引言
静脉输液是临床医疗工作中常用的辅助治疗手段，在我国临床应用非常广泛，是一种利用液体静压原理使液体下滴，经静脉输入大量无菌溶液或药物的治疗方法。在进行静脉输液的过程中，需要根据输注的药物和患者的病情对输液进度进行实时监控。目前，普遍采用人工方式进行监控，对病人来说，存在很多潜在的危险。当输液瓶中的药液输完或药液发生堵塞时，医护人员若未能及时处理，就会发生回血或其他危险，给病人造成痛苦甚至发生医疗事故。
目前，国家在医疗体制改革和医学模式转变过程中，静脉输液在医疗中占有重要的地位。针对现有静脉输液中存在的问题，采用光电检测、单片机和通信技术，设计了输液自动监控装置，它能够轻松地实现对液体滴速的检测显示与控制，当输液液体低于设定位置时的声光报警，并通过串行口与主机相连，实现远程集中控制功能。该装置的使用在增加输液安全性的同时也减少了医护人员的劳动。
摘要
针对目前我国大部分医院在对病人进行静脉输液治疗是医护人员监护任务繁重的问题，设计了一套面向所有大中小医院和诊所的医院输液监控系统。本系统以PC为上位机作为整个系统的控制监控中心，用单片机AT89C51为核心作为下位机通过光电传感器对吊瓶的液位进行检测及报警，并对滴速进行精确地检测与控制。上位机与下位机用RS485总线进行串行通信，能够使医护人员实时了解输液状态。论述了该系统的检测原理、总体结构、主要功能部件设计和软硬件系统的组成。该系统低功耗、成本低、性能稳定、便于携带、实用性强。
关键词：输液监控、AT89C51、串行通信、RS485
Abstract
Aiming at the heavy problem of nurses in most of our hospitals when carry on transfusion to the patients currently and then designed a set of system which is called fluid infusion supervision system .It is faced to all the hospitals and clinic. This system take the PC as it’s master machine. The PC is the controler of the whole system. Take the single chip AT89C51 as a core of the next machine which will test and display the level of the liquid bottle. It can examine and control the speed of lose a liquid accurately. PC communicate with single chip by the total line of RS485.It can make the nurses know the status of loses liquid while patients take the personnel solid. Discussed the constituting of examination principle, total structure and main function parts design and the constitution of software and hardware system. The system is low achievement consumes, low cost and stable function and easy to take, the function is strong.
Keywords: Supervision of transfusion;AT89C51; signal communication;RS485
第1章 绪论
1.1 选题背景及依据
静脉输液治疗是临床医疗工作中常用的治疗手段，但目前大多数医院及医疗机构都没有实现输液的自动监控管理，从而在输液过程中，当输液完成需要换药时，需要医务人员发现及时，否则就会出现空气进入血管内形成空气栓赛，凝血堵塞针头等情况，轻则延误治疗，重则会危及病人生命安全，发生医疗事故。平时临床输液中采取的应对措施一般是由患者、陪侍或医务人员随时观察监视药液余量情况，从而加重了护理人员的劳动负担，也不利于病区的综合管理。
随着电子技术的发展，结合临床实践，可以开发基于单片机的医院输液监控系统来代替人工监护，即减轻医务人员的工作强度及病人和医务人员不断观察输液是否完成而形成的压力，同时管理系统记录输液过程，并能够作为医疗档案，为解决各种医患纠纷提供证据，又实现医疗护理自动化和智能化。
1.2 主要研究内容
课题主要研究系统结构设计，采用主从式结构，输液过程中液位的检测、滴速的检测显示与控制，报警系统的设计，通信系统的设计，传感器及各种器件的选择与计算等。
1.3国内外发展现状
输液在国内具有巨大的市场规模与市场容量。2002年，我国输液销售总量为60亿瓶，销售总额超过500亿元。据分析，我国输液的总体市场潜量高达120亿瓶。在如此大的输液市场下，医院进行输液用药治疗时，对患者输液进度的监控，普遍由患者、陪护人员或医务人员来进行。一方面影响病人休息和治疗，也给医护人员的高效工作带来了诸多不便。实时输液监控已成为现代医疗中必需的一部分。
德国的费森尤斯集团其产品Orche stra 中的 Base Intensive是一个提供输液数据管理的输液工作站, 主要用于ICU 病房，让ICU医生拥有功能强大的输液管理系统。德国贝朗公司开发的输液治疗监护管理系统，也主要用于ICU病房，它集输液治疗监护于一体，具有药物列表输注模式选择、同步信息显示、药物走势记录等功能。医生根据患者病情在药物列表上选中某药，就可以设置该药的输液速度。现在国内这方面的研发还不多,并且耗资巨大。由此可看出，在输液监控方面，国内和国外都在开发大型的、多功能的自动输液监控系统，这些设备在实现强大功能的同时也有很大的体积和不菲的价格，并且很多输液监控系统都是在大型医院集中使用，非常不适用于社区医疗的输液实时监控，不可能在大多数的医疗过程中普遍使用。
第2章 系统总体结构设计
根据医院的床位和护理要求，本系统的基本思想是操作的集中化和控制的分散化，即采用分布式控制系统。通过高速的数据通信，把各个分散点的信息集中起来，进行集中的监视和操作。
2.1 主要内容、功能及技术指标
1.通过串行通信方式构成主从式结构，PC作为主机收集各从站的实时信息，从机将各种实时信号送给主机以便实时监控和记录。
2.从机由单片机构成，完成对某一输液控制过程的监控。包括：光电传感器、脉冲整形电路、二极管显示电路、声光报警电路等。
3.从机数目不少于32，滴液速度1/3～1/5滴每秒。
2.2 系统总体结构设计
该输液监控系统由主站和从站两部分组成（其框图见图2-1）：第一部分是由计算机PC和实时监控软件组成的上位机（即主站监控中心）管理监控系统。第二部分是以单片机AT89C51为核心及其外围设备构成的智能检测和控制系统。主控PC机作为上位机用于监控所有的输液终端输液情况，输液监控终端所检测到的各种数据通过RS485总线传送给主控PC机，完成系统功能。当吊瓶中的液体低于设定值时，系统自动发出报警信号，提醒医护人员进行相关处理。单片机系统能够完成输液滴速的监测与显示。在输液监控终端选用RS485收发器芯片MAX485完成由单片机到RS485串行数据接口标准的转换。主控PC机采用485HE外置型RS232/RS485转换器，直接插入PC机的串口，利用PC 机串口供电，具有接收发送自动转换，无需RTS控制，软件兼容广泛。本系统采用RS485总线主要是因为RS485总线在硬件方面具有通信距离远 (可达1219m )，能实现点对多点通信，总线电路简单，安装方便，也克服了RS232通信距离近，只适合于点对点的缺点，跟其他总线相比，在软件方面具有总线协议简单的优点。
