項目18脈搏計的設計與制造ppt課件

1、工程18 脈搏計的設計與制造 18.1 18.1實訓目的實訓目的n經過這一實訓課程,能讓學生對電子產品設計的過程有一個初步的了解.n對以前的知識有一充分靈敏運用的時機，使學生的才干得到鍛練。n對畢業(yè)后從事電子技術方面的任務有協(xié)助。 18.218.2實訓原理實訓原理n電子設計實訓，普通包括：n擬定性能目的、電路的預設計、仿真和修正設計四個環(huán)節(jié)。n衡量設計的規(guī)范是：n任務穩(wěn)定可靠，能到達所要求的性能目的，并留有適當?shù)脑Ａ浚浑娐泛唵?、本錢低；功耗低、所采用元器件的種類少、體積小且貨源充足；便于消費、測試和維修等。18.2.118.2.1電子設計的原那么和設計內容電子設計的原那么和設計內容n1)滿足系

2、統(tǒng)功能和性能的要求 n2)電路簡單，本錢低，體積小。 n3)電磁兼容性好。 n4)可靠性高。 n5)系統(tǒng)的集成度高。 n6)調試簡一方便。 1 1、電子電路設計的根本原那么、電子電路設計的根本原那么 n7)消費工藝簡單。 n8)操作簡一方便。 n9)耗電少。 n10)性能價錢比高。 2、設計內容n1)功能和性能目的分析。 n2)系統(tǒng)設計。 n3)原理電路設計。 n4)可靠性設計 。n5)電磁兼容特性設計 。n6)調試方案設計。 18.2.218.2.2電子電路的普通設計方法電子電路的普通設計方法n選擇總體方案n設計單元電路n選擇元器件n計算參數(shù)n審圖n驗證(包括性能測試、修正電路)n畫出總體電

3、路圖 1. 選擇總體方案的普經過程 n根據所提出的義務、要求和性能目的，器具有一定功能的假設干單元電路組成一個整體，來實現(xiàn)各項功能，滿足設計標題提出的要求和技術目的。 n總體方案往往不止一個，仔細分析每個方案的可行性和優(yōu)缺陷，加以比較，從中取優(yōu)。2. 選擇方案應留意的幾個問題n有些關鍵部分，還要提出各種詳細電路，根據設計要求進展分析比較，從而找出最優(yōu)方案。 n不要盲目熱衷于數(shù)字化方案。 n既要思索方案的可行性，還要思索性能、可靠性、本錢、功耗和體積等實踐問題 n應盡量防止方案上的大反復，以免浪費時間和精神。 18.2.3 18.2.3 單元電路的設計單元電路的設計n根據設計要求和已選定的總體方

4、案的原理框圖，確定對各單元電路的設計要求，必要時應詳細擬定主要單元電路的性能目的。n應留意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電平轉換之類的接口電路，以簡化電路構造、降低本錢。 18.2.4 18.2.4 參數(shù)計算參數(shù)計算n常需計算某些參數(shù)：n放大器電路中各電阻值、放大倍數(shù)，振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率。n只需很好地了解電路的任務原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才干滿足設計要求。 計算參數(shù)應留意 n1)各元器件的任務電壓、電流、頻率和功耗等應在允許的范圍內，并留有適當?shù)脑Ａ?，n以保證電路在規(guī)定的條件下，能正常任務，到達所要求的性能目的。n2)對于環(huán)境溫度、交流電網電壓等任務條件，計算

5、參數(shù)時應按最不利的情況思索。計算參數(shù)應留意n3)涉及元器件的極限參數(shù)(例如整流橋的耐壓)時，必需留有足夠的裕量，普通按1.5倍左右思索。n4)電阻值盡能夠選在1M范圍內，最大普通不應超越10M，其數(shù)值應在常用電阻標稱值系列之內，并根據詳細情況正確選擇電阻的種類。n5)非電解電容盡能夠在100pF0.1uF范圍內選擇，其數(shù)值應在常用電容器標稱值系列之內，并根據詳細情況正確選擇電容的種類。 18.2.5 18.2.5 審圖審圖n審圖時應留意以下幾點：n1)先從全局出發(fā)，檢查總體方案能否適宜，有無問題，能否有更佳方案。n2)檢查各單元電路能否正確，電路方式能否適宜。n3)模擬電路各電路之間的耦合方式

