輸液泵的設計【電控制】計算書【全套cad圖紙+word說明書】

1、<p><b>　　寧學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計(論文)</b></p><p>　　輸液泵的設計【電控制】</p><p><b>　　年月日</b></p><p><b>　　摘要</b></p>&l

2、t;p>　　輸液泵用于醫(yī)療，注塑行業(yè)，由注射器、控制系統(tǒng)和管道輸送裝置，根據(jù)生產(chǎn)任務，根據(jù)實際情況的變化和生產(chǎn)環(huán)境和調整，適用于醫(yī)療服務高端精密塑料件的生產(chǎn)。但在實際生產(chǎn)中是一個很好的解決無流量脈動，剛性和泵設計適應現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。輸液泵按結構。</p><p>　　輸液泵的特點是穩(wěn)定的流量、壓力脈動小、自吸能力，噪音低，效率高，運行可靠，使用壽命長等優(yōu)點；其顯著的是傳輸介質，無渦流粘度不平均敏感，可用于輸

3、送高粘度介質。</p><p>　　本設計是根據(jù)設計參數(shù)對輸液泵的設計，結構設計，主要包括齒輪箱和參數(shù)的確定，并檢查投影圖，利用泵的結構設計，繪制裝配圖和零件圖，控制軸的強度。</p><p>　　關鍵詞：輸液泵，結構設計，齒輪</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Infusionp

4、umpusedinmedical,injectionmoldingindustry,bythesyringe,controlsystemandpipelinetransportationdevice,accordingtotheproductiontask,accordingtotheactualsituationofchangeandtheproductionenvironmentandadjustment,suitableforhi

5、gh-endmedicalservicesofprecisionplasticpartsproduction.Butinactualproductionisagoodsolutiontotheflowpulsation,therigidityandthepumpisdesignedtoadapttomodernproductionrequirements.Accordingtothestructureofinfusionpump.<

6、;/p><p>　　Thecharacteristicsofpumpflow,pressurepulsation,stablesmallselfabsorptioncapacity,lownoise,highefficiency,reliableoperation,longlifeandotheradvantages;thesignificantisthetransmissionmedium,noeddyviscos

7、itydoesnotmeansensitivity,andcanbeusedforthetransportofhighviscositymedium.</p><p>　　Thisdesignisthedesignofthestructureaccordingtothedesign,thedesignparametersofthepump,todeterminethemaingearboxandparameter

8、s,andcheckthemapprojection,thestructuredesignofthepump,assemblydrawingandparts,controlthestrengthoftheshaft.</p><p>　　Keywords:structuraldesign,infusionpump,gear</p><p><b>　　目錄</b>&l

9、t;/p><p><b>　　摘要II</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1輸液泵概念1</p><p>　　1.2輸液泵特點2</p><p>　　1.

10、3課題的研究意義2</p><p>　　1.3.1智能型醫(yī)用輸液設備的系統(tǒng)結構3</p><p>　　1.3.2輸液泵的工作原理3</p><p>　　1.4　現(xiàn)有輸液泵的比較分析4</p><p>　　第2章 輸液泵裝置的設計方案7</p><p><b>　　2.1設計方案7</b&g

11、t;</p><p>　　2.2方案的具體設計思路過程8</p><p>　　第3章 輸液泵的結構設計10</p><p>　　3.1電機的選型10</p><p>　　3.2整體設計思路10</p><p>　　3.2.1轉輪設計13</p><p>　　3.2.2上蓋設計17&

12、lt;/p><p>　　3.2.3傳動齒輪設計17</p><p>　　3.2.4殼體的設計21</p><p>　　3.3本章小結22</p><p>　　第4章 輸液泵電控設計24</p><p>　　4.1總體方案論證24</p><p>　　4.2方案比較24</p>

13、;<p>　　第5章 硬件系統(tǒng)設計28</p><p>　　5.1總體硬件設計28</p><p>　　5.2 AT89C51單片機管腳特性及相應參數(shù)28</p><p>　　5.3傳感器控制檢測31</p><p>　　5.4步進電機控制電路32</p><p>　　5.5 滴數(shù)換算方法3

14、3</p><p>　　5.6鍵盤和顯示部分34</p><p>　　5.7與上位機的通信36</p><p>　　5.8初始化模塊38</p><p>　　5.9 步進電機控制39</p><p><b>　　總 結46</b></p><p><b&g

15、t;　　參考文獻47</b></p><p><b>　　致 謝48</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1輸液泵概念</b></p><p>　　輸液泵通常是機械或電子的控制裝置，它通過作用于輸液導管達

16、到控制輸液速度的目的。常用于需要嚴格控制輸液量和藥量的情況，如在應用升壓藥物，抗心律失常藥藥物，嬰幼兒靜脈輸液或靜脈麻醉時。以下結合臨床實際應用來談談輸液泵的日常操作、維護及保存應該注意的問題。</p><p>　　靜脈輸液是臨床治療中常用的一種給藥方式。根據(jù)藥物性質、患者體質的不同，靜脈輸液速度也不同。輸液過快、過慢均難以達到預期的治療效果，甚至影響護理安全。目前，臨床上廣泛應用的普通輸液器主要依靠液位差壓力向

17、受體輸入液體，依靠護理人員肉眼觀察、手調輪夾控制輸液速度。普通輸液器缺少阻塞報警、氣泡報警、液體輸畢報警等功能，增加了臨床護理負擔；而且液瓶易導入外界空氣污染液體。輸液泵輸液泵是一種能夠準確控制輸液滴數(shù)或輸液流速，保證藥物能夠速度均勻，藥量準確并且安全地進入病人體內發(fā)揮作用的一種儀器，同時是一種智能化的輸液裝置，輸液速度不受人體背壓和操作者影響，輸注準確可靠，有助于降低臨床護理工作強度，提高輸注的準確性、安全性以及護理質量。</p

