2.1.6 主从通信方案
方案一：蓝牙技术。蓝牙技术存在传输距离短、传输速度慢、功耗大、技术复杂，而且价格不菲。
方案二：红外技术。红外技术利用红外线的方式进行数据传递。在传输中具有速度快，但传输距离短，只能直线传输且易受干扰。
方案三：Zigbee技术。Zigbee技术一种低速短距离传输的无线网络协议，其成本比较高，穿透性不好。
方案四：CAN总线。CAN总线是异步串行通信中总线的一种，全称“Controller Area Network”即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。具有传输速度快、传输距离远、总线利用率高、通信失败率低、节点错误系统无影响、抗干扰能力强、网络调试容易、后期维护成本低等宝贵特点。
根据AT89S53的4种不同工作方式，分析上述四种方案，最终选定上位机与下位机之间采取基于CAN总线的有线异步传输通信方式，既方案四。 2.2 系统硬件结构
根据系统设计方案，整体系统结构如图1所示。 步进电机及驱动 单片机外围电路 AT89S53 单片机 点滴检测单元 通信电路单元 CAN接口 从 站 N 从站1 主站 CAN总线 液位检测 图1系统结构框图
声光报警单元 根据系统需求分析，本硬件系统主要是主站，基于AT89S53单片机各个从站，主、从站之间的数据通信总线等三大部分构成的。按系统设计方案，系统电路主要包含从站电路、外围电路及通信电路三个电路单元：
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（1）从站电路单元
该电路单元主要是负责输液信号采集和输液监控的任务，包含以下四个电路单元：①点滴信号检测单元；②液位检测单元；③键盘控制单元；④声光报警单元。
（2）外围电路单元
该电路单元主要是对从站采集的输液信号进行处理，即把从站采取的信号进行整形以便单片机处理，该电路单元还包括对从站系统的供电部分，供电系统采取单电源供电。主要有：①点滴信号整形单元；②电源电路单元。
（3）通信电路单元
该电路单元是通过CAN总线将下位机(从站)采集的各模块数据信息传送至由PC机构筑上位机，上位机可以通过开发的监控软件实现对各从站的输液情况实时监控。该电路包含两个内容：①CAN总线适配芯片连接电路；②通信接口电路。
3系统从站硬件设计 3.1 从站硬件系统框图
根据从站系统所要实现的功能，为从站系统设计出硬件系统框图[4]，如图2所示：
键盘控制电路单元 点滴信号检测单元 AT89S53
报警电路单元 电源电路单元 液体检测单元点滴信号整形单元 图2从站硬件系统框图
通信电路单元 3.2 从站系统各单元设计
有上面的框图可以知道，从站系统所包含的子模块较多，因此下面进行逐一介绍。
3.2.1 点滴信号检测单元
此单元模块是通过固定在输液瓶外侧的红外传感器来检测是否有点滴滴下， 电路图如图3所示。
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图3点滴信号检测电路
红外传感器是有发射管和受光管二者构成，其主要功能是实现光和电之间的转换。红外系统具有尺寸小、重量轻、易于安装等优点，且红外光波长长与可见光，受后者的影响较小，因此选用红外传感器来检测液体点滴滴速。增强信噪比以减少环境光源的干扰，并采用脉冲调制的方式。发射、接受的简化原理电路如图4所示。
图4脉冲产生电路
74HC14是具有施密特功能的六反相器，图5是74HC14所构成的多谐振荡电路。施密特触发器具有上限阈值电压V2、下限阈值V1的特性，且受芯片电源VDD的限制。多谐振荡器电路产生信号的周期频率满足f=1/{RCln[V2（VDD－V1）/V1（VDD－V2）]}，令ln[V2（VDD－V1）/V1（VDD－V2）]为k，则f=1/kRC，即T=kRC。对于74HC14而言，当VDD=5V时，下限闽值电压V1=1.4V，上限闽值电压V2= 3.6V，所以有k=1.89。考虑到脉宽可调的状况进而可以得出1.89（R1//R2+R2）C=T ，T表示方形脉冲的一个周期大小，（R1//R2）:（R1//R2+R2）=1:5。
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图5多谐振荡电路
3.2.2 点滴信号整形单元
在实际操作中，当点滴落下时，接收到的信号会产生相距很近的双脉冲，这极大的干扰了计数。为了消除这种干扰，减小虚假信息的影响，提高采样的可靠性，用软件滤波的方式滤去两个脉冲中的一个，这样就确保了计数的精确性。图6是信号整形原理电路图，同过原理图，可以对整形有简单的了解。
图6点滴信号整形电路
3.2.3 液位检测单元
按照医用卫生标准，吊瓶中应尽可能避免异物进入，所以在红外有损探测和无损探测中我们选择后者。液位检测电路是利用安装在输液瓶颈部的红外对射管对瓶内无液空间与有液空间光的折射差异来判断输液是否结束。光电转换原理类似以滴速检测，但红外接收管输出的电信号是电平信号，而不是脉冲信号。电平信号经放大后输入到比较器与门限电路比较，输出后送至单片机外部中断接口INT1。因考虑到储液瓶壁较厚，可利用红外无损探测方式，增大红外发射功率来加强接收信号以保证对液位进行精确检测，储液瓶有液空间和无液空间信号差异电压比较差可以达到40mV左右，说明该电路在液位下降到红外对射管以下时系统即能发出警越限报。该电路接收到的信号只需对其放大不需滤波处理，所以本电路结构单间，安装简易。其系统框图及电路图如下图7和图8所示。
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