系统包括光电传感器，脉冲整形电路，二极管显示电路，声光报警电路等。从机的数目为32个，将这些实时的信息传送到主站以便实时监控和记录。
图2-1 系统原理图
2.3 系统主要功能
1.可对输液速度进行精确地实时检测与显示；
2.当输液的速度与设定的速度不相等时，能通过步进电机对输液速度进行调节；
3.能将病人输液进度信息送到主站，医护人员就可以同时对多个病人的输液进度进行监控。可直接把报警信号发送到主站，提醒医护人员进行处理。
4.可在输液过程中进行人为地强制报警；同时当液体低于设定位置时，即输液结束时可自动报警；
2.4 系统工作原理
系统工作原理如图2-2所示 ,输液液滴的速度v可以用v = KAΔp m表达，其中A为流通截面积，取决于管夹对输液软管夹力引起的软管变形的大小，变形越大，流通截面积越小；Δp为压差，取决于吊瓶悬挂的高度，悬挂的高度越高，压差越大；K为比例系数，取决于液体的粘度等一些流体特性；m为流量特性指数，介于0.5到1之间。本文利用手动调节输液软管变形的大小，需要什么样的液滴速度，就通过调节手动调节旋钮调整流通截面积。
图3-2 系统工作原理图
吊瓶液面监测系统，用于检测剩余液体的数量，安放在吊瓶悬挂夹上。当剩余液体达到下限时，系统发出报警信号，提示医护人员进行处理。
第3章 硬件系统设计
3.1 上位机的设计
上位机采用计算机控制技术，以目前被广泛采用的PC机作为多床位的监控中心。建立友好的用户界面，便于医生和护士操作。接收从下位机传输上来的实时数据并显示和报警。整个系统的监控是由上位机的运行的监控软件来完成的。
3.2 下位机的设计
下位机以单片机AT89C51为核心，辅以必要的外围设备及电路，实现了滴速的检测显示以及吊瓶液位的检测和报警。其系统框图见图3-1：
图3-1 下位机原理框图
3.2.1 单片机处理部分设计
设计的思想是实用和小型化，中心处理部分主要采用AT89C51单片机。AT89C51单片机完全可以满足本系统的设计要求，相对于其他具有相当功能的器件来说，具有价格便宜，对环境要求不高，工作稳定等优点。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K Bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ROM）和128 Bytes的随机存取数据存储器（RAM）。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准的MCS-51指令系统，内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大，可灵活应用于各种控制领域。
1.功能特性概述：
AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通讯口，
片内振荡器及时钟电路，见图3-2 AT89C51 功能方块图。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通讯口及中断系统继续工作掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
图3-2 AT89C51 功能方块图
ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图3-3所示：
图3-3 AT89C51的管脚图
2.管脚说明：
VCC：供电电压；
GND：接地；
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收端。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX、MOVC指令是ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.时钟振荡电路设计
AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路如图3-4。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶振的振荡频率为12MHz，故而一个机器周期为1uS。
图3-4 时钟振荡电路
外接石英晶体及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性。外接石英晶体，电容使用30pF ±10 pF。
4.复位电路设计
复位电路虽然简单，但其作用非常重要。一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能复位成功。复位操作有上电自动复位和手动复位两种方式。为了方便医护人员操作，设计采用上电自动复位的方式。
上电自动复位是在加电瞬间电容通过时间来实现的其电路如图3-5。在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要电源Vcc上升时间不超过1ms，就可以实现上电自动复位，即接通电源就可以实现系统的复位初始化。关于参数的选定在振荡稳定后应保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。这里选用的是12MHz的石英晶振，可取C=10μF，R=8.2kΩ。
图3-5 上电复位电路
3.2.2液位检测电路设计
根据本系统液位滴速检测的特点，只能选用光传感器中的光电传感器。光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变
化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。
1. 光电传感器原理
由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元件（光学测控系统）输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档)三大类。所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上。所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上。所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变，改变的程度与被测物体在光路位置有关。
光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小，称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。
光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极-发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子-空穴对，使得基极产生的电流Ib增大，此刻流过管子的电流称为光电流，集电极电流Ic=（1+β）Ib，可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。
2.光电传感器的结构
光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。
3.光电传感器的分类和工作方式
⑴ 槽型光电传感器
把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。
