电子脉搏计及收音机调试实验报告(共23页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 课 程 实 习 报 告 课程名称： 电子设计制作与工艺实习 系 部： 工程与技术系 专业班级： 通信工程 1001 班 学生姓名： 指导教师： 黄 建 春 完成时间： 2012年6月 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 目 录电子脉搏计电路设计 摘要 电子脉搏计是用来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。它是用来测量频率较低的小信号,本课题即针对这一需求，设计一台简易的脉搏检测仪。本课题应用脉搏传感器，利用 由于心脏跳动而引起的变化，经过信号放大、调理、整形输出同步于脉搏跳动的脉冲信号，从而计算出脉率。 体循环系统重要的信 电子脉搏计波采集

2、操作简便性能稳定具有无创伤和适应性强等诸多优点因而受到国内外医学界的普遍重视。关键词：电子脉搏计；脉率；脉冲信号 Abstract Electronic pulse meter is used to measure a persons heart beat frequency of electronic instruments, but also the main part of electrocardiogram. It is used to measure the low frequency signal, this project is aimed at the demand, desi

3、gn a simple pulse measuring meter. The application of pulse sensor, use due to the beating heart and induced changes, through a signal amplification circuit, conditioning, shaping output in synchronization with the pulse of the pulse signal, and thus calculate the pulse rate. Systemic circulatory sy

4、stem an important letter electronic pulse wave collection and simple operation and stable performance with no trauma and adaptability etc. therefore subject to domestic and foreign medical circles generally pay attention to.Key words: electronic pulse; pulse rate; pulse signal 目 录摘 要 3Abstract 4第一章

5、电子脉搏计 6一 设计任务与要求 6二 方案设计 6三 单元电路设计及参数设计 8 四 整体电路设计和元件清单13五 仿真调试与分析 15六 参考文献 16第二章 收音机的组装与调试 17一 收音机原理 17二 常见的电子元件的基本知识 20三 焊接过程与方法（收音机的安装与调试） 22第三章 心得体会23 第一章 电子脉搏计一、设计任务与要求 为更好的运用电子技术基本知识进行理论设计、达到实践创新能力。通过实践制作一个电子脉搏计，学会合理的利用集成电子器件制作基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。 简述了在集成电路平台上利用中小规模集成电路器件，设计了一种数显式脉搏测试仪。通过测试和实际应

6、用表明：其性能稳定、工作可靠、方便。实现了对人体脉搏的电子测量，并且能数字显示脉搏次数。本文给出了系统的功能特点，设计原理，集成电路设计等。该系统利用脉冲干扰动平均值法滤波，在提高精度的同时也大大提高了系统的响应速度，该仪器成本低，可靠性高，操作方便。电子脉搏计是用来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。它是用来测量频率较低的小信号。要求：(1)实现在1min 内测量脉搏数；(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；(3)测量误差小于4 次/min。二、 方案设计1设计构思信号发生放大整形电路555定时器解码显示四倍频器2. 电路工作原理说明： 接上电源，电路各部分开

7、始工作。首先是信号发生器发生的信号，经过四倍频电路，频率变成了原来的四倍；倍频器的主要作用就是为了计数器能在15s内计算出1min钟的脉冲数。脉冲数进入七段数码管计数器，计数开始。来一个脉冲计数器就加一。15s后，定时器输出端电平翻转，计数器停止工作。显示出脉搏跳动的次数。正常人的脉搏次数是每分钟6080次（婴儿为90140次,老年人则为100150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏计的用来测量低频信号的装置。它的基本功能要求应该是:（1）.要把人体的脉搏数(振动)转换成电信号,这就需要借助传感器。（2）.对转换后的电信号要进行放大和整形处理，以保证其它电路能正常加工和处理。（3）.

