电子脉搏仪课程设计.docx
- 文档编号:2380800
- 上传时间:2023-05-03
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:133.26KB
电子脉搏仪课程设计.docx
《电子脉搏仪课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子脉搏仪课程设计.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
电子脉搏仪课程设计
电子元件市场调研及电
子系统制作实习报告册
题目:
电子脉搏仪
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电气084
组别:
第三组
指导教师:
赵峰
2010年7月9日
电子脉搏测试仪设计
1引言
1.1选题意义
随着时代的进步,人们对完美生活的渴求更加热切,而科技的发展,使人们对这一要求越来越容易实现。
作为一名大学生,我们肩负着这样的任务,因此我们应用所学知识,设计了这样一款电路,希望在人们繁忙之余,给人们的生活锦上添花。
为更好的运用所学的知识,加深对电子电路的掌握,达到创新的目的。
经过一学期的学习,我们已掌握了一些简单的电路的特性以及元器件的作用,但我们对生活中已经应用了许久的电路依然陌生,比如简单的喇叭、闹钟、信号灯等。
通过课程设计实践制作一个数字频率计,学会合理的利用集成电子器件制作电路基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。
健康对于每一个人来说都是至关重要的。
体现一个人的健康状态有以下几个常用的指标,如体温、脉搏、心率以及血压等。
本次课题主要是利用计数器和延时电路构成的电子脉搏测试仪,用于适时检测人体健康状况的主要指标。
电子脉搏测试仪是依照中医诊脉的原理,用于测量一个人心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成部分和用来测量频率较低的小信号的仪器。
通过测试客观地显示出人体内气血的量、气血的寒热温度、气血升降表现等症状。
准确率达到98%,远远超过传统中医诊脉。
所以希望这次的设计能收到预期的目的。
1.2设计目标
电子脉搏测试仪设计:
电子脉搏测试仪的电路如图所示。
由压电陶瓷片、四2输入与非门CD4011、555定时器、CD40110、七段数码管(MTS3101AR七段数码管)组成。
MTS3101AR七段数码管为小型LED共阴极数码管,CD40110与它配套使用可直接驱动显示。
它是通过传感器将脉搏跳动的压力变化转换成电信号,再经过放大、整形、计数、译码驱动等环节的处理,最后由数码管显示出一分钟脉搏跳动的次数,使用起来十分方便。
图1电子脉搏测试仪的结构框图
1.3小组成员及分工
表1小组成员分工明细表
小组结构
学号
姓名
分工
组长
200809317
王金龙
市场调研、设计、焊接﹑调试
成
员
200809315
陈铎
市场调研、设计、调试
200809316
王利军
市场调研、焊接、调试
200809318
田疆
市场调研、报告、调试
200809319
康永强
市场调研、设计、调试
200809320
戚懋
市场调研、焊接、调试﹑报告
2基本原理
压电陶瓷片HTD作为脉搏传感器,将它贴在人身测试部位时,便把人体的脉搏信号转换为电信号,由于该电信号很微弱,故由与非门IC1-1R1﹑C1组成的线性放大器进行放大,放大的信号再由与非门IC1-2进行整形,然后送人IC3﹑IC4﹑CD40110进行计数,IC3﹑IC4与数码管共同组成两位加法计数显示电路,IC3、IC4的TB(4脚)为低电平时,允许计数脉冲输人,当TB为高电平时,计数器被禁止,不能计数。
由IC2555定时器、C2、R2成定时电路,其输出端(3脚)与IC3,IC4的TE(4脚)相连接。
平时,IC2的输出为高电平,使IC3,IC4计数禁止;当按下S2时,IC2的输出变为低电平,C2经R2充电,定时开始,与此同时,IC3﹑IC4允许开始计数脉冲进入。
60秒后,IC2的输出又变为高电平,使计数器停止计数,此时,数码管显示的计数结果即为一分钟内脉搏跳动的次数。
C4﹑R3组成清零电路,用来保证在电源接通瞬间,IC3﹑IC4自动复位清零。
使用时,用松紧带将压电陶瓷片HTD压在手腕的动脉处,注意一定要压紧。
再合上开关S1后即按一次复位开关S2,使CD400100清零,这是计数阀门打开,脉搏信号有CD40110进行计数。
一分钟后,CD40110输出一高电平,使技术阀门关闭。
这时数码管显示的数字就是每分钟的脉搏数。
图3总电路图
