智能液體點滴監控系統的設計

2.6 串口通信電路
數據通信采用三線制，將單片機與PC串口的3個引腳（RXD、TXD、GND）分別連在一起，即將PC和單片機的發送數據線TXD與接收數據線RXD交叉連接，兩者的地線GND直接相連，而其他信號線如握手信號線均不用，采用軟件握手的方式，這樣既可以實現預定的任務，又可以簡化電路設計。
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交叉連接時必須進行電平轉換，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
　本系統因涉及步進電機及數碼管的驅動控制，所以需要使用2個定時器，而串口通信又需要使用定時器或獨立波特率發生器，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的單時鐘/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滴之間的間隙時間。如60滴/min時，周期為1 s。通過采集幾個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，軟件在18 ms時間內只默認采集了一個下降沿，即將另一個上升沿屏蔽掉，這樣軟件就能將異常波形轉換成正常波形進行處理[4]。

本系統采用上位機實現一對多的控制，護士可以通過PC機設置液滴的速度。系統不僅控制精確，可以直觀地顯示液滴的速度、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行報警，并能自動切斷輸液通路，克服了目前市場上輸液裝置的不足。
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]. 廈門大學學報，2001(2)：34-35.
[2] 惠仇.手把手教你學51單片機[M].北京：電子工業出版社，314-316.
[3] 李云勝.基于VC的液體點滴實時監控系統的設計[J].計算機應用，2003(Z2)：457-458.
[4] 王紫婷，王瑞峰，嚴天峰.智能液體點滴速度監控儀[J].自動化與儀器儀表,2004(5):48-49.