⑵ 对射型光电传感器
若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。
⑶ 反光板型光电开关
把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。
⑷ 扩散反射型光电开关
它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。
红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。
4．传感器的选型
在上面四种类型的光电传感器中，最适合液位滴速检测的是对射型光电传感器。采用红外发光二极管作为发光器，用光敏三极管作为收光器，制成一个对射型光电传感器,采用直射式将发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端。
（1）发光管选用广州某电子公司型号为IR204C-A的红外发光二极管，其实物和参数见图3-6：
图3-6 R204C-A红外发光二极管实物参数图
（2）接收管选用该公司型号为PT928-6C的红外接收三极管，其实物和参数见图3-7：
图3-7 PT928-6C红外接收三极管实物参数图
5.液位检测原理:
将红外光发射-接收对管固定在吊瓶两侧，红外发光二极管发出红外光，光线透过吊瓶照射到光电三极管，光电三极管将接收到的光信号转换成电信号输出。系统要求当瓶内液面降到2～3cm时，能发出报警信号。这里的关键是如何检测到液面高度，采用红外对管实现。让红外发射和接收管正对放置在瓶子两边。根据接收信号强弱不同，用触发器或比较器处理，可得到水位到达临界线时会引起较大的电信号差异，由此判断水位到达警戒线，单片机发出报警信号。其信号通过电子线路输入数据处理模块处理后，报警处理模块自动发出输液终点提示。
6.液位信号红外检测电路设计
在红外监测中，当没有液滴落下时，输出电压为 0 V，当有液滴落下时，液滴挡住
了由发光二极管发射的红外光，使接收管的感光量受到影响，输出一个脉冲电压。该脉冲电压只有几毫伏，采用运放LM324对此脉冲信号进行放大。
（1）通用型低功耗集成四运放LM324为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。LM324内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器，既可接单电源使用（3～32 V），也可接双电源使用（±1.5～±15 V），驱动功耗低，可与TTL逻辑电路相容。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。图3-8为LM324管脚图。
图3-8 LM324管脚图
（2）LM324的特点：
1.短跑保护输出；
2.真差动输入级；
3.可单电源工作：3V-32V；
4.低偏置电流：最大100nA；
5.每封装含四个运算放大器；
6.具有内部补偿的功能；
7.共模范围扩展到负电源；
8.行业标准的引脚排列；
9.输入端具有静电保护功能；
该放大电路的放大倍数为A = R6 / R5 = 22 MΩ/2.2 kΩ = 10000
经过放大后，该输出脉冲的电压的值达到伏级，便于后续工作的进行。同样采用LM 324来构成电压比较电路，其中Vg为10kΩ的滑动变阻器，电压比较的基值可以通过改
变滑动变阻器的值来进行调节。从运放LM324的7脚输出的脉冲电压信号可以直接输入单片机进行处理。
（3）液位信号红外检测部分电路如图3-9所示；
图 3-9 红外检测电路
为了保护红外光二极管不会因为电流过大而烧掉，在发射管和接收管的两端分别串联一个上拉电R3、R4，起限流保护作用。
7. 液位检测装置设计
为了检测方便，这里专门设计了液位检测装置如图3-10。该装置为吊瓶的瓶托，瓶托边缘上装有三个等长的绳子用于在支架上挂吊瓶，输液时将吊瓶直接放入瓶托即可，无需调整探头。在距瓶口2～3cm处安装检测探头，发射探头和接收探头正对水平安装在瓶口两侧。该装置大大减少了医护人员的工作。
图3-10 液位检测探头检测示意图
1-红外线发射器；2-调制载波红外线；3-红外线检测器；4-输液液面；
5-输液瓶瓶托；
3.2.1滴速检测电路设计
1. 滴速检测原理
滴速测量，其原理图如图3-11所示。将红外光发射-接收对管固定在茂菲氏管两侧，
红外发光二极管发出红外光，光线透过茂菲氏管照射到光电三极管，光电三极管将接收 到的光信号转换成电信号输出。采用红外对射管，其优点是可以非接触的探测液滴，能很好的满足临床中无菌操作的要求。
图3-11 滴速检测原理图
红外发射管发射的光束经过茂菲氏管的液滴滴落线投射到红外接受管的感光面，在没有液滴滴落时，红外接收管接收到的光照度最大，产生的光生电流也最大；当有液滴滴落时，由于液滴的光学特性，使光束发散，投射到红外接收管上的光照度将下降，从而使光生电流下降，由于不同类型的药液（透明、半透明和不透明）液滴的光学特性不同，形成不同幅度的负脉冲，只要检测红外接收管的输出电流脉冲，就可以探测出有无液滴的通过。光敏器件输出的脉冲信号极小，容易受到外界干扰，需要用电压比较电路对电压进行去干扰并整形为规则的脉冲信号，经放大电路放大后送单片机进行后续处理。
为了防止输液器的漏斗倾斜引起水滴的偏移，导致不正常的检测，可用两三枚红外发射管和一枚红外接收管组成如图3-11所示，将该传感器套在输液器的漏斗上，确保液滴的检测无误。
2.滴速检测电路和液位检测电路一样，见图3-12：
图3-12 滴速检测电路
3.滴速检测探头装置设计
按瓶装输液临床使用实际情况，为便于护士方便、快速地使用，特将探头光学检测系统置入一自行设计弹簧夹中，护士在为患者建立输液系统并挂上输液瓶后，将该弹簧夹夹在需检测的输液瓶瓶颈处即可，瓶装输液检测探头结构见图3-13：
图3-13 滴速检测探头装置
1-载波信号发射器；2-载波信号检测器；3-弹簧夹主支架；4-弹簧夹辅助支架；
5-输液瓶；6-弹簧夹；
3.2.2声光报警电路设计
当输液完成或在输液过程中出现突发事件的时候，需要通过报警提醒医护人员进行相关的处理。在实际的应用系统中，经常将闪光报警和单频音报警结合起来使用，以便更好的引起医护人员的注意。
1.单频音报警电路设计
实现单频音报警的接口电路比较简单，其发音元件通常采用压电蜂鸣器，当在蜂鸣器两引脚上加+3V～+15V直流工作电压时，就能产生3KHz左右的蜂鸣振荡音响。压电式蜂鸣器结构简单、耗电少、更适合于单片机系统的应用。压电式蜂鸣器，约需10mA的驱动电流，可在P1.0口接上一只三极管和电阻组成的驱动电路来驱动，如图3-14：
图 3-14 单频音报警电路
在图中，P1.0接三极管的基极输入端 ，当P1.0输出高电平“1”时，三极管导通，蜂鸣器通电而发音，当P1.0输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发音。
2.闪光报警电路设计
闪光报警是最简单，也是最常用的一种报警方式。单片机应用系统中的闪光报警就是在控制指示灯的程序中加入定时程序，按一定的时间间隔来交替点亮与熄灭指示灯。闪光报警在硬件连接上非常简单，可利用AT89C51的I/O口直接驱动发光二极管实现，如图3-15：
图3-15 闪光报警电路
3.2.5 显示电路设计
1.显示方式选择
显示电路主要完成对输液过程中滴速的实时显示。显示有两种方式：一是LCD显示；二是LED数码管显示。由于LED数码管显示亮度高，显示效果清晰醒目，这里选用LED 数码管进行显示。