6、有無問題，數(shù)字電路各單元電路之間的電平、時序等配合有無問題，邏輯關系能否正確，能否存在競爭冒險。n審圖時應留意以下幾點(續(xù)： n4)檢查電路中有無煩瑣之處，能否可以簡化。n5)根據圖中所標出的各元器件的型號、參數(shù)，驗算能否到達性能目的，有無恰當?shù)脑Ａ?。n6)要特別留意檢查電路圖中各元器件任務能否平安，能否任務在額定值范圍內。18.2.6 18.2.6 仿真和驗證仿真和驗證n設計時思索問題不周、出現(xiàn)過失是很正常的。n對于比較復雜的電子電路，單憑紙上談兵就能使本人設計的原理圖正確無誤并能獲得較高的性價比，往往是不現(xiàn)實的。 18.2.718.2.7總體電路圖的畫法總體電路圖的畫法n總體電路圖不僅是印

7、制電路板等工藝設計的主要根據，而且在組裝、調試和維修時也離不開它。 繪制電路圖要留意以下幾點： n1)規(guī)劃合理，陳列均勻，稀密恰當，圖面明晰 。n2)留意信號的流向，普通從輸入端或信號源畫起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路。 n3)繪圖時應盡量把總電路畫在一張紙上。n4)每一個功能單元電路的組件應集中布置在一同，便于看清各單元電路的功能關系。 繪制電路圖要留意以下幾點n5)銜接線應為直線，連線通常畫成程度線或豎線，普通不畫斜線。 n6)圖形符號要規(guī)范，圖中應加適當?shù)臉俗?。n7)數(shù)字電路中的門電路、觸發(fā)器在總電原理圖中建議用門電路符號、觸發(fā)器符號來畫，而不按接線圖方式畫 18.

8、3 實訓儀器和設備序號名 稱型 號規(guī) 格數(shù)量備 注1指針萬用表MF-471或500型2數(shù)字萬用表UT-52或DT-990913晶體管毫伏表 DA-16A0-1000mV14直流穩(wěn)壓電源 YB1731或YB-17191直流032V5雙蹤示波器YB4320F20HZ20MHZ1或其他型號6計算機根據實訓實際情況1圖形的繪制7Protel軟件99SE版1原理圖及印制電路圖的繪制8雕刻機AM系列19脈搏計所需元件1套根據設計而定18.4 18.4 實訓內容與步驟實訓內容與步驟設計要求n實如今15 s內丈量1 min的脈搏數(shù)，并且顯示其數(shù)字；n常人脈搏數(shù)為6080次min，嬰兒為90100次min，老人

9、為100150次min。 18.4.118.4.1總體方案總體方案n1.分析設計標題要求分析設計標題要求 n1)用傳感器將脈搏的跳動轉換為電壓信用傳感器將脈搏的跳動轉換為電壓信號，并加以放大整形和濾波：號，并加以放大整形和濾波： n2)在短時間內在短時間內(15s內內)測出被測試者每測出被測試者每分鐘的脈搏數(shù)。分鐘的脈搏數(shù)。 2.2.選擇總體方案選擇總體方案n設計方案 傳感器倍頻器放大與整形基準時間產生電路控制電路計數(shù)譯碼顯示設計方案n1)傳感器：將脈搏跳動信號轉換為與此相對應的電脈沖信號。 n2)放大與整形電路：將傳感器的微弱信號放大，整形除去雜散信號。 n3)倍頻器：將整形后所得到的脈沖信

10、號的頻率提高。如將15s內傳感器所獲得的頻率的4倍頻，即可得到對應一分鐘脈沖數(shù)，從而縮短丈量時間。 n4)基準時間產生電路：產生短時間的控制信號，以控制丈量時間。 設計方案n4)基準時間產生電路：產生短時間的控制信號，以控制丈量時間。 n5)控制電路：用以保證在基準時間控制下，使4倍頻后的脈沖信號送到計數(shù)、顯示電路中。n6)計數(shù)、譯碼、顯示電路：用來讀出脈搏數(shù)，并以十進制數(shù)的方式由數(shù)碼管顯示出來。n7)電源電路：按電路要求提供符合要求的直流電源。 設計方案n用這種方案丈量的誤差為4次min，丈量時間越短 設計方案 設計方案n該方案是首先測出脈搏跳動5次所需的時間，然后再換算為每分鐘脈搏跳動的次

11、數(shù)。n這種丈量方法的誤差小，可達1次min。n此方案的傳感器、放大與整形、計數(shù)、譯碼、顯示電路等部分與方案I完全一樣，現(xiàn)將其他部分的功能表達如下 n1)六進制計數(shù)器：用來檢測六個脈搏信號，產生五個脈沖周期的門控信號。n2)基準脈沖(時間)發(fā)生器：產生周期為0.1s的基準脈沖信號。n3)門控電路：控制基準脈沖信號進入8位二進制計數(shù)器。n4)8位二進制計數(shù)器：對經過門控電路的基準脈沖進展計數(shù)， 設計方案n5)定脈沖數(shù)產生電路：產生定脈沖數(shù)信號，如3000個脈沖送入可預置8位計數(shù)器輸入端。n6)可預置8位計數(shù)器：以8位二進制計數(shù)器輸出值(如50)作為預置數(shù)，對3000脈沖進展分頻，所得的脈沖數(shù)(如得