3主要元器件介绍
3.1元件清单
表2元件清单一览表
名称
符号
规格型号
单价(元)
数量
电阻
R1
3MΩ
0.1
1个
R2
12MΩ
0.1
1个
R3
20KΩ
0.1
1个
R4~R17
510Ω
0.1
14个
电容
C1
1000pF
1
1个
C2
4.7µF
1
1个
C3
0.01µF
1
1个
C4
0.02µF
1
1个
电源
U
6v
10
1个
开关
S1
1
1个
S2
1
1个
7段显示管
MTS3101AR
0.8
2个
压电陶瓷片
HTD
2
1个
555定时器
多功能芯片
CD4011
2
1个
电路板
CD40110
3
2个
导线
1元/米
2米
3.2主要元器件介绍(一般为核心器件介绍)
3.2.1脉搏传感器——本实验中的压电陶瓷片HTD
脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为响应的电脉冲信号。
脉搏传感器是脉象检测系统中重要的组成部分,其性能的好坏直接影响到后置电路的处理和结果的显示。
目前典型的脉搏传感器有以下三种:
光电类、压阻类和压电类。
在这三种当中目前采用最多的是压电型传感器,其工作原理是利用敏感元件直接把压力转变为电信号。
3.2.2CD4011的功能、真值表、引脚图、内部结构图
CD4011的功能:
CD4011为四2输入与非门CMOS芯片
表3CD4011真值表
Y
A
B
工作状态
0
0
?
禁止
0
1
1
设定
1
0
0
重置
1
1
保持
无
图4CD4011引脚图
3.2.3CD40110的引脚图、逻辑功能图、功能
CD40110为十进制可逆计数器、锁存器、译码器、驱动器,具有十进制加、减、进位、借位等计数功能,计数器状态锁存,七段显示译码输出等功能。
图5CD40110引脚图
表4CD40110功能表
CR(5脚)为清零端,CR=1时,计数器异步清零。
CP为时钟端,CPU(9脚)为加法计数时钟,CPD(7脚)为减法计数时钟。
QCO(10脚)为加计数进位输出,QBO(11脚)为减计数借位输出。
CT(4脚,低电平有效)为触发器使能端,CT=0时,计数器工作,CT=1时,计数器处于禁止状态,即不计数。
LE(6脚,低电平有效)为锁存控制端,LE=1时,显示数据保持不变,但它的内部计数器仍正常工作。
a,b,c,d,e,f,g(1,15,14,13,12,3,2脚)为信号输出端,与七段显示器连接。
3.2.4555定时器
表5555定时器功能表
555定时器是为了试验在15s内完成任务,使单稳态的时间长度为15s。
本试验采用555单稳态定时电路,工作原理大概如下:
关闭开关,RST、VCC都为高电平,由于有电容C3的存在,THR和THI为低电平,此时输出为低电平,随着电容的充电,当时间达到15s的时候,电容两端电压为2/3VCC,THR和THI两端电压为1/3VCC,此时输出变为低电平。
时间常数有t=1.1RC可以求得。
3.2.5计数译码显示
7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。
如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极,那共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地;它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上(也是abcdefg)!
此时若显示数字1,那么译码驱动电路输出段bc为高电平,其他段扫描输出端为低电平,以此类推。
如果7段数码管是共阳显示电路,那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。
共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上,其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。
无论共阴共阳7段显示电路,都需要加限流电阻,否则通电后就把7段译码管烧坏了!
限流电阻的选取是:
5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10mA到15mA得数即为限流电阻的值。
发光二极管的工作电压一般在1.8V--2.2V,为计算方便,通常选2V即可!
发光二极管的工作电流选取在10-20mA,电流选小了,7段数码管不太亮,选大了工作时间长了发光管易烧坏!
对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数!