18、><p>　　輸液泵的產(chǎn)品型號多樣，性能各異。按其工作特點可分為蠕動控制式輸液泵，定容控制式輸液泵及針筒微量注射式輸液泵三類。</p><p>　　輸液泵系統(tǒng)主要由微機系統(tǒng)、泵裝置、監(jiān)測裝置、報警裝置和輸入及顯示裝置組成。</p><p><b>　　輸液泵系統(tǒng)</b></p><p>　　微機系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的“大腦”,對整

19、個系統(tǒng)進行智能控制和管理,并對檢測信號進行處理,一般采用單片機系統(tǒng)。如輸液泵采用的是高度集成的32位ARMCPU系統(tǒng)對輸液過程實施全面控制,且采用雙CPU工作,確保了系統(tǒng)的安全。</p><p>　　泵裝置是整個系統(tǒng)的“心臟”,是輸送液體的動力源醫(yī)用輸液泵一般采用的是指狀蠕動泵作為動力源。指狀蠕動泵是利用滾輪轉動,使輸液泵管路一定部位受到擠壓,產(chǎn)生蠕動,從而推動液體向前流動。指狀蠕動泵具有體積小,重量輕,定量準確

20、及輸液管裝卸方便等特點,使用最為廣泛。這種泵有一根凸輪軸,凸輪軸上有多個凸輪,這些凸輪的運動規(guī)律相差一定的角度,每個凸輪與一個指狀滑塊相連。</p><p>　　工作時,由步進電機帶動凸輪軸轉動,使滑塊按照一定順序和運動規(guī)律上下往復運動,像波一樣依次擠壓靜脈輸液管,使輸液管中的液體以一定的速度定向流動。指狀蠕動泵比較精確,可大范圍控制輸液總量和輸液速度;當“手指”的數(shù)目超過8個時(一般為12個),泵的線性度良好,

21、輸液時不易產(chǎn)生脈動,使輸液泵具有安全性和穩(wěn)定性監(jiān)測裝置主要有多種傳感器組成,輸液泵配有紅外滴數(shù)傳感器、壓力式傳感器和超聲波氣泡傳感器等,它們分別用于液體流速和流量、堵塞壓力及漏液和氣泡的檢測。</p><p>　　報警系統(tǒng)是傳感器感應到的信號經(jīng)微機處理后,得出報警控制信號,再由報警裝置響應,引起人們的注意,同時進行正確的處理。具有光電報警和聲音報警功能,對輸液過程中出現(xiàn)斷電、泵門未關、低溫、輸液完成、電池欠壓、管

22、路阻塞和管路中出現(xiàn)氣泡等異常情況進行報警。輸入及顯示裝置的輸入部分負責設定輸液的各個參數(shù),如輸液量和輸液速度等。顯示部分負責顯示各參數(shù)和當前的工作狀態(tài)等。</p><p><b>　　1.2輸液泵特點</b></p><p>　　輸液泵能實現(xiàn)以下功能特點：(l)可精確測量和控制輸液速度；(2)可精確測定和控制輸液量；(3)能對氣泡、空液、漏液和輸液管阻塞等異常情況進行

23、報替，并自動切斷輸液通路；(4)彩色OLED顯示；(5)實現(xiàn)智能控制輸液。產(chǎn)品功能涵蓋了市場上流行的很多產(chǎn)品的基本功能，具有一定的潛在市場價值。技術應用范圍：縱觀現(xiàn)在的人缺乏運動抵抗力差容易生病，醫(yī)院里...(查看更多)經(jīng)?？梢钥吹饺松饺撕５拇螯c滴，現(xiàn)在也有好多病人因為特殊的病癥需要慢慢的按一定的時速打點滴，如果光靠護士盯著，這樣的話，護士的工作量很大，容易產(chǎn)生人為地誤差，所以需要一種通電就可以按照護士的意愿運行和控制打點滴時速和時間的

24、醫(yī)療儀器。生物制藥研制方面和化工方面，比如有些液體藥物原料要按嚴格的比例來配置，現(xiàn)在最常見的是試管滴管配置的，這種通過人眼來配置的方式弊端很多，誤差很大，對藥物的成份比例都很難把握，所以需要一種可以精確測量輸出液體的儀器.</p><p>　　1.3課題的研究意義</p><p>　　在輸液過程中，需要一種不利用藥液位差原理進行輸液的便于</p><p>　　隨身攜

25、帶的設備，其輸液量和輸液速度都可以精確控制，而且能夠對輸液過程的安全性進行自動監(jiān)測并報警，以減輕護理工作的強度，更好的達到治療效果。設計一種便于隨身攜帶，在家庭、野外、戰(zhàn)爭及緊急救護等條件下輸液時能夠方便使用，可以精確控制輸液量和輸液速度，并能夠進行氣泡檢測，輸液完成檢測，保證輸液過程的安全性和可靠性。</p><p>　　1.3.1智能型醫(yī)用輸液設備的系統(tǒng)結構</p><p>　　智能型

26、用輸液設備主要由以下幾個部分組成，如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1輸液系統(tǒng)結構</p><p>　　Fig.1-1Structureofintelligentmedicaltransfusionsystem</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)是整個設備的“大腦”，對整個設備進行智能控制和管理，并對檢測信號進行處理，一般采用單片機系統(tǒng)；</p>

27、;<p>　?。?）泵裝置是整個系統(tǒng)的“心臟”，是輸送液體的動力源，目前有很多種泵裝置，后文將對其原理和應用詳細說明；</p><p>　　（3）檢測裝置主要是各種傳感器，如紅外滴數(shù)傳感器(負責對液體流速和流量的檢測)、壓力傳感器(負責堵塞及漏液的檢測)和超聲波傳感器(負責對氣泡的檢測)等，它們可產(chǎn)生相關的檢測信號，這些信號經(jīng)過放大處理后，送入控制系統(tǒng)進行信號處理，并得出控制指令，然后進行相應的控制

