2、设计方案
　　 本系统由AT89S52单片机作为点滴控制系统的控制核心，分为主从机，本系统由电机控制模块，速度检测模块，无线模块，MAX232通信模块，电源模块，显示模块，比较模块，声光报警模块等几部分。
　　 速度：通过PC上位机设置由MAX232模块送给主机，再由主机通过无线模块发给所要设定的模块或者通过各分机上的按键控制。
　　 报警：当检测到液面低于最小值时，立即报警。并通过无线发给主机。总体方案设计框图如图2-1所示：
　　图2-1 系统设计图
　　 2.1点滴速度检测
　　 采用发光二极管和红外接收二极管组成光电传感器，利用LM358做为比较器，接收二极管接收到的信号与设定好的基准电压进行比较，如果有信号输出低电平，如果没有信号就会输出高电平。电路如图2-2所示。
　　图2-2 速度检测电路
　　 2.2 报警电路设计
　　 本设计采用蜂鸣器组成的报警电路。如图2-3所示。
　　 图2-3 报警电路
　　 2.3 串口通信
　　 AT89S52单片机通过串行口直接接收PC机传送来的串行数据，然后把接收到的数据存入数据存储器。PC机与单片机的接口如图2-4所示。
　　图2-4 串口通信电路
　　 2.4 显示驱动电路
　　 本系统采用74ls48作为驱动电路，74ls48是驱动共阴数码的专用芯片。数码管显示驱动电路如图2-5所示。
　　图2-5 驱动电路
　　 2.5电机驱动电路
　　 本系统采用ucn5804作为驱动步进电机的芯片，驱动双极性四相步进电机，以四相八拍的控制方式工作,按A-AB-B-BC-C-CD-D-DA次序通电给脉冲为正转，按-DC-C-CB-B-B A-A-AD次序通电给脉冲为反转。驱动电路图如图2-6所示。
　　图2-6 电机驱动电路
　　3、点滴速度控制原理
　　 该系统通过改变液体瓶与地面的高度，即重力势能的变化来改变点滴速度，高度通过步进电机控制装置来调节。为实现对输液速度的控制，可以利用步进电机接收来自AT89S52的数字脉冲信号，得到一个反馈量，输出一定频率的脉冲信号控制电机正转或反转，步进电机旋转通过机械连接机械带动执行机构，将旋转运动变为直线运动，这样随着电机的旋转就可使液瓶升高或下降，从而改变点滴速度。将检测到的速度与设定的速度之差作为反馈量来进一步控制步进电机的转动方向和步距，从而形成闭环控制系统以达到控制输液速度的目的。
　　4、PID控制
　　常规PID控制器已被广泛应用于工业过程控制，并取得了较好的控制效果，而且通过调节PID控制器的比例系数KP、积分作用系数KI和微分作用系数KD，可使其适用于各种不同的对象，成为一种较为通用放入控制器，但由于常规的PID控制器不具有在线调整参数KP、KI 和KD的功能，导致其不能满足同偏差e和偏差变化率ec对PID参数放入调整要求，从而影响了控制效果的进一步提高。为此，采用在线自调整PID参数的智能模糊控制系统，它是在常规PID控制器的基础上，采用模糊推理思想，根据不同的|e|（偏差绝对值）和|ec|（偏差变化率绝对值），对PID参数KP、KI和KD进行在线自调整的智能模糊控制系统。
　　 模糊控制有多种方法，本系统采用查表法，模糊决策表放在AT89S52的存储器中，为达到精确无振荡控制，当温度偏差|e|≤E时转入自适应模糊PID控制，在系统实现时，可利用直觉和经验来制定模糊控制规则，根据调试结果修正模糊控制规则。
　　 系统采用二输入三输出模糊控制器。设模糊变量为：输入量：|e|为液体速度误差绝对值，|Δe|为液体速度误差变化率绝对值；输出量：KP、KI、KD。
　　通常，数字式PID控制器可以用以下函数表示：
　　 （1-1）
　　 输入信号的模糊量化。输入信号的模糊量化是把输入给模糊控制器的精确量转化为控制规则所需要的模糊量，首先将输入偏差和输入偏差变化率以及输出控制量全部规范化，即利用公式 将在区间（a，b）内变化的量x转化为在区间（-6,6）内变化的量y。设偏差|e|的语言变量为E，其相应的模糊子集为Ai（i=1，2，3，4），域为X，划分为7个等级；又设偏差变化|ec|的语言变量为Ec，其相应的模糊子集为Bj（j=1，2，3，4），域为X，划分为7个等级；输出控制量Kp、Ki、Kd的语言变化量均为U, 其相应的模糊子集为Ck（k=1，2，3，4），域为X，划分为7个等级。我们设定E、Ec、U的域均为【0,1,2,3,4,5,6】。他们对应的模糊子集均为{ZE（零），PS（正小），PM（正中）,PB(正大)}。隶属函数采用三角形隶属函数。
　　|e|、|ec|的隶属函数
　　5、软件设计
　　 将光电传感器检测到的滴速存入相应的存储单元。模糊化子程序将点滴速度按模糊控制要求进行处理，得出液体点滴误差和误差变化率，为模糊推理做准备。模糊推理子程序采用查表法，模糊决策表存放在单片机的存储器中，它是一张二维表，由E和Ec可查表得出控制量Kp、Ki、Kd，进而求出控制量。由控制量U来驱动步进电机停、转和控制方向，从而利用电机的正反转通过机械连接机构控制执行机构，达到稳定控制点滴速度在设定值的要求。
　　6、结论
　　 本课题采用电机控制液面高度，利用压强的变化来改变点滴管内的点滴速度的系统，再加上主站远程监控，能够有效降低医护工作者的压力。本系统可以以极少的成本与设备占用空间实现，另外，如果增加以太网接口，则可使本系统完全满足大型医院的需要。
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