8、在很短的时间（若干秒）内，测出经放大后的电信号频率值。总之，脉搏计的核心是要对低频信号在固定的短时间计数，最后以数字形式显示出来。可见，脉搏计的主要组成部分是计数器和数字显示器。3.实验方案1传感器 将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。2 放大整形电路 把传感器的微弱电流放大，微弱电压放大。3倍频器 将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。4控制电路 用555定时器以保证在基准时间控制下，使4倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。5计数、译码、显示电路 用来读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来

9、。6电源电路 按电路要求提供符合要求的直流电源。三、 单元电路设计及参数计算a.信号发生与采集脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为响应的电冲信号。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。 压电式传感器的工作原理是以某种物质的压电效应为基础。这些物质在沿一定方向受到压力的或拉力的作用而发生变形时，其表面会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。而具有这种压电效应的物体称为压电材料或压电元件。常见的压电材料有石英、钛酸钡、锆钛酸铅等。 b.放大与整形 本次实验采用比较简单、廉价的运放电路。由一个运放器和两个电阻

10、就组成了符合要求的放大电路。放大倍数可调，本次放大倍数大约为10倍。在放大部分电路中输入信号虽然已经被放大，电压也足以满足后续电路驱动之用，但是其波形仍为正弦波，为模拟量，必须将模拟量转换成数字脉冲之后供数字部分电路使用.由于整形电路比较复杂，要想较好的对脉搏信号的不规则性进行比较规则的整形是有一定的难道，所以就用一个简单点的与非门进行简单的整形。 图1 与非门整形电路c.倍频电路由于设计中要求在15s内测量1min内的脉搏数，所以要对脉搏进行调频。 而在整形电路中，整形后的信号与原信号的频率是相同的，如果要测其每分钟脉冲数，则至少应测量一分钟才可以实现，为了缩短测量时间，必须将整形后的信号的

11、频率加倍，这样就可以满足在短时间内完成测量任务的要求。显然，若将原信号频率变为原来的N倍，则测量时间就可以缩短为原来的1/N。 因此，60/15=4需要四倍频电路。 所以这里采用了能满足设计要求的异或门组成的4倍频电路。U1A和U1B构成二倍频电路，U1C和U1D亦构成二倍频电路；两个二倍频串联组成四倍频电路。利用第一个异或门的延迟时间对第二个异或门产生作用，当输入由“0”变成“1”或由“1”变成“0”时，都会产生脉冲输出。其中电容C是为了延时，经过测试，当C1=33uf，C2=3.8uf，R1=10k，R2=10k的时候能达到四倍频的要求。 图2 四倍频电路d、时钟信号产生电路时钟信号在电子

12、脉搏计中的作用是产生一个基准时钟，并控制脉搏计数器的工作，作为参考时钟。 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。所以定时时间为15s。本试验采用555单稳态定时电路。工作原理大概如下：开关打上，、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2/3,THR和THI为1/3，此时输出变为低电平。时间常数有t=1.1RC可以求得。本次试验 C=4.6uF R=3M.输 入输 出高电平触发端(U1)低电平触发端(U2)复位(Rd)输出(U0)放电管VT的状态00导通11截止10导通1不

13、变不变图3 555时钟信号产生电路原理图 表1 555定时器功能表e.计数译码显示电路这部分电路主要要完成对方波脉冲计数，将计数结果译码显示出来的功能。对于计数器，本设计中采用简单的十进制计数器74160N。对于译码器，由于脉搏测试器中需要上百位的数字。因此，将三片74160N直接按并行进位方式连接即的千进制计数器。三块芯片的ENP LOAD CLR都为高电平以保证电路的工作。其中第二第三块芯片ENT为高电平，第一块芯片ENT受555定时器的控制。当555定时器输出为低电平时，74160N输入端接收到的是高电平，开始计数；输出为高电平时，74160N接收到的是低电平，停止计数（计数结束）。此时

14、显示的就是15s内的脉冲数了。 七段数码管与74160N的连接方式如下： 图4 DCD-HEX(七段数码管)与74160N连接图 CLKRdLDEP ET工作状态X0XX X置零10X X预置数X110 1保持X11X 0保持111 1计数 表2 74LS160 功能表 四、 整体电路设计和元件清单（1）电子脉搏计系统整体电路图图5 电子脉搏计系统整体电路图（2）系统整体电路图截图 图6 系统整体电路图截图（3）元件清单 元件名称类型及参数备注集成块COMPARATOR_VIRTUAL两块集成块4070BD与或门四块集成块74160十进制计数器，三块集成块IN555555定时器电阻3M/3M/