28、操作；</p><p>　?。?）報警裝置檢測裝置產(chǎn)生的信號經(jīng)控制系統(tǒng)處理后，得出報警控制信號，再由報警裝置響應，引起人們的注意，同時進行正確的操作。主要有光電報警(發(fā)光二極管)和聲音報警(揚聲器和蜂鳴器)等；</p><p>　?。?）輸入及顯示裝置輸入部分負責設定輸液設備的運行參數(shù)，如輸液量</p><p>　　和輸液速度等；顯示部分負責顯示各參數(shù)和當前的工作狀

29、態(tài)等，多采用LED數(shù)碼管顯示和LCD液晶顯示。</p><p>　　1.3.2輸液泵的工作原理</p><p>　　以蠕動泵為例，介紹輸液泵的工作原理，如圖1-2所示，輸液管被擠壓在一系列均勻間隔的擠壓輪和壓板之間，對壓板施加一定的壓力，保證輸液管完全被擠壓住，這樣在兩個相鄰擠壓輪的擠壓點之間就形成了一個密封的空間，輸液泵運行時，中心輪帶動擠壓輪轉動，由于擠壓輪的作用，這一密封空間的空氣被

30、推動到輸液管的出口，這樣就在輸液管的入口處形成一部分真空區(qū)，因此藥液在大氣壓力的作用下進入到輸液管內，直至充滿整個輸液管，并以一定的速度流動。在輸液管內徑一定的情況下，液體流動速度主要與中心輪的轉動速度有關。</p><p>　　圖1-2輸液泵工作原理圖</p><p>　　Fig.1-2Workingprinciplefigureoftransfusionpump</p>

31、<p>　　1.4　現(xiàn)有輸液泵的比較分析</p><p>　　通過第一章的簡單介紹，我們知道常見的能夠精確控制輸液量和輸液速度的醫(yī)用輸液泵主要有：指狀蠕動泵和盤狀蠕動泵，這兩種輸液泵都有各自的應用范圍和特點，如表1-1所示。</p><p>　　表1-1常見醫(yī)用輸液泵的特點</p><p>　　Table2-1Characterofcommonmedica

32、ltransfusionpumps</p><p>　　對比之后可以看到，在靜脈輸液應用中，指狀蠕動泵在精度等方面都優(yōu)于</p><p>　　盤狀蠕動泵，但是它仍然存在以下一些缺點：</p><p>　?。?）凸輪軸的設計和加工均比較困難；</p><p>　　（2）結構仍然比較復雜，為了減少脈動而增多滑塊將使泵的體積變大；</p>

33、;<p>　?。?）指狀蠕動泵是通過滑塊運動徑向垂直擠壓輸液管來進行液的，實驗表明，徑向垂直擠壓輸液管的輸液效果不如軸向滾動擠壓的效果好；</p><p>　?。?）穩(wěn)定性較差，由于凸輪軸在運行時會發(fā)生彎曲變形，使滑塊不能完全壓緊輸液管，導致藥液自由流動，不能精確控制輸液量和輸液速度；</p><p>　　（5）由于指狀蠕動泵的滑塊是徑向垂直擠壓輸液管，當滑塊抬起時，輸液管恢

34、復變形后會形成瞬時真空，導致藥液回流，影響控制精度。</p><p>　　而目前在醫(yī)用輸液泵中實際應用最多的盤狀蠕動泵雖然是通過擠壓輪軸向滾動擠壓輸液管，其擠壓效果較為理想，但是線性度較低，脈動較大，對人體會產(chǎn)生不良影響。</p><p>　　另外，目前應用上面兩種輸液泵生產(chǎn)的智能輸液系統(tǒng)，體積都比較大，質量也較重（3-5kg），不便于隨身攜帶，需平臺放置，而且價格昂貴，不適合普遍推廣使用

35、。</p><p>　　綜上所述，需要研制出一種新型的輸液泵裝置，適用于普遍使用的一次性輸液管，能有效地提高液流線性度，減小脈動，而且體積小，重量輕，結構簡單，操作容易，安裝輸液管也很容易。</p><p>　　輸液泵裝置的種類很多，類型也多種多樣，由于醫(yī)用輸液泵需要精確控制液體的輸液量和輸液速度，有些類型的泵很難做到這一點，而且考慮到輸液管要安裝方便，藥液不能污染等因素，因此用得最多的主

36、要有以下兩種：</p><p>　?。?）指狀蠕動泵又稱線性蠕動泵，這種輸液泵有一根由多個凸輪組成的凸輪軸，這些凸輪間隔一定的距離，軸線上相差一定的角度，每個凸輪與一個“手指”（即滑塊）相連。工作時，凸輪軸轉動，帶動滑塊按照一定順序和運動規(guī)律上下往復運動，像波浪一樣依次擠壓輸液管，使輸液管中的液體以一定的速度定向流動，如圖1-3所示。</p><p><b>　　圖1-3指狀蠕動

37、泵</b></p><p>　?。?）盤狀蠕動泵這種輸液泵具有圓弧形內周面的泵殼和一個中心輪，中心輪的邊緣對稱分布安裝著一定數(shù)量的可轉動的擠壓輪，輸液管被壓在擠壓輪和泵殼的圓弧形內周面之間。工作時，中心輪轉動，帶動其周圍的擠壓輪轉動，擠壓輪連續(xù)擠壓輸液管，使液體以一定的方向流動，如圖1-4所示。</p><p><b>　　圖1-4盤狀蠕動泵</b><

38、;/p><p>　　第2章 輸液泵裝置的設計方案</p><p><b>　　2.1設計方案</b></p><p>　　要適用普遍使用的一次性輸液管及軟袋包裝容器，而且應保證輸液時液流線性度好，脈動小，其結構有利于保證輸液量和輸液速度的精度，泵裝置體積小、重量輕、結構簡單，操作容易，安裝輸液管方便。因此，根據(jù)上述要求，新型輸液泵仍采用蠕動泵的工

