电子装备设计课程设计--点滴速度及液面控制设计

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1、 电子装备设计 课程设计报告课程设计报告 学校学院：学校学院： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导老师：指导老师： 年 月 日 点滴速度及液面控制设计点滴速度及液面控制设计 液体点滴速度检测液体点滴速度检测 利用光透射原理。使用红外对管实现对液体点滴速度的检测。当利用光的反 射原理。使用反射式红外光电传感器检测。红外发光二极管垂直于漏斗壁发送红 外光，红外接收管依据接收到的红外光信号的强弱产生脉冲信号，先通过放大电 路的处理再通过电压比较电路的处理就可以得到单片机可以处理的脉冲信号。 实 现原理框图如图.其中整形电路包括放大电路和比较电路。 光反射原理检测电路 输液瓶液

2、面检测输液瓶液面检测 通过软件设置完全可以通过检测点滴速度来产生报警信号， 因此可以去掉液面检测电路 而完全由液体点滴速度检测电路代替。 这样就不需要硬件的储液瓶液面检测电路， 而由软件 控制。 键盘方案键盘方案 采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影 响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O口数目较多， 优点为电路设计简单，且编程极其容易。 显示方案显示方案 采用三位LED七段数码管显示点滴数目。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、 耐老化，对外界环境要求较低。同时数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源

3、占用较少。 电动机系统方案电动机系统方案 采用单电机控制系统，系统的执行机构是电机，用电机控制储液瓶的高度， 点滴测速传感器测点滴水速，传给从单片机处理输出。单片机根据储液瓶内液面 的高度 H1，滴斗内液面的高度 H2，利用经验公式或是实测关系计算出储液瓶应 发送 接收 前置电路 整 形 - - 单片机 脉冲信 号产生 在的高度。用直流电机控制液瓶上升或下降的高度。这个方案避开了因为点滴速 度不准确，测试点滴水速很长的时间开销的问题。所以控制起来的反应相对比较 快。但存在电机是不是能测准控制长度，传感器能不能测准高度的问题。 点滴速度控制方案点滴速度控制方案 采用单片机和可编程逻辑器件控制输液

4、软管的松紧来控制点滴速度。 改变塑料点滴管的 形状以控制液体的流速。这样的方法虽然直观,但存在很多的缺点。首先由于对管壁施压改 变其形状,其所施加的压力与流量改变的关系非线性,这给流量控制带来了难度。其次由于滴 管是由塑料制成,在长时间受压后松开并不能使塑料滴液管完全恢复原形,控制装置无法保证 理想的控制效果。此外,要完成滴速夹的制作有一定的困难。即使此方案有很多缺点，但以 其结构小巧，可移动性强，电机要求低，机械设备简洁的优点。 基本系统框图基本系统框图 根据题目要求系统可以分为以下几个模块：点滴速度测量模块，储液液面检 测模块，键盘显示模块，电机系统控制（点滴速度控制）模块。 系统基本框图

5、 点滴速度测量 单 片 机 储液液面检测 点滴速度控制 控制电路 电机控制 键盘显示 显 示 单 片 机 系 统 键盘 电机 储 液 瓶 测量点滴速度 高度 H1，H2 系统的硬件设计与实现系统的硬件设计与实现 系统硬件的基系统硬件的基本组成部分本组成部分 传感器检测部分： 系统利用红外对管发射接收即光电传感器将检测到的信号 转化为控制器可以辨别的电信号。传感器检测电路包括 2 个单元电路：点滴速度 测量电路、储液检测电路。 控制部分：系统中控制器件根据有传感器变换输出的电信号进行逻辑判断， 控制点滴的速度及数码管的显示，完成了点滴装置的自动检测、自动调速、数码 显示及报警功能等各项任务。控制

6、部分主要包括 3 个电路：单片机控制电路、电 动机的驱动电路、数码管的动态显示电路。 液体点滴速度检测电路液体点滴速度检测电路 液体点滴速度检测是整个系统的重要组成部分， 检测精度是衡量系统精确性 的一个最重要指标。将滴管放置在检测用槽形光耦的中间，在检测过程中，液滴 呈近椭圆状向下加速运动并通过槽型光耦。由于液滴的表面是曲面，上半部与下 半部将光线两次折射，使接收端接收不到光，仅在液滴中部光线可以直射穿过， 产生这样的波形是不稳定的，干扰较大，系统采用了定时器 NE555 接成单稳态 触发器，将输出脉冲波形整形后再输入单片机。因为系统滴速范围为 60-80 滴/ 分，以最快要求来算，每分 80 滴，两滴之间的最小间隔时间为 0.75s，所设计 的单稳态触发器就应该使得暂稳态的时间小于 0.75s。 取 R=400K,C=1uF,则暂稳 态的时间为 T=1.1RC=0.44s， 可以有效的避免两个液滴之间的干扰。 当没有液滴 滴落时， 通过传感器的光照强度最大， 产生的