基于89C51的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　4.2． 液面檢測(cè)報(bào)警方案

　　由發(fā)光二級(jí)管和光電三級(jí)管組成的光電傳感器。發(fā)光二級(jí)管和光電三級(jí)管分別固定在警戒位置的兩側(cè)，保證發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光和接收的三級(jí)管水平，光電三級(jí)管可以接收到發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光。當(dāng)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(jí)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(jí)管發(fā)出的低電平作為報(bào)警信號(hào)送給單片機(jī)。

　　4.3． 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案

　　方案一： 直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于：可以自鎖，且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)，在12V的電壓下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，能很容易的拖住的輸液瓶，使其停穩(wěn)在相應(yīng)的位置上。這種優(yōu)點(diǎn)對(duì)于調(diào)節(jié)滴液瓶的高度比有利。但是直流電機(jī)不可避免地使電動(dòng)機(jī)的起停產(chǎn)生延時(shí)。這樣的拖動(dòng)對(duì)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。控制電路采用慢速繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)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(duì)電機(jī)進(jìn)行的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整。電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)。

　　方案二： 4 相8 拍步進(jìn)電機(jī)。向步進(jìn)電機(jī)每發(fā)一個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)0.9 度（步進(jìn)度為0.9 度/Step）。這樣的性能對(duì)于精確控制十分有利。但是步進(jìn)電機(jī)也存在明顯的不足：不能自鎖，負(fù)載能力不如直流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電流較大，運(yùn)行時(shí)容易失步。電機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，由于拖動(dòng)的是象輸液瓶這樣較重的負(fù)載而不能停穩(wěn)，導(dǎo)致滴液瓶高度上的變化。

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

　　4.4． 數(shù)字顯示方案

　　采用字符式LCD(Liquid Crystal Display)顯示[3]?？梢杂脭?shù)字、部分符號(hào)和英文顯示較為清晰的提示，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，且對(duì)于本系統(tǒng)的點(diǎn)滴速度的動(dòng)態(tài)顯示，足以滿足要求。

　　4.5． 滴速調(diào)節(jié)按鈕設(shè)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(shè)定之前首先要按下“Ctrl”按鈕，輸出高電平給單片機(jī)的P0.5，說(shuō)明設(shè)定開(kāi)始。之后若按下按鈕“++”，輸出高電平給單片機(jī)的P0.6；若按下按鈕“--”，輸出高電平給單片機(jī)的P0.7。退出設(shè)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(duì)單片機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。

　　4.6． 系統(tǒng)報(bào)警

　　聲光報(bào)警。一旦接收到報(bào)警信號(hào)，立即啟動(dòng)鳥(niǎo)叫門鈴報(bào)警電路

　　5. 軟件設(shè)計(jì)

　　5.1． 單片機(jī)部分

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)采用89C51 處理器，是整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心。主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)設(shè)定速度并顯示；現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)滴的脈沖讀入和現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)滴速度的檢測(cè)和顯示；接收液面檢測(cè)的報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

　　5.2． 點(diǎn)滴速度的測(cè)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(cè)量，得到的速度值轉(zhuǎn)換成 以1 分鐘為單位的要求的速度（滴/分）。考慮此方案是由于設(shè)計(jì)要求在3 分鐘之內(nèi)調(diào)整到設(shè)定速度，若直接采用（滴/分）作為單位，就沒(méi)有足夠的調(diào)整時(shí)間，而且以15 秒為單位的速度不會(huì)變化太大，對(duì)于電機(jī)的控制來(lái)說(shuō)，更為平穩(wěn)。

　　方案二：測(cè)連續(xù)兩滴液滴的下落時(shí)間間隔t，再轉(zhuǎn)化成每分鐘的點(diǎn)滴數(shù)。由于每?jī)傻我旱蔚南侣鋾r(shí)間間隔會(huì)有所偏差，導(dǎo)致最終轉(zhuǎn)換的結(jié)果會(huì)有所誤差，故不采用。

　　5.3． 軟件流程圖

　　A. 轉(zhuǎn)速控制流程圖

圖3 直流電機(jī)控制流程圖