39、作原理，利用擠壓輸液管的方法進行輸液。由于軸向滾動擠壓輸液管方式的輸液效果好，新型輸液泵將選用盤狀蠕動泵的結構形式，但這種結構脈動較大，線性度較差。若要減小脈動，應減小擠</p><p>　　壓輪的尺寸或增加擠壓輪的數(shù)量。減小擠壓輪尺寸雖然能減小脈動，但擠壓輪本身是一個元件，其尺寸不能過小，否則不易安裝在中心輪上，由于受到擠壓輪尺寸的限制，脈動的改善效果仍不明顯；而增加擠壓輪的數(shù)量無疑會增加輸液泵的尺寸，不能滿足

40、輸液泵體積小的設計要求。</p><p>　　為了達到減小脈動的目的，可以考慮去掉擠壓輪，將中心輪直接設計成帶有壓頭的轉輪形狀，如圖2-1所示，由于壓頭的尺寸B可以小很多，這樣可以明顯地改善液流的線性度，有效的減小脈動，另外中心輪的尺寸也可以相應減小，從而使輸液泵的體積減小，滿足設計需要。</p><p>　　為了精確控制輸液量和輸液速度，需要將壓頭完全擠壓住輸液管，使藥液不能自由流動，這

41、樣才能保證輸液量和輸液速度只與轉輪的轉角和轉速有關。</p><p>　　因此，為了在任何時刻都有壓頭能夠完全擠壓住輸液管，輸液泵設計采用由多個轉輪組成的轉輪組結構。</p><p>　　2.2方案的具體設計思路過程</p><p>　　本方案依據(jù)蠕動泵的工作原理，利用帶有壓頭的轉輪擠壓輸液管進行輸液，取代了傳統(tǒng)的位差方式輸液方法，輸液設備便于攜帶；采用軸向滾動擠壓

42、方式擠壓輸液管，輸液效果理想；輸液過程無需與藥液接觸，適用于普遍使用的一次性輸液管。</p><p>　　用壓頭代替擠壓輪，將中心輪設計成尺寸較小的轉輪，可以有效地減小脈動，改善液流的線性度，減小輸液泵體積。例如某盤狀蠕動泵的中心輪直徑為2D，擠壓輪數(shù)量為6個，如圖2-2所示，現(xiàn)在改為帶有壓頭的轉輪結構，假設轉輪的直徑減小一倍，為D，如果壓頭的尺寸b等于擠壓輪直徑d的一半且尺寸c也同時減半，則雖然轉輪直徑減半，但

43、轉輪的壓頭數(shù)量仍為6個，但實際上壓頭的尺寸b比擠壓輪直徑小得多，尺寸c也可以更小，因此壓頭的數(shù)量將多于6個，這樣，既減小了壓頭的尺寸，又增加了壓頭的數(shù)量，而且轉輪的尺寸也大大減小，從而有效地減小了脈動，提高了液流的線性度，輸液泵體積也減小許多。</p><p>　　圖2-2中心輪和轉輪尺寸圖</p><p>　　Fig.2-2Sizemapofcenterdishandrotarydish

44、</p><p>　　為了使輸液泵結構能保證精確控制輸液量和輸液速度，需采取用多個轉輪組成轉輪組的方法，這是因為雖然理論上使用一個轉輪就能夠有效地減小脈動，而且體積小，但實際上一旦壓板的內表面與轉輪定位不準，產(chǎn)生偏心的話，就使得輸液管不能被完全壓緊，藥液就能自由流動，或者輸液管只在某一位置被一兩個壓頭完全壓緊，則單位時間內發(fā)生脈動的次數(shù)就會減少，脈動頻率減小，液流線性度降低。因此應增加轉輪的數(shù)量確保在任何時刻輸液

45、管都能被完全擠壓住，從而能夠精確控制輸液量和輸液速度，但轉輪數(shù)量增加會導致輸液泵體積增大，因此三個轉輪組成轉輪組比較合適。</p><p>　　從體積來看，由于轉輪直徑是中心輪直徑的一半，需四個轉輪所占空間才與原來中心輪所占空間相等，因此三個轉輪并排放置所占的空間略小于原來的中心輪所占空間。如果保持原來的中心輪尺寸為2D不變，直接將它設計成帶有壓頭的大轉輪，尺寸b與尺寸c同上例，這時該轉輪的壓頭數(shù)量為16個，能同

46、時擠壓輸液管的壓頭數(shù)量為8-9個，與上例的小轉輪組相比雖然能更好的改善脈動現(xiàn)象，但是由于接觸點較多，摩擦力也相對增大，設每個壓頭受到的摩擦力為F，則大轉輪所受的最大摩擦力為9F，小轉輪組的為7F，而轉動半徑也為2倍關系，所以大轉輪所受的轉矩要大于小轉輪組的轉矩和，約為2.6倍，對于提供動力的步進電機來說，加在其上的有效負載轉矩也要增大，從而在選擇步進電機時，需要選擇性能參數(shù)更高的產(chǎn)品，則步進電機的體積、重量和價格都會增加，這就會增加整套

47、系統(tǒng)的體積和重量和價格，不符合便攜式設計要求。綜上所述，用轉輪組取代中心輪的設計方案，從減小脈動的效果和整個泵裝置體積來看，都可以滿足設計要求。該方案可行。</p><p>　　第3章 輸液泵的結構設計</p><p><b>　　3.1電機的選型</b></p><p>　　假設主軸從到/s所需時間為:則：</p><p

48、>　　若考慮各部分重心軸的轉動慣量及摩擦力矩，則旋轉</p><p>　　開始時的啟動轉矩可假定為</p><p>　　電動機的功率可按下式估算</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：——電動機功率；</p><p><b>　　——負載力矩；&

49、lt;/b></p><p><b>　　——負載轉速；</b></p><p>　　——傳動裝置的效率，初步估算取0.9；</p><p>　　系數(shù)1.5～2.5為經(jīng)驗數(shù)據(jù)，取1.5</p><p>　　估算后就可選取電機，使其額定功率滿足下式</p><p><b>　?。?-

50、5）</b></p><p>　　選擇QZD-08串勵直流電動機</p><p>　　表3-1QZD-08串勵直流電動機技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3.2整體設計思路</b></p><p>　　由于軸向滾動擠壓輸液管方式的輸液效果好，新型輸液泵將選用盤狀蠕動泵的結構形式，但這種結構脈動較大，線性度

