万一微处理器在外部执行状态时ALE不允许，则置位就没有效果。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。当外部程序的存储器在取值的时候，一个机器周期有且只有两次PSEN发挥作用。然而当访问外部数据存储器的时候，之前两次发挥作用的PSEN信号就不会出现。

EAVPP：在EA维持低电平的时候，在这时间段的外部程序存储器，不论有没有内部程序的存储器。在加密的时候，采用方式1，EA就把内部固定，就是RESET；在EA维持高电平的时候，在这时间段内，内部程序存储器。当FLASH编程时，EA引脚同意也适用于施加12V编程电源。

XTAL1：反相振荡放大器和内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性:

XTAL1为反相放大器的输入端，XTAL2则为反相放大器的输出端。这个反相放大器能够作为片内振荡器。不管是石晶振荡或者陶瓷振荡，它都能够运用。假如XTAL2使用的是外部时钟源驱动器件的话，那它就应不接。万一有剩余的输入到内部时钟信号，那么就必须经通过一个二分频触发器，所以它对外部时钟信号的脉宽没有一点限制，那么就一定得保证的脉冲的高低电平所用到的宽度。 （2）硬件电路设计

我们把51单片机作为全部输液监控系统的主控制芯片，把它和前端的数据采集器电路、蜂鸣器报警电路和数码管显示电路相连接。

3.2 前端数据采集器电路设计

（1）主要元器件介绍 ①发光二极管

发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（As）、磷（P）、氮（N）、铟（In）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，铟镓氮二极管发蓝光。

原理

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：

R=（E－UF）IF

式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入