基于89C51的液體點(diǎn)滴速度監控系統設計

　　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，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。當液面的高度正常時(shí)（高于警戒位），輸出一個(gè)4.2V 的高電平。若液面的高度低于警戒位，此時(shí)光點(diǎn)三級管輸出的是一個(gè)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(dòng)機驅動(dòng)方案

　　方案一： 直流電動(dòng)機驅動(dòng)。直流電機的優(yōu)勢在于：可以自鎖，且帶負載能力強，在12V的電壓下電動(dòng)機運行平穩。當電動(dòng)機停止運行時(shí)，能很容易的拖住的輸液瓶，使其停穩在相應的位置上。這種優(yōu)點(diǎn)對于調節滴液瓶的高度比有利。但是直流電機不可避免地使電動(dòng)機的起停產(chǎn)生延時(shí)。這樣的拖動(dòng)對提高輸液瓶定位的精度和點(diǎn)滴速度控制來(lái)說(shuō)有些不利?？刂齐娐凡捎寐倮^電器對電動(dòng)機的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，只要有12V 的電壓就能通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對電機進(jìn)行的正反轉進(jìn)行調整。電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現。

　　方案二： 4 相8 拍步進(jìn)電機。向步進(jìn)電機每發(fā)一個(gè)脈沖，電機轉動(dòng)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，負載能力不如直流電機，驅動(dòng)電流較大，運行時(shí)容易失步。電機停止運行時(shí)，由于拖動(dòng)的是象輸液瓶這樣較重的負載而不能停穩，導致滴液瓶高度上的變化。

　　綜合各方面指標，特別是考慮到電機的帶負載能力，本文決定采用了直流電動(dòng)機的拖動(dòng)方案來(lái)實(shí)現。

　　4.4． 數字顯示方案

　　采用字符式LCD(Liquid Crystal Display)顯示[3]?？梢杂脭底?、部分符號和英文顯示較為清晰的提示，實(shí)現相對簡(jiǎn)單，且對于本系統的點(diǎn)滴速度的動(dòng)態(tài)顯示，足以滿(mǎn)足要求。

　　4.5． 滴速調節按鈕設定方案

　　每個(gè)按鈕開(kāi)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)行設定之前首先要按下“Ctrl”按鈕，輸出高電平給單片機的P0.5，說(shuō)明設定開(kāi)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。退出設定，要求同時(shí)給P0.6 和P0.7 以高電平,即需要同時(shí)按下按鈕“++”“--”對單片機進(jìn)行說(shuō)明。

　　4.6． 系統報警

　　聲光報警。一旦接收到報警信號，立即啟動(dòng)鳥(niǎo)叫門(mén)鈴報警電路

　　5. 軟件設計

　　5.1． 單片機部分

　　單片機最小系統采用89C51 處理器，是整個(gè)硬件系統的核心。主要負責實(shí)現設定速度并顯示；現場(chǎng)點(diǎn)滴的脈沖讀入和現場(chǎng)點(diǎn)滴速度的檢測和顯示；接收液面檢測的報警信號，實(shí)現報警。

　　5.2． 點(diǎn)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(diǎn)滴速度的測量，得到的速度值轉換成 以1 分鐘為單位的要求的速度（滴/分）?？紤]此方案是由于設計要求在3 分鐘之內調整到設定速度，若直接采用（滴/分）作為單位，就沒(méi)有足夠的調整時(shí)間，而且以15 秒為單位的速度不會(huì )變化太大，對于電機的控制來(lái)說(shuō)，更為平穩。

　　方案二：測連續兩滴液滴的下落時(shí)間間隔t，再轉化成每分鐘的點(diǎn)滴數。由于每?jì)傻我旱蔚南侣鋾r(shí)間間隔會(huì )有所偏差，導致最終轉換的結果會(huì )有所誤差，故不采用。

　　5.3． 軟件流程圖

　　A. 轉速控制流程圖

圖3 直流電機控制流程圖