51、較差。若要減小脈動，應減小擠壓輪的尺寸或增加擠壓輪的數(shù)量。減小擠壓輪尺寸雖然能減小脈動，但擠壓輪本身是一個元件，其尺寸不能過小，否則不易安裝在中心輪上，由于受到擠壓輪尺寸的限制，脈動的改善效果仍不明顯；而增加擠壓輪的數(shù)量無疑會增加輸液泵的尺寸，不能滿足輸液泵體積小的設計要求。</p><p>　　根據(jù)上述方案，考慮到泵裝置的體積及傳動方式，決定用三個轉輪并排放置構成轉輪組來擠壓輸液管，使藥液流動。轉輪組的工作軌跡

52、為兩個四分之一圓弧與中間一段直線段，因此輸液泵的壓蓋內側應符合轉輪組的尺寸及相互位置，壓蓋與殼體的定位應精準，安裝和固定也要簡單方便，容易操作。</p><p>　　由于齒輪傳動的主要優(yōu)點是傳動效率高、結構緊湊及傳動比穩(wěn)定，因此傳動方式采用齒輪傳動，步進電機通過減速齒輪驅動中間的轉輪，中間的轉輪又通過傳動齒輪帶動兩邊的轉輪同時同向同角度轉動。泵裝置整體體積應盡可能小，便于攜帶。</p><p&

53、gt;<b>　　3.2.1轉輪設計</b></p><p>　　輸液管的尺寸是外直徑為4mm,內直徑為3mm，當輸液管完全被壓緊之后的形狀的寬度為6mm，厚度為1mm，如圖所2-3示。輸液管是采用高分子材料制造的，具有韌性好、強度高、擠壓后可恢復變形以及可以隨意彎曲等特點，根據(jù)輸液泵的結構，需要將輸液管彎曲90°，但如果輸液管的彎曲半徑過小，會導致其局部變形，影響藥液的流動，如圖

54、2-4所示。</p><p>　　圖2-3輸液管截面示意圖</p><p>　　Fig.2-3Sketchmapoftransfusionpipesection</p><p>　　圖2-4輸液管局部變形</p><p>　　Fig.2-4Thedistortionofpartoftransfusionpipe</p><

55、p>　　測量數(shù)據(jù)表明，若將輸液管彎曲90°，當其彎曲半徑大于會發(fā)生局部變形，據(jù)此可知轉輪的直徑最小直徑應為26mm。13mm時，不當轉輪尺寸的變小，其壓頭數(shù)目也隨之減少，這是因為，當轉輪的尺寸和壓頭大小一定時，壓頭數(shù)目越多，相鄰兩個壓頭的擠壓點之間的空隙就越小，</p><p>　　若這個空隙過小，將導致輸液管始終被完全壓緊，使輸液泵無法正常輸液。而且壓頭數(shù)量過少的話，也不能明顯的減小脈動。因此，

56、應合理設計轉輪的尺寸、壓頭大小和壓頭數(shù)量，以保證泵裝置符合設計要求。</p><p>　　對于給定的輸液管，由于其外徑D一定，則作用于該輸液管的轉輪的相鄰兩個壓頭擠壓點之間的空間（由A和C決定）是一定的。當D一定時，A的值應滿足A≥D，若A<D，則在相鄰兩個壓頭擠壓點之間的輸液管會被轉輪的凹處擠壓，影響輸液效果。輸液管的外徑為4mm，則尺寸A應滿足A≥4mm，取A=4mm。</p><p

57、>　　由于輸液管有一定的強度和韌性，當壓頭擠壓輸液管時，在擠壓點兩邊的管壁也會隨之變形，若C值過小會導致輸液管始終被完全壓緊，C值過大相當于減少了壓頭的數(shù)量，導致脈動增大。因此，若轉輪尺寸一定，根據(jù)達到最多的壓頭數(shù)量，同時又保證輸液管不被始終壓緊的原則，可以得到C值的最小值。</p><p>　　經(jīng)測量，當相鄰兩個壓頭的擠壓點距離大于6mm時，擠壓點之間的輸液管最大外徑仍為4mm，即該段輸液管的中間部分未受

58、到兩邊壓頭擠壓的影響，沒有發(fā)生變形，則尺寸C的最小值為6mm。為避免壓頭損傷輸液管的表面，尺寸B值不應過小，其最小值為3mm為宜。壓頭的個數(shù)為偶數(shù)時，設計起來較為方便，則其個數(shù)可取6、8和10（4個較少不易改善脈動現(xiàn)象，12個較多使尺寸變大），由于輸液泵的結構為三個轉輪并排放置，其兩邊轉輪的工作軌道為四分之一圓弧，因此在此工作軌道內，6個壓頭的轉輪只有2個壓頭在同時擠壓輸液管，8個和10個壓頭的轉輪都有3個，而8個壓頭的轉輪雖然有3個，

59、但其中兩個都處于圓弧面的邊緣，為了保證有更多的壓頭能完全擠壓住輸液管，經(jīng)過綜合考慮，設計轉輪的壓頭數(shù)量為10個，使輸液泵裝置的結構有利于精確控制輸液量和輸液速度。而通過輸液管彎曲半徑最小值確定的轉輪直徑為26mm，因此轉輪的最小直徑為28.7mm，考慮到更好的避免輸液管發(fā)生局部變形，則適當?shù)脑黾愚D輪直徑，取31.2mm（見第5章內容）轉輪的厚度應不小于輸液管被完全擠壓后的寬度（6mm），取6mm。由于輸液泵是齒輪傳動，因此在轉輪上應加上

60、齒輪，把</p><p><b>　　3.2.2上蓋設計</b></p><p>　　根據(jù)輸液泵的結構，轉輪組的工作軌道應為兩個四分之一圓弧以及中間一條直線段，則與之相配合的壓蓋內側應有具有相同的曲面，為了防止輸液管隨著轉輪的轉動而移動，在壓蓋內側設計一個U型槽，其尺寸應能滿足輸液管完全被擠壓后的寬度（6mm），設計U型槽尺寸為7×5mm。</p>

