設計
電路圖如圖1.1。
4069芯片管腳圖如圖1.2所示。
2.2 工作原理
電路圖為利用折射式檢測原理設計的輸液報警器，在電路圖中，ICI為一只型號為MOCH22A的槽型光電耦合器，在其槽路中卡入透明的輸液管，當輸液管中有液體和沒有液體時，對其輸入端紅外發射管發射的紅外線有不同的折射系數。調整槽型光耦的位置使有液體時其輸出端的光敏三極管接收到的紅外光最強。此時，槽型光耦輸出端呈低阻態，其等效電阻與R2分壓的結果使反相器D1輸入低電平，輸出高電平經D2再次反向后使D2輸出低電平，二極管VDI正向偏置，由反相器D3，D4組成的受控振蕩器因VDI的前肢作用而無法起振，D3輸出低電平，D4輸出低電平；同樣，因D4輸出低電平使VD2正向偏置而使由D5，D6構成的受控振蕩器亦無法起振。揚聲器Y不發聲。
而到管路中沒有液體時，此時，由于空氣的折射系數要小于液體，改變了原來的折射體系，光敏三極管能夠接受到的紅外線能變小，輸出呈高阻態，經與R3分壓的結果使反相器D1輸入高電平而使D2輸出高電平。二極管VDI反向偏置從而解除了對受控振蕩器的控制。由D3，D4構成的受控振蕩器開始振蕩從而控制由D5，D6構成的音效受控振蕩器起振，在D6的輸出端輸出間歇的音效信號經由VT1、VT2組成的達林頓管放大后推動揚聲器發聲報警。
2.3 焊接調試
開始在面包板上試連接電路圖，調試運行，自習檢查電路連接中的錯誤，發現問題所在，然后焊接電路板，再調試運行，直至電路調試成功。
3.光控自動窗簾
3.1 設計思路
因為我們的課題是病房管理系統，所以我們在設計自動窗簾時，充分考慮到病人的需求，我們的設計理念是讓病人得到最大的便利。首先，電路要求有裝置能感應到光照的強弱。這就要求電路中必須有一個感光電路，在電路中我們選用光敏電阻作為感光電路。它對光的變化非常敏感，在光的照射下，阻值會明顯變小。利用這一特性我們可以進一步設計下面的控制電路。其次，電路能夠根據光線強弱將窗簾打開和關閉。這是本次設計的主要部分即控制電路。由光敏電阻的特性可知，光照會引起它的阻值的變化，而阻值的變化又會引起電路中電壓或電流的變化。因此控制電路器件可選用壓控或流控的器件，在電路中我們選用了壓控的運算放大器和晶體管來構成主控電路。首先運放輸入電位的高低可控制輸出電平的高低，運放的輸出接著由晶體管組成的開關電路。根據輸出的不同，晶體管或導通或截至，從而控制電機或工作或停止。由要求可知，窗簾有兩個動作：打開和關閉。因此要求電機正轉或反轉。此電路中，我們用一個對稱的控制電路來控制電機的正反轉。它們的不同之處在于與直流電機正負極的連接方向不同而已。最后，就是制動電路。為了實現窗簾接觸到邊沿時，自動切斷電源。根據晶體管低電平截至的特性，我們在兩組三極管組成的開關電路前加上了兩個接地開關，當窗簾拉開或關閉到位時，將會接觸到開關，使得開關閉合，那么晶體管將截止，電機將停止工作。這就達到了控制窗簾到位后切斷電源的要求。
3.2 電路設計
電路圖如圖2.1。
3.3 工作原理
如圖2.1所示，該光控自動窗簾電路采用集成雙運算放大電路ICI和光敏電阻器RG作為主要控制元件。光敏電阻器RG與運算放大器IC、電位器RP1、RP2等構成控制電路。
在清晨，環境光線較強，光敏電阻器RG呈低阻值狀態，使IC的2腳電壓較3腳電壓高，Ic的5腳電壓較6腳的電壓高，IC的1腳低電平，7腳輸出高電平，使晶體管V1—V3均導通，V4—V6均截至，電動機M正轉，驅動窗簾拉開。當窗簾拉合到位后，滑動觸頭開關S1被觸動而接通，使VI的基極變為低電平，V1—V3均截至，電動機M停轉。
當夜幕降臨時，環境光線較弱，光敏電阻器RG的阻值變大，使IC的3腳電壓高于2腳的電壓，1腳輸出高電平，使晶體管V4—V6均導通，電動機M反轉，驅動窗簾拉和。當窗簾拉和到位后，滑動觸頭來關S2被接通，使V4的基極變為低電平，V4—V6截至，電動機M停轉。
調節電位器RP1、RP2的電阻值，改變IC的2腳電壓和5腳電壓的高低，是使清晨時IC的7腳輸出高電平，1腳輸出低電平；而傍晚時IC的1腳輸出高電平，7腳輸出低電平即可。