15、100k/10k/10k/10k/10k/9.1k/1k各一个电容33uf/6.8uf/4.6uf/0.01uf各一个集成块DCD-HEX(七段数码管)3块函数发生器函数发生器（模拟脉搏）一个（400mV 1HZ）电源Vcc直流6V 表3 元件清单五、仿真调试与分析信号从时钟(模拟脉搏放大信号)发出，对计数器以及七段数码管进行仿真运行，解码后就到达七段数码管进行显示。（1） 整体仿真结 其中：29为倍频输出信号；28输出信号，该信号接计数电路；31为555产生时钟脉冲信号。 图7 整体仿真波形（2） 模拟脉搏信号从函数发生器发出，经过运放电路，放大10倍后，进入一个电容、3个与或门的延时分频。

16、 打上定时器的开关后，定时的过程实际上是电容不断充电的过程。电容上的电压从0到2/3这段时间就要定时的时间（15s）。开始，555定时器out端口为低电平，经过外部的非门之后，变成高电平，74160N C开始工作此后，电源经外部电阻不断向向 C 充电。当 C 上电压升到 2 /3 V DD 时，THR、TRI两端为1/3，输出 V 0 翻转，变为1；1经过非门变成0，74160N停止工作。故74160N工作的时间为：T=1.1RC=15(s).经过软件仿真和硬件搭建，均可实现上属功能。 六、参考文献：1 陈明义 编.电子技术课程设计实用课程.中南大学出版社2 吴新开 编 .电子测试、仿真与制作

17、技术.中南大学出版社 3 康华光 编.电子技术基础 模拟部分（第五版）.高等教育出版社4 邓元庆、贾鹏 编.数字电路与系统设计.西安电子科技大学出版社 第二章 收音机的组装与调试一 、收音机原理 声 电 转 换发 射天 线调 制 声 音 信 号1. 无限广播信号的发送与接收 f=0.3或3.4kHz调制的作用：1. 声音信号都是一样的，如果不处理就向空中发射，择则所有电台的声音信号混在一起，将互相干扰变成杂音而无法接收，因此，必须利用调制将不同信号调制的不同频段上。2.低频电磁波传输距离不如高频电磁波，而且要求较长的发射天线，通过调制可以将低频信号变为高频信号。信号的调制方式有：调幅、调频、调

18、相。调幅（幅度调制）基本原理：调幅：是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬间变化而变化。也就是通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含入高频信号中，通过天线把高频信号发射出去，随着把调制信号也传播出去了。 调频原理：使载波的瞬时频率随调制信号的规律而变化。电磁波的传输路径有：地波、天波、空间波三种。2.超外差式收音机超外差收音机先将高频信号通过变频变成中频信号，此信号的频率高于音频洗脑频率，其频率固定为465kHz，由于465kHz取自于本地振荡信号频率与外界高频信号频率之差，故成为超外差。 即：f=f0-fs超外差式收音机原理框图与相关的波形如下所示 图9 超外差式收音机

19、原理框图与相关的波形晶体管超外差收音机电路包括输入回路、变频电路、中频放大级、检波与AGC电路、前置低放与功能放大。由于集成电路内部无法制作电感、大电容、大电阻，故外围多以电感、电容和电阻为主，组成各种控制、供电滤波等电路。收音机电路图 ： 图10 收音机电路图 二 、常见的电子元件的基本知识1.电阻器 即电阻，是一个为电流提供通路的电子器件，是电子线路中应用最广的电子元件之一。可在电路中作负载电阻、分流器、分压器；与电容配合作滤波器；电阻在电源电路中作去藕电阻，稳压电源中的取样电阻及确定三极管静态工作点的偏置电阻等。主要介绍碳膜电阻器:体积小，重量轻，噪声及自身电感小，稳定性好及高频特性好，

20、价廉，但精度较低，应用较广泛。电位器 是一种可调电阻器，电位器是由电阻体、滑动片、转动轴、外壳及焊接片构成，对外有三个引出端，其中两个为固定端一端为滑动端，滑动端在两个固定端之间做机械运动，从而使固定端之间的电阻值发生变化。在使用过程中也要注意其主要技术指标。测量电阻可用欧姆表、RLC测试仪、万用表等。测量电阻器的注意事项：测量电路中的电阻器时，应先切断电源，而且测量时须将电阻器一端引脚从电路中断开，以免测量时受电路其他元件的影响，造成测量误差；每换一个倍档，都须重新调零；测量过程中，不能用双手同时触及电阻器的引线两端，以免将人体电阻并联到倍测电阻器上，影响测量结果。2. 电容器 常见不同种类