数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。7段LED数码管，则在一定形状的绝缘材料上，利用单只LED组合排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示出0-9的数字。图3-16为数码管外形，图3-17为数码管内部标识：
图3-16 数码管外形 图3-17 数码管内部标识
LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。共阳数码管是指将所有发光
二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。见图3-18共阳数码管内部结构：
图3-18共阳数码管内部结构
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。图3-19 为共阴数码管内部结构：
图3-19共阴数码管内部结构
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
（1） 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89C51单片机可用的I/O端口才32个，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。图3-20为数码管静态显示接法：
网络教育学院 《单片机原理及应用》大作业 题目：交通灯控制系统设计 学习中心： XXX 层次： XXX 专业： XXX 年级： XXX 学号： XXX 学生姓名： XXX
交通灯控制系统设计 一、课题背景 由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。 二、交通灯的发展 1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。 1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。 三、交通灯控制系统工作原理 本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体运行，运用了LED数码管显示倒计时以提醒行驶者，更添加了盲人提示音电路，方便视力障碍群体通行，更具人性化。在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。由此，本设计系统以单片机为控制核心，构成最小系统，根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生
网络教育学院《单片机原理及应用》大作业 题目： 学习中心： 层次： 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生姓名：
单片机电子时钟设计 一、引言 单片机技术在计算机中作为独立的分支，有着性价比高、集成度高、体积少、可靠性高、控制功能强大、低功耗、低电压、便于生产、便于携带等特点，越来越广泛的被应用于实际生活中。单片机全称，单片机微型计算机，从应用领域来看，单片机主要用来控制系统运行，所以又称微控制器或嵌入式控制器，单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。 二、时钟的基本原理分析 利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。 为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。 三、时钟设计分析 针对要实现的功能，采用AT89S51单片机进行设计，AT89S51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。 在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。
单片机大作业 物流卓 1.LED闪烁实例 LED闪烁实例中使用51单片机控制8个LED间隔亮灭，形成闪烁效果，在实例中51单片机通过一个延时程序控制P1端口轮流输出高电平和低电平，驱动发光二极管的发光和熄灭。 程序代码使用两个嵌套的for循环语句来控制延时，当到达延时之后使P1输出电平翻转。 下图为电路设计图 以下为控制代码
2．流水数字 流水数字是一个51单片机使用I/O引脚驱动8段数码管，数码管轮流显示“0”~”F”数字或者字符。单位8段共阳数码管的公共端连接到VCC上，数码管的8位数据引脚则连接到P1的八个引脚上，使用1K欧姆的电阻限流，51单片机通过P1引脚将对应字符的字形编码送出供数码管显示。 下图为电路设计图 以下为程序代码
3.多位数字显示 本实例使用51单片机驱动6位数码管显示”123456”6位数字，51单片机用P1给6个8段数码管提供字形编码，而用P2.0~P2.5共6个引脚通过PNP三极管来选通对应的数码管显示。在控制程序中，为了精确的控制延时时间的时间以便造成“扫描”效果，使用Delayms 和Delayus两个函数来控制精确延时。 下图为电路设计图 以下为程序代码
4.轮流加热显示系统 轮流加热显示系统是一个用51单片机控制3个继电器轮流接通，给3个设备加热5s并且使用一位数码管来显示当前加热设备的编号。 51单片机用P2端口通过ULU2803驱动3个工作电压为5V的继电器，用P1口驱动一个数码管用于显示当前接通的继电器的编号。 下图为电路设计图
以下为程序代码
5.定时报警实例 本实例是让51单片机没隔10min控制蜂鸣器报警，51单片机使用P2.7引脚通过一个NPN三极管驱动蜂鸣器，当P2. 7输出高电平时三极管导通，蜂鸣器发声。 51单片机使用P2. 7通过三极管控制蜂鸣器，当输出高电平时三极管导通蜂鸣器发声，使用Delayms函数来进行毫秒级延时，使用Delayus函数来进行微秒级延时，当10min延时到达，蜂鸣器打开100ms 下图为电路设计图 以下为程序代码
单片机原理与应用 学号： 学生所在学院： 学生姓名： 任课教师： 教师所在学院：航空制造工程学院 2014年6月 13y8
基于单片机控制的可调电子数字钟 陈成龙 南昌航空大学航制学院 摘要：单片机是现代电子技术的新兴领域，它的出现极大地推动了电子工业的发展，已成为电子系统设计中最普遍的应用手段。设计单片机应用系统时，在完成硬件系统设计之 后，必须配备相应的应用软件。Proteus软件的应用使单片机可以直接在基于原理图进 行虚拟模拟上，并和μVision共同编程，编译，仿真调试，使单片机学习的学习过程 变得直观形象。 关键词：单片机ProteusμVision仿真调试 1.功能要求 利用89C51单片机内的定时器，设计一台可调数字钟，能通过按键进行时、分、秒的调整，采用8位LED数码管以24小时方式进行显示。 2.硬件电路设计 可调数字钟的硬件电路如图1所示。89C51单片机的P0口通过三态总线收发器74LS245接到8位共阴极LED数码管的数字输入端，单片机的P3作为数码管的数位控制，从P0口输出显示字符段码，从P3口输出循环扫描控制位，利用人眼的视觉暂留功能，达到8位数码管同时显示的效果。单片机的P1.0-P1.2引脚通过三个按钮开关接地，通过判断P1.0-P1.2引脚电平的高低，决定是否进行数字钟的时、分、秒调整。 3.软件程序设计 本设计利用89C51单片机内定时器T0中断来实现数字钟功能，T0定时时间设为50ms，每隔50ms产生一次中断，如果中断20次即到达1秒。程序设计时预先安排时、分、秒内存单元，在中断服务程序中根据中断次数来决定秒单元是否加1，当秒单元到达60时分单元加1，同时秒单元清零，分单元达到60时，时单元加1，同时分单元清零，时单元达到24时，时单元清零，又从头开始计时。可调数字钟的程序流程图如下图2、图3.
