发布时间 : 星期日 文章静脉输液监控及无线数据传输系统 毕业设计论文更新完毕开始阅读
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方案二：采用超声回波检测技术，利用超声波在不同物质、不同密度内传播速度不同的原理，通过检测超声波发射后的回波时间的变化实现对液面的检测。
方案三：利用光电检测的原理进行液面检测。采用红外对管的组合，把红外发射管和接收管分别正对着垂直置于茂菲氏管的两??
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液面的检测。
综合上述方案，方案一能有效的实现对液面的检测，但器件成本较高，外围电路也较为复杂；方案二中由于超声波探测
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同时成本低、电路简单，且受可见光影响小，稳定性好。因此选择方案三作为液面检测方案。
2.3.4 数据显示方案
方案一：采用液晶显示模块进行数据显示。 方案二：采用数码管进行数据显示。
综合上述方案，由于系统只需要进行相关数据及参数的显示，采用液晶显示模块成本较高，而且不利于系统的轻型化设计，因此选择方案二为数据显示方案。
2.3.5 数据输入方案
方案一：采用矩阵式键盘进行数据输入。 方案二：采用独立式按键电路进行数据输入。
综合上述方案，方案一中当电路需要较多按键进行数据输入时，可有效降低占用单片机的I/O口数目，但软件控制较为复杂；方案二中每个按键单独占有一根I/O接口线，每I/O口之间的工作状态互不影响，电路设计较为简单，软件控制容易。由于系统资源有限，I/O口的使用较为紧张，因此选择方案一作为数据输入方案。
2.3.6 串行通信方案
方案一：采用无线模块?? 据的无线传输 方案二：采用无线模块?? 无线传输
综合上述方案，两者均可通过单片机对其的控制实现与主机之间的数据传输。方案一的NRF2401模块的方式设置比较麻烦，易出错。同时，其传输距离较近，抗干扰性能比较
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差，容易产生误码；方案二的STR-30模块采用GFSK的调频方式，具有极高的抗干扰能力，进行智能数据控制时无需编制多余的程序，同时其数据传输速率高、可靠性高、故障率低、性价比高。因此选择方案二作为串行通信方案。
2.4 系统设计原则
为了满足系统实现高性能与高性价比的要求，系统设计需遵循以下原则：
（1）采用低功耗硬件电路设计及微控制器芯片，为输液监控提供平台支持，并能根据需要对系统进行功能扩展。
（2）信号采集部分尽量采用中断方式进行信号处理，有利于提高系统信号处理的效率与稳定性。
（3）系统要具有良好的人机交互界面，方便医护人员的操作。
（4）由于系统的使用环境的特殊性，系统要求具有很高的稳定性与可靠性，因此系统设计时要尽量提高系统的抗干扰能力。
（5）尽量实现系统的轻型化，采用高性价比的系统方案。
2.5本章小结
本章对系统做了简单的介绍，介绍了系统的功能、结构，并对系统主体方案的设计进行了探讨与选择。
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第3章 系统硬件设计
3.1 系统硬件设计原则
作为针对监控病人生理体征的产品，为使系统得以更好地推广，系统硬件设计应遵循以下原则：安全可靠、足够的抗干扰能力、经济合理、易用性。
3.2 系统硬件电路设计
3.2.1 液滴检测电路设计
液滴检测电路是系统设计的重要部分，能否准确地检测液滴是计算已输液体体积、剩余体积、输液速度等参数的关键，也是系统性能与可靠性的主要参考标准。
本系统采用光电检测技术实现对液滴的测量[3]。如图3-1所示液滴检测示意图中，红外激光管发射的光线透过茂菲氏管投射到光敏三极管的感光面上，在没有液滴滴落时，光敏三极管接收到的光照度最大，产生的光生电流也最大，此时光敏三极管信号输出端电压为低电平；当有液??
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输出端电压信号的变化可实现对液滴的检测。
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图3-1 液滴检测示意图
本系统液滴检测电路如图3-2所示，电路中点解电容C1起到隔直通交的作用，当系统中没有液滴经过时，光敏三极管信号输出端输出恒为高电平的直流信号，由于电容C1对直流信号的阻隔作用，导致运算放大器的正输入端没有信号输入，经过电压比较器进行电压比较后，此时OUT1端输出恒为+5V的电平信号；当有液滴经过时，光敏三极管信号输出端输出低电平的直流信号，由于液滴经过的过程中信号输出端信号的变化相当于脉冲信号的产生，电容C1对交流信号的导通作用使得此脉冲信号能安全的进入运算放大器U1进行高增益、低噪声放大，此时放大器输出端输出信号的信号已足够强。U2为电压比较器，其负输入端由电??
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可实现对液滴信号的准确检测。
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+5V+5V2C3C2R6R4R3R58+5VR1R2C1+5V7R8R92+5VR1731651LM35846OUT11R16Q1R77LM33912D1D2R15+5V 图3-2 系统液滴检测电路图
本电路中，为了提高系统液滴检测的灵敏度，务必尽量使光敏三极管信号输出端电压信号的变化达到最大化，即??R?R2RD2D2?UCC?达到最大，电路中R2应选用阻值为5.1K?
的电阻；通过检测知道，液滴经过时输入到运算放大器正输入端的为电平1.1V左右的脉冲信号，为了使放大器工作在线性放大区域，同时可使放大器输入端接收到的微弱信号得到足够的放大，电路中R4和R6应选用阻值分别为30K?、100K?的电阻，此时电路中信号放大部分的放大倍数为??RR64由于电容C1和C2涉及到电路的隔直通交性能，?3.3倍；
电容性能的好坏直接影响电路检测的稳定性与可靠性，因此应使用漏电压较少、寿命长、稳定性高的电容，本电路中电容C1、C2分别选用容值为100?F和22?F的钽电容。同时系统可通过提高电压比较器的基准电压
R8?UCC来增强其抗干扰能力，电路中R9为?R8R9100K?，R8为15K?，它们构成的基准电压为UREF?R8?UCC?0.6 V。 ?R8R9同时，为了提高模块的抗干扰能力，系统采用黑色遮蔽体将光敏三极管包住，有效的减少了外围可见光对液滴检测的影响。
3.2.2 液面检测电路设计
本系统采用红外检测技术对液面进行检测[4],[7]。如图3-3所示，红外发光二极管发出红外光，光线透过液体与茂菲氏管照射到红外接收管的感光面上，接收管将接收到的光信号转换成电流输出。
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