21、的电容如下:铝电解电容 是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极，还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。电解电容有正负极之分，使用时不可接反。陶瓷电容 用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做成极板制成。体积小，耐热性好，损耗小，绝缘电阻高，容量小，用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大，损耗和温度系数大，用于低频电路。电容器的主要参数 1.标称容量与允许偏差 2.额定工作电压 3.绝缘电阻 4.漏电流 5.频率特性 （电容器检测 电容表 万用表 RLC测仪器）电解电容器的极性判别： 1.外观判别 短引脚：负极 长引脚：正极3. 电感器与变压

22、器 电感器和变压器均是用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件。电感器是用漆线包、纱包或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝，在线路中用“L”表示。4.二极管 是封装起来的PN结加上电极引线构成，按用途分整流二极管、稳压二极管、开关二极管、检波二极管、发光二极管。二极管的参数如下：1）最大整流电流I；2)反向击穿电压V；3）最高反向工作电压VRM；4）动态电阻二极管检测：（1）半导体二极管极性判别 一般二极管有色点的一端为正极，无标记的二极管则可用万用表电阻挡来判别正负极（根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点）。用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个阻值，在所测阻值小的一次，与

23、黑表笔相接的一端为二极管的正极；在所测较大阻值的一次，与黑表笔相接的一端为二极管的负极。若测得正反电阻均小，说明管子内部短路；若很大，则开路，这两种情况下，管子就不能使用了。5.三极管 双极型三极管是由两个PN结构成的三端有源器件其内部有两种载流子参与器件的工作过程。 用指针式万用表检测三极管的基极和管型：先将万用表置于R*1K欧姆档，将红表棒接假定的基极，黑表棒分别与另两个极相接触，观测到指针偏转很小（或很大），再将红黑两笔对换，观测指针偏转都很大（或很小），则假定的基极是正确的；而管型为PNP型（或NPN型），但若两次测得电阻相差不大，则说明管子性能较差。三 、焊接过程与方法1.在焊接前，

24、要做好工具、焊料的准备工作；烙铁应充分加热，达到焊接的要求；用内含松香助焊剂的焊锡进行焊接，焊接时锡量应适中。2.焊接法：预热、熔锡、撤丝、保温、降温。焊接时两手各持烙铁、焊锡，从两侧先后依次各以45度角接近所焊元器件管脚与焊盘铜箔交点处，待融化的焊锡均匀覆盖焊盘和元件管脚后，撤出焊锡并将烙铁头沿管脚向上撤出，待焊点冷却凝固后，剪掉多余的管脚引线。焊接时的注意点：1. 元件视情况立式焊装或卧式焊装均可，前者元件要成型，后者元件尽量贴近板面。2. 有字元件的有字一面要尽量在同一方向。3. 连接导线要先镀锡再焊接，剥线裸露部位不大于1毫米。4. 焊接所用时间尽量短，焊好后不要拨弄元件以免焊盘脱落。

25、5. 焊点大小均匀，表面光亮，无毛刺无虚焊。6. 元件管脚应留出焊点外0.2至1毫米.7. 焊接过程中，要注意保持焊接面的清洁。 第三章 心得体会 通过这次对电子脉搏计电路的设计，感知数电和模电给生活带来的便利。总的来说，本次实验的完成，受益匪浅。此次课程设计，将所学东西融会贯通，付诸于实际电路中进行运用及模拟，对模数电知识有了更深刻地学习与掌握。既培养动手能力，也将所学的专业知识、专业技能在实际中进行综合实践与运用，同时为今后从事电子系统工程打下夯实的基础。 在设计过程中，先要仔细比较分析其原理以及可行的原因。然后进行课题理论基础的掌握，查找翻阅各种文献资料归纳总结，对资料进行对比研究，、及对protel软件的学习，可以对理论产生的电路图进行模拟运行。 虽然设计出的电子脉搏计有些地方不足，但基本完成了设计任务与要求。 通过这次实习真的学到很多，单就收音机这个组装而言，真的可以说是一次大的收获。开始比较麻烦，手发抖，焊接过程中发生不小心的错焊。焊完了装线，整个过程小心翼翼。可是当成功的那一刻却是很有成就感。在整个电路的设计过程中,为培养严肃认真的工作作风与科学态度，建立严谨的工程技术观念,培养工程实践能力,创新能力和综合设计能力。 最后感谢指导老师。专心-专注-专业