西安电子科技大学 单片机大作业 学院：电子工程学院 班级：02121X班 姓名：XXX 学号：0212XXX 指导老师：XXX 温度控制系统设计 一、温度控制系统设计发展历史及意义 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字
温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。 二、DS18B20工作原理 DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 三、系统软件流程图 四、电路原理图 1.DS18B20温度传感器检测电路
单片机应用（案例教学）大作业 提交材料：源程序、原理图、报告、实物。 报告格式见附件1. 计算器设计 实现的功能：整数和小数的加减乘除基本运算 具体要求： 1．1+2*3=7有乘除优先于加减的功能； 2．除法后能显示小数位，若是10/5结果为整数，则不显示小数，显示2，若是10/3时结果显示，尽量精确，显示最多不超出8位； 3．结果若为负数应显示负号。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RP1 RP8 VC C C D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 电子密码锁的设计 1.系统通过4×4的矩阵键盘输入或设定开锁密码。 2.可以通过LCD查看已输入的字符个数[显示为*****] 3.密码可存储，掉电不丢失。
简易电子琴 设计一个电子琴，可演奏3和弦的、音程为三组（?—?）的电子琴。 点阵显示器 设计一个16×16的LED点阵图文显示屏，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰，各点亮度均匀。图形和文字显示有静态、移入和移出等显示方式。 .电子万年历 设计一个万年历，要求功能 （1）能够在液晶显示屏上显示月、日、星期、时、分、秒、当前温度值。 （2）能够通过按键设置时间。 （3）能够通过按键设置温度报警范围，以及报警范围的上下限是否开启。 （4）当当前温度值超出报警范围时，通过蜂鸣器和红绿两个LED灯报警。 出租车计价 1. 基本要求 (1)能手动进行修改单价，对白天和晚上可以设置不同的单价标准；
(2)单价标准的设计要求掉电保护； (3)要求设计等待计时计费功能； (4)数据输出：单价输出、路程输出、总金额输出； (5)按键：启动计时开关、数据显示切换、白天/晚上切换、等待计时、复位等。 (6)传感器采用霍尔传感器A44E。 7 自行车速度里程计的设计 用1602液晶进行显示自行车运行的里程、速度、当前时间，输入信号通过霍尔元件得到。 超声波测距 能实现距离为10-500cm的测量，误差为2-4cm，小于30cm报警。
上海电力学院 《16位单片机应用》大作业 课程名称16位单片机应用 课程编号260717001 院（系）电子与信息工程学院 专业电子科学与技术 任课教师杨芳 班级2013142 姓名DANGDANG 学号 2013000
题目：十六位单片机----密码锁 一、设计目的及要求 运用C语言，MC9S12XS128的知识，对实现密码锁进行软件和硬件的设计和调试，掌握如何使用CodeWarrior来整合各种驱动模块，例如本实验运用到的键盘中断、LCD、PWM以及小灯模块，将这些模块整合在一起再通过算法实现硬件上的运行，达到密码锁的功能。 密码锁主要功能： 利用键盘中断、LCD、小灯、PWM模块，按下按键，在LCD可以显示对应值，并将其与预设密码进行比对。若正确，则LCD显示right，小灯由暗变亮；否则，LCD显示wrong，小灯一直保持流水灯状态，直至输入的密码正确。二、设计内容与实现过程 本次用到了相对还是比较多的模块，主要有SCI串口通信模块，LED显示模块，LCD显示模块，Timer定时器模块和中断模块，主要采用了定时器和中断的方式去控制整个系统的工作，能在超级终端以及LCD上实时显示时分秒的数据，主要是在Timer的样例程序中对当中的一些驱动以及主函数中数据的定义进行一定量的修改，来保证控制功能的实现。 具体功能和实现过程如下： 1、Main 函数 （1）全局变量定义
2、实验采用的模块 ①LCD 显示模块 运行程序后，LCD上会显示“password: r/w: ”,在对应位置还会显示按下的键位对应的定义值。 ②键盘中断模块 按下键位后，键值存入valve，调用KBDef函数，将valve键值转为定义值，存入num数组中。
大连理工大学本科设计报告 题目：基于SPI、I2C总线的模数转换数字显示系统的设计 课程名称：单片机原理及应用实验 学院（系）：电信学部 专业：自动化 班级：电自1102 学号：201155093 学生姓名：邓成米 成绩： 20 年月日
题目： 1 设计要求 使用AD转换芯片TLC549CP对模拟电压进行数字转换，将转换结果处理为3位的十进制数（0—255）并通过ZLC7290B进行显示，并可设置上下限阈值进行超值报警。 2 设计分析及系统方案设计 20H开始的单元：存放N个TLC549CP采集的数据； 40H—47H显示缓冲区； 程序结构为分支结构 4 外围接口模块硬件电路功能描述 （1）AT89C51 ：程序运行，信号处理与输出，进行逻辑运算。 （2）ZLG7290B：数字显示。 （3）TLC549CP：采集模拟量并传输至单片机中。 （4）蜂鸣器：发声报警。 5 主程序中主要变量定义
6 系统软件中各个子程序的功能描述 7 主程序程序流程图
