智能液體點(diǎn)滴監控系統的設計

2.6 串口通信電路
數據通信采用三線(xiàn)制，將單片機與PC串口的3個(gè)引腳（RXD、TXD、GND）分別連在一起，即將PC和單片機的發(fā)送數據線(xiàn)TXD與接收數據線(xiàn)RXD交叉連接，兩者的地線(xiàn)GND直接相連，而其他信號線(xiàn)如握手信號線(xiàn)均不用，采用軟件握手的方式，這樣既可以實(shí)現預定的任務(wù)，又可以簡(jiǎn)化電路設計。
但由于單片機的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和單片機的RXD、TXD交叉連接時(shí)必須進(jìn)行電平轉換，本設計使用的是MAX232電平轉換芯片，其電路如圖5所示。

3 系統軟件設計
　本系統因涉及步進(jìn)電機及數碼管的驅動(dòng)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)器或獨立波特率發(fā)生器，而且考慮到程序執行速度，采用普通的8051單片機不能滿(mǎn)足需求，故使用STC10F04XE單片機。
STC11/10xx系列單片機是宏晶科技設計生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機器周期(1 T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍[3]。內部集成有高可靠復位電路,適用于對高速通信、智能控制、強干擾場(chǎng)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(guò)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是單片機輸入信號的正常波形和異常波形。當檢測到正常波形時(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)間內只默認采集了一個(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換成正常波形進(jìn)行處理[4]。

本系統采用上位機實(shí)現一對多的控制，護士可以通過(guò)PC機設置液滴的速度。系統不僅控制精確，可以直觀(guān)地顯示液滴的速度、輸液量，還具有報警功能，能對空液和輸液管阻塞等異常情況進(jìn)行報警，并能自動(dòng)切斷輸液通路，克服了目前市場(chǎng)上輸液裝置的不足。
參考文獻
[1] 許天增，許克平.超聲傳輸特性和超聲傳感系統研究[J]. 廈門(mén)大學(xué)學(xué)報，2001(2)：34-35.
[2] 惠仇.手把手教你學(xué)51單片機[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)監控系統的設計[J].計算機應用，2003(Z2)：457-458.
[4] 王紫婷，王瑞峰，嚴天峰.智能液體點(diǎn)滴速度監控儀[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2004(5):48-49.