61、;<p>　　由于壓蓋通過U型槽與轉輪組相配合，致使壓板只能從垂直于殼體上表面的方向安裝和取下，而且壓板與殼體的緊固的操作也應以簡便為主，能夠很容易的安裝輸液管，據(jù)此，將壓板與泵殼體的連接與緊固方式設計為一端通過一個卡扣與殼體卡緊，另一端通過一個擰緊旋鈕與固定在殼體上的螺栓連接，因此實際操作時，只需將壓板垂直于殼體放好，將卡扣卡緊后擰緊旋鈕即可，簡單方便。</p><p>　　3.2.3傳動齒輪設計

62、</p><p>　　輸液泵裝置采用齒輪傳動，裝置內一共有三種齒輪，分別是和轉輪設計成一體的轉輪齒輪Ⅰ（三個）、用于相鄰兩個轉輪傳動的齒輪Ⅱ（兩個），以及步進電機軸上用來驅動中間轉輪的齒輪Ⅲ（一個），它們均采用漸開線圓柱齒輪的形式。</p><p>　　3.2.3.1齒輪Ⅰ由于轉輪直徑為31.2mm，尺寸A=4mm，則齒輪Ⅰ的齒頂圓直徑不能超過da=31.2-2×4=23.2mm

63、。</p><p>　　按設計計算公式1選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。</p><p>　　1）根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　2）運輸機為一般機器，速度不高，選用7級精度</p><p>　　3）材料選擇由表(10-1)選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為2

64、40HBS，二者硬度差為40HBS。</p><p>　　4）初選小齒輪的齒數(shù)，選</p><p>　　2按齒面接觸強度設計</p><p>　　由設計公式（注:腳標t表示試選或試算值,下同.）</p><p>　?。?）確定公式內各計算數(shù)值</p><p><b>　　1）試選載荷系數(shù)</b>&

65、lt;/p><p><b>　　2）計算小齒輪轉矩</b></p><p>　　3）由表10-7選取齒寬系數(shù)（非對稱布置）</p><p>　　4）由表10-6查取材料彈—性-影-響-系-數(shù)</p><p>　　5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度</p><p

66、>　　6）由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　（j為齒輪轉一圈，同一齒面嚙合次數(shù)；為工作壽命）</p><p>　　7）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　8）計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得</p><p><

67、b>　?。?）計算</b></p><p>　　1）試算小齒輪分度圓直徑，代入較小值</p><p><b>　　由計算式得，</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　2）計算圓周速度</b></p><

68、;p><b>　　3）計算齒輪b</b></p><p>　　4)計算齒寬與齒高比</p><p><b>　　模數(shù)</b></p><p><b>　　齒輪高</b></p><p><b>　　齒高比</b></p><p&g

69、t;<b>　　5）計算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)</p><p><b>　　由表10-2查得</b></p><p>　　由表10-4用插值法，7級精度,小齒輪相對軸承為非對稱布置</p><p><b>　　查得</b>

70、;</p><p><b>　　由查圖10-13得</b></p><p><b>　　故載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　=1.562</b></p><p>　　6）按實際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，由式（10-10a）得</p><p&g

71、t;<b>　　7）計算模數(shù)</b></p><p>　　3按齒根彎曲強度設計</p><p><b>　　由式（10-5）</b></p><p><b>　　（1）確定計算參數(shù)</b></p><p>　　1)圖10-20C查得小齒輪彎曲疲勞強度極限，大齒輪彎曲疲勞<

72、/p><p><b>　　強度極限為</b></p><p>　　由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　3)算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)由公式(10-12)得</p><p><b>　　4)算載荷系數(shù)=</b></p>

73、<p>　　5)取齒形系數(shù)，應力校正系數(shù)</p><p><b>　　由表10-5查得</b></p><p>　　6)比較大小齒輪的大小</p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大</b></p><p><b>　?。?）設計計算</b></p>

74、<p>　　對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，終合考慮，滿足兩方面，對模數(shù)就近取整，則</p><p><b>　　m=0.5</b></p><p><b>　　4幾何尺寸計算</b></p><p><b>　?。?）計算中心距</b></

75、p><p><b>　　=15mm</b></p><p><b>　　(2)分度圓直徑</b></p><p>　　所有齒輪的結構及相互定位如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8齒輪定位示意圖</p><p>　　3.2.4殼體的設計</p><p&

76、gt;　　殼體分為前后兩個部分，如圖2-9所示，前部分的外側有用于和壓蓋卡扣相配合的凸起部分，后部分的外側固定有用于和擰緊旋鈕連接的螺栓。殼體兩部分內壁的對應位置都有用于齒輪軸向定位的凸臺，凸臺上有用于定位軸的孔。殼體下端鉆有螺紋孔，零件安裝完成后，用螺栓將兩部分連接在一起形成完整的殼體。為了精確定位壓蓋與殼體的相互位置，殼體后部分的左右兩端設置了銷，防止壓蓋與殼體位置存在偏差影響轉輪的轉動。另外殼體與壓蓋接觸的表面粘有厚度為1mm的橡

77、膠墊，目的是使壓蓋能通過后部分兩側的殼壁上設計了缺口，目的是使輸液管能更自然的放置，以免彎曲半徑過小發(fā)生局部變形。殼體后壁上留有能使步進電機轉軸及驅動齒輪通過的孔，孔的位置由齒輪Ⅰ和齒輪Ⅲ的尺寸和相對位置決定。</p><p>　　殼體的壁厚為5mm，由于前后殼體在兩側和下端有螺栓連接，設計此處壁厚為10mm。</p><p>　　圖2-11輸液泵的裝配示意圖</p><

78、;p>　　Fig.2-11Sketchmapoftransfusionpumpassemblage</p><p><b>　　3.3本章小結</b></p><p>　　通過對目前常見的醫(yī)用輸液泵的優(yōu)缺點及影響蠕動泵脈動大小主要因素的</p><p>　　分析，提出了一種新型輸液泵的設計方案，通過對方案的可行性驗證，證明采</p&