8 程序清单 ;************************************************************************** ;******************************************************************* ;******************************宏定义******************************* ;******************************************************************* SDA BIT P1.0 SCL BIT P1.1 WSLA EQU 070H RSLA EQU 071H DAT BIT P1.3 CLK BIT P1.2 CS BIT P1.4 CUNT EQU 20H SHIFT EQU 05H SH_SEG EQU 50H ;数码管闪烁数据区 SDA_K EQU 55H ;键值存储缓冲区SDA_K_S EQU 65H ;键值字型码存储缓冲区 COUNT_K EQU 62H ;按键输入计数器 MAX EQU 61H ;标志位MAX MIN EQU 60H ;标志位MIN MAX_YZ EQU 63H ;阈值上线 MIN_YZ EQU 64H ;阈值下线 ADDR EQU 20H ;数据缓冲区首地址 DISDA EQU 40H ;源数据块首地址DISCUNT EQU 08H ;写入数据个数 ;******************************************************************* ;******************************启动设置***************************** ;******************************************************************* ORG 8000H LJMP 8100H ORG 8003H LJMP INT_7290 ORG 8100H START: MOV SP,#68H CLR P1.7 LCALL DELAY SETB P1.7 SETB EA SETB EX0 SETB IT0 ;*******定时器初始化******* MOV TMOD,#10H MOV TL1,#33H MOV TH1,#0FEH
须知： 1. 大作业的所有题目都应在PROTEUS 7.5（注意：只能使用7.5版本）仿真环境下运行通过。 2. 要求： （1）在keil IDE(μvision3)中完成应用程序设计、并编译； （2）在PROTEUS 7.5下的ISIS Professional中完成电路设计、调试与仿真通过。 题目31 节日彩灯的制作 设计要求： 用单片机控制P1口上的8个发光二极管进行花样显示，显示规律为（1）8个LED依次左移点亮；（2）8个LED依次右移点亮，然后再依次左移点亮┉┉。 题目32 单片机P1口控制转弯灯实验 设计要求 单片机P1.0上的开关接5V时，右转弯灯闪亮，P1.1上的开关接5V时左转弯灯闪亮。P1.0、P1.1 开关同时接5V或接地时，转弯灯均不闪亮。 题目33 单片机P1口实现的顺序控制 设计要求 在工业生产中，象注塑机工艺过程大致按“合模→注射→延时→开模→产伸→产退”顺序动作，用单片机的I/O来控制最易实现。 单片机的P1.0~P1.6控制注塑机的七道工序，七道工序用模拟控制七只发光二极管的点亮来模拟，低电平有效，设定每道工序时间转换为延时。P3.4（输入）接工作启动开关，高电平动作。P3.3为外部故障输入模拟开关，低电平为故障报警，P1.7为报警声音输出，设定6道工序只有一位输出，第七道工序3位有输出（P1.6、P1.5、P1.4点亮发光二极管）。
题目34 单片机通过82C55控制交通灯 设计要求 用82C55作输出口，控制12个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。 82C55的PA0~PA7、 PB0~PB3接发光二极管L15~L13、L11~L9、L7~L5、L3~L1。 执行程序，初始态为四个路口的红灯全亮之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西路口方向通车，延时一段时间后东西路口的绿灯熄灭，黄灯开始闪烁，闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北路口方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯熄灭，黄灯开始闪烁，闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，之后重复以上过程。 题目35 电话拨号键的LCD显示 设计要求 设计一个单片机监控的电话拨号键盘，将电话键盘中拨出的某一电话号码，显示在LCD显示屏上。电话键盘共有12个键，除了“0”～“9”10个数字键外，还有“*”键用于实现退格功能，即清除输入的号码；“#”键用于清除显示屏上所有的数字显示。还要求每按下一个键要发出声响，以表示按下该键。 题目36 发光二极管的从左到右的流水点亮 设计要求 8个发光二极管LED0～LED7经限流电阻分别接至P1口的P1.0～P1.7引脚上，阳极共同接高电平。编程来实现发光二极管的从左到右的流水点亮，即按照LED0→LED1→┉→LED7的顺序，每次点亮一个发光二极管，延时一段时间后熄灭这个发光二极管，然后点亮下一个发光二极管，重复循环。 题目37 左右来回循环的流水灯 设计要求 8个发光二极管LED0～LED7经限流电阻分别接至P1口的P1.0～P1.7引脚上，阳极共同接高电平。编程实现制作左右来回循环的节日彩灯，显示规律如下图所示。
《单片机技术》课程期末考查大作业 2009-2010学年第2学期 本大作业要求学生根据题目的设计要求撰写单片机系统设计方案一篇。指导教师将根据方案质量评定成绩，不要求制作实物。具体要求如下： 1、选题 每位学生应下列18个题目中选择一题作为自己的设计题目（题目具体要求和难度系数见附录1），要求以班级为单位进行选题，每班每题最多允许三名同学同时选择。 2、设计方案内容 撰写设计方案应包含：题设要求分析、系统设计框图、各模块功能描述和技术指标分析、各模块拟使用的电路原理图、电路原理图参数计算、单片机软件流程图。 撰写设计方案格式请参见附录2。 撰写过程中可以查阅各种书籍及网上资料，但要求电路图、框图、流程图均自行绘制。 3、成绩评定标准 总分＝设计方案得分＋难度系数×20 其中，“设计方案得分”满分为80分 ?题设要求分析............................... 10分 ?系统设计框图............................... 10分 ?各模块功能描述和技术指标分析............... 10分 ?各模块拟使用的电路原理图................... 10分 ?电路原理图参数计算......................... 10分（ 0分） ?单片机软件流程图........................... 10分（20分） ?其他原理及说明性文字....................... 10分 ?文档排版格式............................... 10分