4.脈搏測量器
4.1 設計原理
4.1.1 硬件原理
本電路由傳感器電路、信號放大和整形電路、單片機電路、液晶顯示電路等四部分組成。傳感器電路，信號放大和整形電路方面做成兩個模塊，將其整合在一個電路板上，采集到的信號輸入到單片機外接接口里，通過程序的計算，將脈搏數顯示在液晶屏的第一行上。
4.1.2 脈搏測試傳感器的工作參數
HK—2000B+脈搏傳感器是在HK—2000B脈搏傳感器的基礎上改進的產品。傳感器探頭直徑做到15mm，電路部分外設。HK—2000B+脈搏傳感器電路模塊該電路集成了信號放大、信號調理、幅度調整、基線調整等電路。輸出可直接接A/D轉換電路。具體如表3.1所示。
4.1.3 軟件原理設計
程序用C語言編寫，由主程序、外部中斷服務程序、定時器TO中斷服務程序、延時子程序，液晶顯示子程序等模塊組成。主程序完成程序的初始化，中斷0服務程序由測量、計算、讀數等部分組成。定時中斷服務程序由計時、動態掃描顯示、無測試信號判斷等部分組成。程序中用變量n對時間計數，用變量m對脈搏脈沖信號個數計數。
4.2 設計過程
4.2.1 實驗環境
硬件環境：脈搏傳感器，單片機，電路板。
軟件環境：Keil uVision3，如圖3.1所示。
4.2.2 數據收集具體實現的方案
根據具體的需要如采集信號，放大信號，濾波，穩定信號，輸出信號等。
4.2.3 編寫程序
總體分為五個模塊：主程序、外部中斷服務程序、定時器TO中斷服務程序、延時子程序，液晶顯示子程序。
a）主程序：調用各子程序，實現整體功能，偽代碼如圖3.2所示。
b）外部中斷服務程序如圖3.3所示。
c）定時器中斷偽代碼如圖3.4所示。
d）液晶顯示，將脈搏次數顯示在液晶屏上，偽代碼如圖3.5所示。
e）延時子程偽代碼如圖3.6所示。
4.3 顯示結果
顯示結果如圖3.7所示，LED中首行顯示“pulse：065”表示脈搏數65/分鐘。
5.溫度測量儀
5.1 原理
在以單片機為核心的系統中，有時需進行溫度采集及控制，實用溫度測量儀的工作原理如圖4.1所示。根據以上原理，在設計溫度測量儀的過程中，關鍵是對不同的方案進行比較分析，從而尋求性能/價格高的實施方案：采用DS18B20作為溫度傳感器DS18B20是DALLAS公司生產的單總線數字式溫度傳感器，它取代了傳統方法中的采樣、放大、AD電路，直接把溫度信號變為串行數字量供CPU處理，單片機進行數據處理后將溫度測量值送LCD顯示。
5.2 實現過程
5.2.1 實驗環境
硬件環境：DS18B20，單片機。
軟件環境：Keil uVision3。
5.2.2 具體實現方案
由溫度采集、數據處理及液晶顯示三個模塊構成。
各組成部分程序代碼：
a）溫度采集模塊偽代碼如圖4.2所示。
b）數據處理模塊偽代碼如圖4.3所示。
c）液晶顯示模塊偽代碼如圖4.4所示。
5.3 顯示結果
將18B20插入單片機內，通過實驗得到結果如圖4.5。
由圖4.5可知，在第二行的數據中，溫度為27.500°C，符合現實溫度，說明實驗結果是正確的.
6.作品展示及說明
如圖5.1所示，作品是由輸液報警器、光控自動窗簾、脈搏測量及溫度顯示構成的在單片機上實現的小型病房監護系統。該電路設計簡單，功能實用、響應速度快，控制精度高，運行穩定且易操作。
參考文獻
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[5]潘豐.自動控制原理[M].2012.
作者簡介：
張婷（1990—），女，江蘇沭陽人，大學本科，現就讀于江南大學物聯網工程學院電子信息工程專業，研究方向：通信與控制工程。
張慧珍（1990—），女，河北滄州人，大學本科，現就讀于江南大學物聯網工程學院信息安全專業，研究方向：信息安全。
張寧（1991—），女，甘肅慶陽人，大學本科，現就讀于江南大學物聯網工程學院自動化專業，研究方向：自動化。
黃文?。?990—），男，河南信陽人，大學本科，現就讀于江南大學物聯網工程學院自動化專業，研究方向：自動化。