79、gt;<p>　　用轉輪組結構運行的輸液泵能夠有效地減小脈動，而且能保證精確控制輸液量</p><p>　　和輸液速度，泵裝置結構簡單，體積很小，符合設計要求。并計算出了泵裝置</p><p>　　所有元件的尺寸及參數(shù)，用solidworks繪圖軟件畫出了所有元件的結構圖。</p><p>　　第4章 輸液泵電控設計</p><p

80、><b>　　4.1總體方案論證</b></p><p>　　在詳細的了解了設計要求后，通過資料的查閱，對各部分功能的掌握以及以往輸液器成品的了解，在反復比較和計算的前提下，建立了總體方案的框圖。</p><p><b>　　圖1.1</b></p><p>　　總體上確立了由AT89C51為控制芯片，通過擴展片8

81、255連接鍵盤，并由液滴監(jiān)控電路、氣泡檢測電路、步進電機驅動電路和RS-232與上位機連接形成的系統(tǒng)結構。利用紅外傳感器檢測液滴流速，將采集到的數(shù)據(jù)送與AT89C51；CPU則控制步進電機蠕動角度和速度，將步進電機的角度轉動量轉化為直線進給，并反復計算得出在一段時間內電機控制下的實際滴數(shù)其與預設值相比，保證在系統(tǒng)允許誤差范圍內正常工作。保持系統(tǒng)穩(wěn)定、精確的工作。</p><p><b>　　4.2方案比

82、較</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　利用紅外管發(fā)出紅外光，受到莫菲氏管內液滴的阻擋，變成斷續(xù)的液滴信號，紅外受光管將受到的斷續(xù)得信號整形、放大成脈沖信號。這個信號經(jīng)接口電路送入微機處理器，處理器根據(jù)原設定的醫(yī)學要求進行數(shù)據(jù)處理，并送往輸出接口電路，再由電機驅動電路驅動直流電機，直流電機帶動氣泵往藥液瓶內送氣，使瓶內

83、產(chǎn)生一定的壓力，以控制液滴的滴注速度，使之達到臨床輸液要求。</p><p>　　總體結構如圖1.2所示。</p><p><b>　　圖1.2</b></p><p>　　具體使用方法如下：a.準備好藥液，將輸液瓶卡入支架內，并將氣泵嘴插入氣管口內，將莫非氏管卡入莫非氏支架內。b.將電源開關置于ON，儀器顯示01：23：45，此時按一下設

84、置，儀器顯示500ml，根據(jù)實際藥液量，用++鍵、+鍵或-鍵，設置好輸液總量。c.再按設置鍵，儀器顯示40滴，根據(jù)病情用++鍵、+鍵、-鍵設置輸液速度（滴/分）。d.斷續(xù)按動NC鍵，使輸液管排氣，當空氣排凈后使液滴正常滴注。e.常規(guī)消毒后，將輸液針頭插入靜脈，固定好，按行動鍵，自動輸液開始。f.當藥液剩余量為30ml時，儀器蜂鳴報警，待輸液結束，取出針頭、藥瓶，將電源開關置于off。g.需要充電時，將充電器輸出插頭插入儀器充電

85、插座內，充電器指示燈亮，當指示燈熄滅，充電結束。方案二：</p><p>　　采用AT89C51芯片，通過光電傳感器監(jiān)測液滴信號，經(jīng)脈沖整形電路送芯片（當無液滴落下時，光電傳感器輸出低電平；當液滴經(jīng)過傳感器，傳感器感測到光線變化，輸出脈沖信號，送與芯片的電平為高電平），單片機芯片根據(jù)接收到的脈沖的頻率就可以計算出當時的輸液速度，并控制步進電機轉速以精確控制流量和流速。一、本方案的液滴檢測部分采用的是直射式紅外

86、光電傳感器ST150該傳感器特點如下：1．采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。2．采用非接觸檢測方式。3．光縫寬度（分辨率）有0.8mm、0.4mm兩種該光電傳感器外形尺寸小巧，靈敏度高且價格便宜，能滿足本設計輸液器的各項性能要求指標。二、步進電機部分采用四相步進電機35by48bh10驅動電壓為12v。采用ULN2003芯片對其驅動，驅動電壓為5v，該電壓小于12v，因此要外加電壓直到12v從而為電機提供

87、足夠的能量。三、顯示部分采用數(shù)碼管顯示方式，比起液晶顯示器數(shù)碼管能實現(xiàn)相同的功能且價格低廉，所以選擇74LS48數(shù)碼管顯示較為合理。四、步進電機控制液滴—流速為力求得到準確的、實時的數(shù)據(jù)，并且控制液滴數(shù)和預設值的起始</p><p>　　測得電機轉角最大值和最小值的滴數(shù)。根據(jù)病人的實際情況設定預設值，假如起始值輸入每分鐘100滴，設定測試時間的范圍為30秒，如果實際得到只有60滴，而此時步進電機的轉角為3

88、0度，那么加大步進電機的進給角度為60度，得出實際的滴數(shù)，假如得到110滴，那么逐漸減小角度，若得到90滴，就再加大進給角度，經(jīng)過多次的調試，得到再測試時間范圍內的穩(wěn)定實際數(shù)值在和預設值的允許誤差范圍內，則此方案可行。因為測試時間較短，一個儲液瓶滴完大概要一個小時左右，遠遠大于裝置的測試時間，一點不影響正常病人藥液的輸入，故可以忽略。此計算方法簡單明了，容易實施。比較以上兩種方案，前一種控制復雜，系統(tǒng)造價較高且精度不好，利用空氣壓力控