1．简易信号发生器设计 一、任务： 设计并制作一个数字式波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、锯齿波。二、基本要求（难度系数0.6）： （1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能； （2）方波、锯齿波、正弦波输出波形的频率范围为100Hz～1kHz； （3）方波、锯齿波频率可调，频率步进间隔50Hz； （4）数码管具有显示输出波形类型和频率的功能。 三、发挥部分： （1）输出波形幅度范围0～5V（峰峰值），连续可调；（+0.1） 或：输出波形幅度范围0～5V（峰峰值），数控可调；（+0.2） （2）实现正弦波频率数控可调，步进间隔50Hz。（如果使用DDS芯片，要求频率范围100Hz～20KHz）（+0.2） 2．数字闹钟设计 一、任务： 设计一个由按键、数码管、蜂鸣器、单片机构成的数字闹钟 二、基本要求（难度系数0.6）： （1）数码管正确显示时、分、秒； （2）可以切换12小时制和24小时制 （3）可以设置当前时间 （4）具有闹铃功能，闹铃时刻可以设置。 三、发挥部分： （1）具有整点报时功能（+0.1） （2）具有重复闹铃功能，重复间隔可以设置（+0.1） 3．基于DS1302的数字钟 一、任务 设计一个由按键、数码管、DS1302、单片机构成的数字钟 二、基本要求（难度系数0.6）： （1）数码管可以正确显示时、分、秒、日、月、年； （2）可以切换12小时制和24小时制； （3）可以设置当前时间。 三、发挥部分： （1）增加其他实用功能，除闹铃功能以外。（每项实用功能+0.1，上限+0.2） 4．程控直流电压源设计 一、任务 设计并制作数控直流电压源。（提供±30V直流电源） 二、基本要求（难度系数0.7）： （1）输出电压范围0～10V，纹波不大于20mV，精度2%； （2）额定电流0.5A； （2）输出电压值由数码管显示； （3）数控调节电压值，调整分辨率0.1V。
课程设计报告 题目：基于单片机的公交车 嘀声提醒及文字显示系统 学生姓名：刘亚楠 学生学号： 1214040118 系别：电气信息工程学院 专业：电子信息科学与技术 届别： 12级电技<1>班 指导教师：朱士永
课程设计题目：基于单片机的公交车嘀声提醒及文字 显示系统 学生：刘亚楠 指导教师：朱士永 电气信息工程学院电子信息科学与技术专业 摘要 这个设计主要是为了方便提醒乘客到站，并且使乘客知晓本站及下站名称，以做好下车准备。本设计主要运用到了单片机AT89C51及LCD文字液晶显示，有到站按下键“嘀”声提醒和液晶显示本站及下站名称的功能。此设计可以防止出现乘客下错站的现象，避免给乘客造成时间金钱上的损失，同时也是对乘客个人利益的保护。 关键词：单片机、蜂鸣器、LCD液晶显示、键盘
目录 摘要.................................................... I 1、课题设计的背景 (2) 2、课题设计方案制定 (4) 2.1 课题设计的原理 (4) 2.2 课题设计的技术方案 (7) 3、课题设计方案实施 (8) 3.1 主控单元模块功能 (8) 3.2 液晶显示单元模块 (9) 3.2.1 LCD与LED的比较 (9) 3.2.2 液晶模块LCD的功能介绍及电路设计 (9) 3.2.3 按键模块的功能介绍 (12) 4、课题设计的仿真 (15) 4.1 仿真软件介绍 (15) 4.1.1 Proteus仿真软件介绍 (15) 4.1.2 Keil仿真软件介绍 (16) 4.2 课题设计仿真实现 (18) 4.3 软件调试 (22) 5、总结及体会 (23) 6、参考文献 (24)
《单片机》 论文题目：电子实时时钟/万年日历系统专业: 学生姓名: 提交日期 : 2009 年 12 月 14 日
单片机实验报告 一．实验目的： 课程标志性内容的设计理解和综合运用，鼓励独立性设计和功能扩展的 创新实践。 二．功能要求： 1．基本要求： (1) 显示准确的北京时间（时、分、秒），可用24小时制式； (2) 随时可以调校时间。 (3) 增加公历日期显示功能（年、月、日），年号只显示最后两位； (4) 随时可以调校年、月、日； (5) 允许通过转换功能键转换显示时间或日期。 2．发挥部分： (1) 减少按键个数 三．方案考虑： 1．硬件方案 （1）显示器采用6位LED数码管（共阳），可分别显示时间或日期； （2）显示器的驱动采用动态扫描电路形式，以达到简化电路的目的。 但要注意所需的驱动电流比静态驱动时要大，因此要增加驱动电路。 可采用74LS244或者晶体管； （3）使用五个按键，分别控制模式、调整、复位。 2．软件方案 设计思路： a．“时钟”准时间由单片机内部的定时中断提供，定时时间是“秒”的整除数，长短适宜。最长不超过16位定时器的最长定时时间；最短不少于 中断服务程序的执行时间。通常基准时间越短，越有利于提高时钟的运 行精确度。我们的实验定时10mS。 b．用一个计数器（例如用片内RAM的41H单元）对定时中断的次数进行计数，从而可以实现“秒”定时，同理可以实现“分”定时和“时”定时，甚至于“日”、“月”、“年”定时。 c．LED数码管显示器采用“动态扫描驱动”时要注意：驱动信号的维持时间必须大于“起辉时间”（电流大起辉时间短），而驱动信号的间歇时间 必须小于“余辉时间”（电流大余辉时间长），但驱动电流大小受硬件电 路能力和LED数码管极限功耗的制约。
【大连理工2020春季大作业】 网络教育学院《单片机原理及应用》大作业 题目： 学习中心： 层次： 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生姓名：
大工20春《单片机原理及应用》大作业具体要求： 1 作业内容 从以下五个题目中任选其一作答。 2 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。 3. 作业提交 学生需要以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业，点“上交”即可。如下图所示。 4.注意事项 请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！