图6共阴极LED七段显示器引脚图
4元件的市场调研元选择
表6元件市场调研表
名称
符号
规格型号
价格(元)
调研地点
是否选用
3DG6
0.2
西北电子商贸城
否
BS182
0.2
西北电子商贸城
否
三极管
V
BSS84
0.2
西北电子商贸城
否
IRFZ44N
1.4
西北电子商贸城
否
S8050
0.5
西北电子商贸城
否
300Ω
0.02
南关电子市场
否
510Ω
0.02
南关电子市场
否
20K
0.02
南关电子市场
否
碳膜电阻
R
10K
0.02
南关电子市场
是
5K
0.02
南关电子市场
是
100K
0.02
南关电子市场
是
1K
0.02
南关电子市场
否
1000pF
1
南关电子市场
否
10uF
0.2
南关电子市场
是
电容
C
4.7uF
0.2
南关电子市场
否
0.01uF
0.1
南关电子市场
是
100uF
0.3
南关电子市场
是
单向晶闸管
VT
2
西北电子商贸城
否
1N4001
0.2
西北电子商贸城
否
EE16
0.4
西北电子商贸城
否
AL0810
0.2
西北电子商贸城
否
电感
L
GH106-102
1
西北电子商贸城
否
22uF
1
西北电子商贸城
否
SP54-101K
0.6
西北电子商贸城
否
发光二极管
VL
WH-Y3133
0.2
南关电子市场
否
φ5mm
0.1
南关电子市场
否
EN555
1
南关电子市场
是
CD4011
2
南关电子市场
否
芯片
CD40110
3
南关电子市场
否
74LS194
1
南关电子市场
否
74LS161
1
南关电子市场
否
7段显示管
MTS3101AR
0.8
南关电子市场
否
压电陶瓷片
HTD
2
南关电子市场
否
小型拨氏开关
2x2
0.2
南关电子市场
否
4x4
0.2
南关电子市场
否
按钮开关
0.5
南关电子市场
是
续表6
滑动变阻器
RP
100K
0.8
南关电子市场
是
电路板
4
南关电子市场
是
芯片座
0.2
南关电子市场
是
导线
1m
1
南关电子市场
是
变压器
T
220V-6V
5
西北电子商贸城
否
白炽灯
EL
15W
3
西北电子商贸城
否
5制作与调试
总体来说,我们这次设计的电路原理相对来说不是太难。
它是通过传感器将脉搏跳动的压力变化转换成电信号,再经过放大、整形、计数、译码驱动等环节的处理,最后由数码管显示出一分钟脉搏跳动的次数,使用起来十分方便。
再设计初期,通过图书馆、上网。
我们参考了大量的资料,最后确定了这个方案,在设计好电路图之后,我们就开始列元件清单、进行市场调研。
接下来就是焊接了,虽然说原理相对简单,但是由于所用芯片比较多,所以在焊接中遇到了很大的困难。
例如,最开始想的是元件的布局一定要美观,但是在焊接过程中我们发现,如果按照预先的计划焊接的话,很多元件的焊点很容易焊在一起,造成短路。
所以最后有些元件就直接放在了电路板的空处,影响了美观,这是焊接的一个遗憾。
其次就是焊接技术,同学们都不是什么技术人员,所以焊接时难免出现错误,虚焊、短接常常出现。
还有一点就是在焊接时没有把线布局好,导致在调试检查时,出现问题都很难看出来。
在调试过程中,我们发现了很多问题,首先是元件,有些元件选错了或元件功能不是太好,最主要的就是压电陶瓷片,由于压电陶瓷片不是太灵敏,导致产品有时不能工作。
其次就是芯片的问题,由于对芯片的引脚和功能都不是太熟,在焊接中出现了很多错误。
6设计总结
6.1设计小结
总体来说,本次实践我们独立完成将使我们受益匪浅。
在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中,大家始终兴味盎然,斗志昂扬,这次实践培养了我们的设计思维,增加了实际操作的能力。
在进行电子元器件的市场调查时,使我们得以将理论与实践相结合,初步的了解了这一时期市场上各种电子元器件的价格与变化趋势,这一点显得尤其重要与有意义。
大家都觉得以后更要加强这方面的设计,只有不断地提高亲自动手操作的能力和实际解决问题的能力,才能使我们始终保有工科学子的那份自信心与自豪感。
在课程设计过程中我们自己动脑子解决遇到的问题,使得平日里从书本上所学到的知识有了用武之地,从而巩固和深化了我们的知识结构。
这次实习给我们提供了学以致用的好机会,图书馆和互联网也成为了我们查找相关资料,电路设计定位、最终电路成型的有效途径与帮手。
可以说,本次设计有苦也有甜。
设计思路是最重要的,如果设计思路是成功的,那么设计已经成功了一半。
因此我们应该在设计之前做好充分的准备,因而要熟练地掌握课本上的知识就成为了必要的前提,这样才能对实践中出现的问题进行分析解决。
在整个电路的设计和实现过程中,留给我印象最深的是从设计之初到最终成功地实现一个电路,恒久的耐心、毅力和团队配合才是难能可贵的,我们花费时间最多的是各个单元电路的焊接以及电路的调试上。
我们所设计的电路的实际功能效果与预期有一定差距,这是本次实习最大的遗憾,相信我们在经历了这次挫折后,以后类似的电子工艺实习会做的更好。
