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1、 系统设计思路
不仅要有可靠稳定的驱动系统和显示装置，更要有智能化的控制核心，先进的传感器识别系统。经过分析，采取以下设计方案：主从站都采用单片机89C52作为控制和数据处理的核心，主机和从机之间采用串口通讯方式；从站由光电传感器检测液位和液滴信号，当实际的液滴速度小于或大于预先设定的数值时，单片机则会通过发送控制信号控制电机的转向和步距，通过调节滴斗到地面的距离来改变液滴流速，使其能在较短时间内稳定在设定值的附近，并通过数
系统分为六大模块：键盘与显示模块、滴速检测模块、液位检测模块、步进电机驱动控制模块、主从站通信模块、报警模块。总体框图如图1所示。
图1：总体框图
(1) 最小系统与电源电路
主从机的最小系统都采用MCS-52系列单片机89C52作为控制核心。电源采用国产普通 AC-DC开关电源，其输入为量程165~265VAC, 50/60Hz, 输出电压有5V和24V两种，最大负载电流分别为6A和3A。24V电源为步进电机供电，5V电源为单片机及其他电路供电，输入采用220V市电。
(2) 滴速检测模块
使用光电检测技术实现滴速检测。将红外对管对称置于滴斗的两侧，红外发光二极管发出的红外光透过输液管照射到光电三极管，光电三极管将接收到的光信号转换成电流输出。该电流用LM339比较放大后经555构成的斯密特触发器滤波后送入单片机P3.2(INT0)口。当P3.2口检测到由1到0的逻辑跳变时CONTROL ENGINEERING China版权所有，单片机计数1，表明检测到一滴液体经过。
(3) 液面检测模块
采用光电检测技术。红外对管置于输液瓶两侧，距离瓶口约2~3厘米。当红外对管之间介质发生变化（由水到空气）时候，光电接收管的输出信号发生相应变化。将这一输出信号送入单片机。液面检测电路主要由三部分组成：调制与解调部分、红外发射与接收部分、放大部分，参见图2。对于来自输液现场的环境干扰光，采用调制与解调技术来提高抗干扰能力。频率发生电路是由一个555定时器组成的占空比可调的方波发生器。调制解调接收电路由运放LM741和解调芯片LM567组成。单片机通过检测LM567引角8的电平变化实现液位检测。电路图参见图2。
图2：液面检测模块电路图
系统动力选用的是四通公司的DM5676A步进电机，其功率为1.35NM,工作电流为2A。驱动电路采用SH-20402细分驱动器。步进电机及其支座固定于地面，步进电机轴上装有转轮，通过绕绳和滑轮实现对输液瓶的高度控制。单片机的P2.6口通过驱动电路控制步进电机转动方向，转换为直线运动就是输液瓶在垂直方向上的上升和下降。P2.7口通过驱动电路控制步进电机的转动速度。步进电机的转动速度与P2.7口输出的脉冲频率有关，当脉冲频率高于200Hz，步进电机完全转动。当脉冲频率低于200Hz时，步进电机转动某一角度，且角度数与脉冲个数成正比，换算关系为一个脉冲转动1.8度。
(5) 键盘与显示模块
为方便使用，设计了16个按键和6个LED显示，供操作者预置和读取信息。按键用2×8矩阵设计，具体功能可以参见表1。
从机显示用74LS164驱动6个七段共阴极数码管，主机显示用LCM103液晶显示。对各种信息的显示采用动态方式，即当单片机没有收到外部信号时控制工程网版权所有，每隔5秒显示一次点滴速度（滴/分）；接到设定信号后，显示从站号和设定点滴速度（滴/分）；接到查询信号时，显示要查询的从站号、查询站数、该站点滴速度。
(6) 主从站通信模块
采用单机与多机通信模式。数据传输线路采用RS-485国际标准接口，允许双绞线上一个发送器最多驱动32个负载设备,负载设备可以是被动发送器、接受器或收发器(发送器和接受器对)，通信距离可以达到1km，满足实际监控距离。通信波特率设为2400bps，在此情况下可以保证良好的双机通信。
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