题目一：单片机电子时钟设计 准则：设计一个基于51单片机或STM单片机的电子时钟，并且能够实现时分 秒的显示和调节 撰写要求：（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功 能分配、核心器件的选型等； （2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等； （3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件 开发流程； （4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。 题目二：基于单片机的音频播放器设计 准则：设计一个基于51单片机或STM单片机的音频播放器。 撰写要求：（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功 能分配、核心器件的选型等； （2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等； （3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件 开发流程； （4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。 题目三：基于单片机的温度采集系统设计 准则：设计一个基于51单片机或STM单片机的温度采集系统，测量的温度分 辨率为0.5℃。 撰写要求：（1）首先介绍课题背景，包括温度采集系统的发展、应用情况等，并进 行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型 等； （2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等； （3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件 开发流程；
JIU JIANG UNIVERSITY 《单片机原理与应用》大作业 题目基于AT89S52单片机的交通灯控制系统设计 院系信息科学与技术学院 专业计算机应用技术 姓名贺云云 班级学号 B123101 指导教师严青 二○一三年十二月
目录 1.1 课题研究背景与意义 (1) 1.2 课题设计内容 (1) 2系统设计 (2) 2.1设计方案论证 (2) 2.２系统硬件设计 (2) 2.2.1控制模块 (2) 2.2.2通行灯显示模块 (3) 2.2.3时间显示模块 (4) 2.2.4电源电路模块 (4) 2.2.5硬件电路中器件选择 (5) 2.3 系统软件的设计 (9) 2.3.1主程序 (9) 2.3.2定时中断服务程序 (9) 2.3.3特种车中断服务程序 (11) 3.1硬件调试 ................................. 错误！未定义书签。 3.1.1静态检查 ............................... 错误！未定义书签。 3.1.2通电检查 ............................... 错误！未定义书签。 3.2软件调试及软硬件联调 ..................... 错误！未定义书签。 4结束语 (21) 心得体会 (23)
基于单片机的交通灯控制系统设计 1 概述 1.1 课题研究背景与意义 随着经济的增长和人口的增加，人们生活方式不断变化，人们对交通的需求不断增加。城市中交通拥挤、堵塞现象日趋严重，由此造成巨大的经济与时间损失。资料显示，对日本东京268个主要交叉路口的调查估计表明：每年在交叉路口的时间延误，折成经济报失为20亿美元；而在我国北京市，当早晚交通高峰时，交叉路口处的排队长度竟达1000多米，有的阻车车队从一个交叉路口延伸到另一个交叉路口，这时一辆车为通过一交叉路口，往往需要半个小时以上，时间损失相当可观。 我国是一个历史悠久、人口众多的国家，城市数量随着社会的发展不断增多。随着城市化进程的大大加快，诱发的交通需求急剧增长，供需矛盾不断激化，严重的交通问题也随之而来。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊，这一切要归功于城市交通控制系统中的交通灯控制系统。交通灯控制系统对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果，使城市交通得以有效管理。 交通灯可以采用PLC、单片机等控制方法。利用单片机实现对交通信号灯的实时控制，只要采用一块单片机，加上简单的接口与驱动放大电路，即可实现，具有成本低，可靠性高的特点。 1.2 课题设计内容 本课题对基于单片机的交通灯控制系统进行设计。以MCS-51系列单片机为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，用于十字路口的车辆及行人的交通管理。东西南北四个路口具有左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯，并分别用计时器显示路口通行转换剩余时间，在特种车辆如119、120通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。 设计交通灯控制系统硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进 1
《单片机原理及开发》大作业 设计题目：基于单片机的可演奏电子琴 设计 系别： 专业： 年级： 学号： 学生姓名： 评阅人： 提交时间：年月日 评阅时间：年月日
一、系统功能 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89c51单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 本系统设计制作一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计。 （1）键盘矩阵识别。即矩阵扫描，显示当前按键。 （2）不同频率音符播放。可以通过按键控制16种发音。 二、硬件设计 本系统由键盘矩阵、LED显示管、扬声器这几个部分组成，LED显示管显示当前按键，扬声器发出对应音符。硬件总体设计图如下： LED显示模块如图所示，利用AT89c51单片机的P0端口的P0.0－P0.7连接到一个七段数码管的a－h的笔段上，数码管的公共端接电源。 矩阵扫描显示当前按键模块如下：
矩阵扫描扬声器发出对应音符模块如下： 矩阵键盘模块如下： 三、软件设计 本系统的软件总的流程图如下：
系统总程序: #include