89、制流速會對外界條件的要求很苛刻，對輸液瓶的結構要求也很高，不適合使用在經(jīng)濟不發(fā)達的醫(yī)療機構或站地醫(yī)療之中。而方案二控制原理簡單，實現(xiàn)的功能俱全，且整體造價經(jīng)濟，易于操作，對外界環(huán)境要求不高，是總體性價比較高的方案，故選擇第二套方案。</p><p>　　第5章 硬件系統(tǒng)設計</p><p><b>　　5.1總體硬件設計</b></p><p&g

90、t;　　硬件設計的基本思路是實用、可靠以及小型化。為此選用了美國ATMEL公司AT89C51單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。</p><p>　　氣泡檢測電路由紅外傳感器及放大器組成。傳感器采用S

91、T150,當有氣泡通過時,發(fā)射管發(fā)射出的光信號由于氣泡的影響而改變了強度,造成接收管電壓的改變,經(jīng)放大器LM324放大后給89C51發(fā)出一個低電平信號。阻塞檢測電路由一個橡膠導管及微動開關組成,當出現(xiàn)輸液阻塞現(xiàn)象時,藥液流入橡膠導管,觸動微動開關,微動開關發(fā)給89C51一個低電平號,89C51接到低電平信號后,控制報警蜂鳴器及故障報警燈進行聲光報警,步進電機停止運動,進行故障處理。步進電機驅動電路采用ULN2003芯片,89C51通過驅

92、動電路來驅動步進電機,步進電機轉速與輸液速度成正比?？刂齐姍C的轉速即可改變輸液的速度。輸液容量與步進電機運行的步數(shù)以及輸液泵系統(tǒng)的脈沖當量(即步進電機每運行一步輸液泵輸出藥液的體積)成正比。不同的輸液管對應的脈沖當量不同?？刂撇竭M電機運行的步數(shù)即可控制輸液量。</p><p>　　5.2 AT89C51單片機管腳特性及相應參數(shù)</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可

93、擦除只讀存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。</p><p>　　5.1.1主

94、要特性　</p><p>　　·與MCS-51兼容</p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器</p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p>&

95、lt;p>　　·三級程序存儲器鎖定</p><p>　　·128×8位內部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·5個中斷源</b></p><p&

96、gt;<b>　　·可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內振蕩器和時鐘電路</p><p><b>　　5.1.2管腳說明</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b>&l

97、t;/p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p

98、><p>　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口

99、被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3

100、口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　口管腳備選功能</b></p>

101、<p>　　P3.0RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2/INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3/INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5T1（記時器1外部輸入）&l

102、t;/p><p>　　P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PR

103、OG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果

104、微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內

105、部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　圖5.1</b></p><p&

106、gt;<b>　　振蕩器特性:</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　5.3傳感器

107、控制檢測</p><p>　　氣泡檢測電路由紅外傳感器及放大器組成。傳感器采用ST150紅外對管,當有氣泡通過時,發(fā)射管發(fā)射出的光信號由于氣泡的影響而改變了強度,造成接收管電壓的改變經(jīng)放大器LM324放大后給AT89C51發(fā)出一個低電平信號。阻塞檢測電路由一個橡膠導管及微動開關組成,當出現(xiàn)輸液阻塞現(xiàn)象時,藥液流入橡膠導管,觸動微動開關,微動開關發(fā)給AT89C51一個低電平信號,AT89C51接到低電平信號后,控制

108、報警蜂鳴器及故障報警燈進行聲光報警,步進電機停止運動,進行故障處理。輸液完畢與此同理。</p><p>　　本方案的液滴檢測部分采用的是直射式紅外光電傳感器ST150特點：1．采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。2．采用非接觸檢測方式。3．光縫寬度（分辨率）有0.8mm、0.4mm兩種該光電傳感器外形尺寸小巧，靈敏度高且價格便宜，能滿足本設計輸液器各項性能要求指標。</p>

109、<p>　　LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負

110、電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列下圖。</p><p><b>　　圖5.2</b></p><p>　　5.4步進電機控制電路</p><p>　　在這里采用ULN200

111、3芯片來對四相步進電機進行驅動。</p><p>　　下面介紹用AT89C51單片機驅動步進電機的方法。這款步進電機的驅動電壓12V步進角為7.5度一圈360度,需要48個脈沖完成。該步進電機有6根引線，排列次序如下：1:紅色、2:紅色、3:橙色、4:棕色、5:黃色、6:黑色。采用51驅動ULN2003的方法進行驅動。硬件連接如下圖。圖3.3</p><p>　　ULN2003的驅動直

112、接用單片機系統(tǒng)的5V電壓，可能力矩不是很大，可自行加大驅動電壓到12V。</p><p>　　;A組線圈對應P2.4;B組線圈對應P2.5;C組線圈對應P2.6;D組線圈對應P2.7;正轉次序:AB組--BC組--CD組--DA組(即一個脈沖,正轉7.5度)。</p><p>　　5.5 滴數(shù)換算方法</p><p>　　測得電機轉角最大值和最小值的滴數(shù)。根

113、據(jù)病人的實際情況設定預設值，假如起始值輸入每分鐘100滴，設定測試時間的范圍為30秒，如果實際得到只有60滴，而此時步進電機的轉角為30度，那么加大步進電機的進給角度為60度，得出實際的滴數(shù)，假如得到110滴，那么逐漸減小角度，若得到90滴，就再加大進給角度，經(jīng)過多次的調試，得到再測試時間范圍內的穩(wěn)定實際數(shù)值在和預設值的允許誤差范圍內，則此方案可行。因為測試時間較短，一個儲液瓶滴完大概要一個小時左右，遠遠大于裝置的測試時間，一點不影響正

114、常病人藥液的輸入，故可以忽略。此計算方法簡單明了，容易實施。</p><p>　　5.6鍵盤和顯示部分</p><p>　　鍵盤的主要功能是隨時設定輸液速度，本設計的鍵盤部分設計十分簡單，按鍵“++”的的功能是加大輸液輸液速度按鍵的輸入值設為F，按鍵“——”的功能是減小輸液速度按鍵的輸入值暫定為E，按鍵“啟停”的功能是設定輸液速度后按一下這是輸液開始，再按一下輸液停止按鍵設為D。輸液速度和