通过本次的电子元器件市场调研及电子系统制作实习,我们深深体会到了理论和实际的差距,深刻感受到了理论联系实际的重要性。
总体来看,我们利用器件最少,价钱最省的元器件实现了我们设计的电子系统小制作,并且在制作过程中对市场上元器件的情况作了全面系统地了解。
当然第一次设计属于自己的电子系统多少有点盲目,还好团队的力量使我们攻克了一个又一个的难题。
在我们7人的小团队中每位成员都有自己的工作,很多时候大家都很努力地去完成自己的事情,并且注重互相配合、协作。
虽然我们做出来的最终电子系统与我们最初的设计方案略有差异,但是最终我们客服重重困难,实现了大部分的电路功能,做出了相当不错的电路系统。
电路系统中,用IC1555定时器输出的0.7Hz脉冲,去控制IC2555的引出端5脚电压,改变分压器的分压比,从而改变IC2555的振荡频率。
扬声器的音频信号时被IC1555调制的双音频信号,使它发出“滴嘟、滴嘟”的双音声,但由于滑动变阻器的调节范围小,使音频调节范围小,有待进一步改进。
6.2设计体会
为期两个星期的电子设计与制作实习结束了,通过这次实习,我们感受颇多。
首先,我们增强了对专业知识的理解和运用,让我们很好的将理论知识和实践紧密的结合起来,通过运用所学的电子技术方面的专业基础知识和查阅相关的书籍设计电路,论证调研,实现功能,解决身边的实际问题。
其次,元器件的市场调研是一次很好的锻炼机会,经过几天的是市场考察调研,使得我们对元器件有了更深的了解和认识,另外调研过称也是对我们社会实践能力的一个考验,人际交往是当代大学生必不可少的一种能力,是自身综合素质的一种体现。
最后,电路的焊接和调试,这也是电路成败最为关键的一步,主要是考察我们的动手能力,虽然在焊接的过称中遇到了很多的问题,但是通过全组成员的共同努力我们最终克服了重重困难,实现了预期的功能。
通过这两个星期的学习,使我们对电子工艺的理论有了初步的系统了解。
我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板的组装工艺流程、555芯片的工作原理与组成元件的作用等。
这些知识不仅在课堂上有效,对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义,在日常生活中更是有着现实意义;也对自己的动手能力是个很大的锻炼。
实践出真知,纵观古今,所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。
没有足够的动手能力,就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。
在实习中,我锻炼了自己动手技巧,提高了自己解决问题的能力。
我觉得自己在以下几个方面与有收获:
(1)对电子工艺的理论有了初步的系统了解。
我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、收音机的工作原理与组成元件的作用等。
这些知识不仅在课堂上有效,对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义,在日常生活中更是有着现实意义。
(2)对自己的动手能力是个很大的锻炼。
在实习中,我锻炼了自己动手技巧,提高了自己解决问题的能力。
比如在焊接芯片时,怎样把那么多脚分开焊接对我们来说是个难题,可是经过训练后,我们做到了。
虽然在实习中会遇到难题,但是从中我学到了很多,使自己的动手能力也有所提高,我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向,增进专业知识的强化。
通过这次实习大家接触了解到了电子产品的生产实际,电子产品的设计与制作,培养一定的动手能力,将理论知识和实践相结合,为学习后续课程,积累了必要的知识和能力,通过实际的设计和操作对学生进行工作作风和学风的培训,并为今后从事有关电子技术工作奠定了坚实的基础。
7参考文献
[1]姚彬.电子元器件与电子实习实训教程[M].北京:
机械工业出版社.2009年4月.
[2]贾更新,戴启军等.电子技术实验与课程设计[M].西安:
西北工业大学出版社.2010年1月.
[3]何希才,邹炳强.通用电子电路应用400例[M].北京:
电子工业出版社.2005年9月.
[4]孙余凯,项绮明等.精选实用电子电路260例[M].北京:
电子工业出版社.2007年6月.
[5]何希才.常用电子电路应用365例[M].北京:
电子工业出版社.2007年2月.
[6]陈尔绍等.实用数字电路300例[M].北京:
电子工业出版社.1998年7月.
[7]肖景和.CMOS数字电路应用300例[M].北京:
中国电力出版社.2005年1月.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子 脉搏 课程设计