12、到60個脈沖信號)，即心率。 設計方案(2)方案比較n方案I構造簡單，易于實現(xiàn)，但丈量精度偏低；n方案電路構造復雜，本錢高，丈量精度較高。n根據設計要求，精度為4次win，在滿足設計要求的前提下，應盡量簡化電路，降低本錢，應選擇方案I。 18.4.218.4.2單元電路的設計單元電路的設計n1.1.放大與整形電路放大與整形電路 傳感器放大電路有源濾波整形電平轉換放大整形方案電路框圖 1)傳感器 傳感器信號調理原理電路 2)2)放大電路放大電路 3)有源濾波電路 4)整形電路和電平轉換電路 放大與整形電路放大與整形電路2 2倍頻電路倍頻電路n該電路的作用是對放大整形后的脈搏信號進展4倍頻，以便在

13、15s內測出lmin內的人體脈搏跳動次數(shù)。3. 基準時間產生電路n產生一個周期為30s(即脈沖寬度為15s)的脈沖信號，以控制在15s內完成一分鐘的丈量義務。 秒脈沖發(fā)生器十五分頻器二分頻器3. 基準時間產生電路石英晶體振蕩電路 采用了石英晶體振蕩電路，石英晶體的主頻為32.768kHz。這里選用Rl5為5.1M，R16為51k12，C6為56pF，C7為356pP，反相器利用了CC4060中的反相器 1)秒脈沖發(fā)生器 選用CC4060 14位二進制計數(shù)器對32.768kHz進展14次二分頻，產生一個頻率為2Hz的脈沖 信 號 ， 然 后 用CC4013進展二分頻得到周期為1s的脈沖信號。 基

14、準時間產生電路圖 2)15分頻和二分頻器： n由SN74161組成十五進制計數(shù)器，進展15分頻，然后用CCA013組成二分頻電路，產生一個周期為30s的方波，即一個脈寬為15s的脈沖信號。 4 4計數(shù)、譯碼、顯示電路計數(shù)、譯碼、顯示電路5.5.控制電路控制電路n控制電路的作用主要是控制脈搏信號經放大、整形、倍頻后進入計數(shù)器的時間，另外還應具有為各部分電路清零等功能 。5.5.控制電路控制電路18.3.318.3.3畫總電路圖畫總電路圖18.4.4 18.4.4 仿真和驗證仿真和驗證n檢查各單元電路的功能和目的能否到達設計要求。n檢查各個接口電路能否起到應有的作用。n把各單元電路組合起來，檢查總

15、體電路的功能，檢查總電路的性能能否最正確。n利用仿真軟件畫可對單元電路進展驗證，然后，逐漸進展組合，直到總的電路組合成一同，看能否能到達要求。18.4.5 18.4.5 用雕刻機制造印刷電用雕刻機制造印刷電路圖路圖 n用Protel等軟件制造繪制印刷電路，要求配局合理，高低頻分開、功率電路與信號電路分開、數(shù)字電路與模擬電路分開，遠間隔傳輸信號運用電隔離技術等。n把繪制成的印刷電路轉換成雕刻機所需軟件，并預備好如雕刻頭及銅覆板等，進展試雕刻。n在雕刻初步勝利后，完成印刷電路圖的制造。18.4.6 18.4.6 安裝調試安裝調試n根據原理圖所示，根據信號的流向分級安裝，逐級進展級聯(lián)。n級聯(lián)時，假設出現(xiàn)時序配合不同步或尖峰脈沖干擾，引起邏輯功能不正常時，可以經過添加邏輯門進展延時或反相。n3過各級調試并糾正出現(xiàn)的錯誤和缺乏，再測試電路的邏輯電路的邏輯功能能否滿足設計需求，最后畫出邏輯電路圖。 18.518.5實訓思索實訓思索n對單獨的功能電路，在分析時，可以到達功能要求，但在進展級聯(lián)時，就會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，如何進展分析？n這里有二種實施方案，他能否還可以提出第三種方案，與前二種方案比，各有什么優(yōu)缺陷？n在安裝時，能否應遵照一定的順序？ 18.5.18.5.本卷須知本卷須知n本實訓，從分析、設計、仿真、制造、