1、電子元件市場調研及電子系統制作實習報告冊題目：電子脈搏儀專業：電氣工程及其自動化班級：電氣084組別：第三組指導教師：趙峰2010年7月9日電子脈搏測試儀設計1引言1.1選題意義隨著時代的進步，人們對完美生活的渴求更加熱切，而科技的發展，使人們對這一 要求越來越容易實現。作為一名大學生，我們肩負著這樣的任務，因此我們應用所學知 識，設計了這樣一款電路，希望在人們繁忙之余，給人們的生活錦上添花。為更好的運 用所學的知識，加深對電子電路的掌握，達到創新的目的。經過一學期的學習，我們已 掌握了一些簡單的電路的特性以及元器件的作用，但我們對生活中已經應用了許久的電 路依然陌生，比如簡單的喇叭、鬧鐘、信

2、號燈等。通過課程設計實踐制作一個數字頻率 計，學會合理的利用集成電子器件制作電路基于數字電路和模擬電路的課程設計與制 作。健康對于每一個人來說都是至關重要的。體現一個人的健康狀態有以下幾個常用的 指標，如體溫、脈搏、心率以及血壓等。本次課題主要是利用計數器和延時電路構成的 電子脈搏測試儀，用于適時檢測人體健康狀況的主要指標。電子脈搏測試儀是依照中醫 診脈的原理，用于測量一個人心臟跳動次數的電子儀器，也是心電圖的主要組成部分和 用來測量頻率較低的小信號的儀器。通過測試客觀地顯示出人體內氣血的量、氣血的寒 熱溫度、氣血升降表現等癥狀。準確率達到98%，遠遠超過傳統中醫診脈。所以希望這 次的設計能收

3、到預期的目的。1.2設計目標電子脈搏測試儀設計：電子脈搏測試儀的電路如圖所示。由壓電陶瓷片、四2輸 入與非門CD4011、555定時器、CD40110.七段數碼管（MTS3101AR七段數碼管）組成。 MTS3101AR七段數碼管為小型LED共陰極數碼管，CD40110與它配套使用可直接驅動顯 示。它是通過傳感器將脈搏跳動的壓力變化轉換成電信號，再經過放大、整形、計數、 譯碼驅動等環節的處理，最后由數碼管顯示出一分鐘脈搏跳動的次數，使用起來十分方圖1電子脈搏測試儀的結構框圖1.3小組成員及分工表1小組成員分工明細表小組結構學號姓名分工組長200809317王金龍市場調研、設計、焊接、調試成 員

4、200809315陳鐸市場調研、設計、調試200809316王利軍市場調研、焊接、調試200809318田疆市場調研、報告、調試200809319康永強市場調研、設計、調試200809320戚懋市場調研、焊接、調試、報告2基本原理壓電陶瓷片HTD作為脈搏傳感器，將它貼在人身測試部位時，便把人體的脈搏信號 轉換為電信號，由于該電信號很微弱，故由與非門IC11R1、C1組成的線性放大器進 行放大，放大的信號再由與非門IC1-2進行整形，然后送人IC3、IC4、CD40110進行計 數，IC3、IC4與數碼管共同組成兩位加法計數顯示電路，IC3、IC4的TB （4腳）為低 電平時，允許計數脈沖輸人，

5、當TB為高電平時，計數器被禁止，不能計數。由IC2 555 定時器、C2、R2成定時電路，其輸出端（3腳）與IC3, IC4的TE （4腳）相連接。平 時，IC2的輸出為高電平，使IC3, IC4計數禁止；當按下S2時，IC2的輸出變為低電 平，C2經R2充電，定時開始，與此同時，IC3、IC4允許開始計數脈沖進入。60秒后， IC2的輸出又變為高電平，使計數器停止計數，此時，數碼管顯示的計數結果即為一分 鐘內脈搏跳動的次數。C4、R3組成清零電路，用來保證在電源接通瞬間，IC3、IC4自 動復位清零。使用時，用松緊帶將壓電陶瓷片HTD壓在手腕的動脈處，注意一定要壓緊。再合上 開關S1后即按一

6、次復位開關S2,使CD400100清零，這是計數閥門打開，脈搏信號有 CD40110進行計數。一分鐘后，CD40110輸出一高電平，使技術閥門關閉。這時數碼管 顯示的數字就是每分鐘的脈搏數。是3.1元律清單R LFV翡圖3總電路圖是3.1元律清單R LFV翡圖3總電路圖3主要無器件介紹名稱符號規格型號單價（元）數量R13MQ0.11個電阻R212MQ0.11個R320KQ0.11個R4 R17510Q0.114個C11000pF11個電容C24.7呻11個C30.01呻11個C40.02呻11個電源U6v101個開關S111個S211個7段顯示管MTS3101AR0.82個壓電陶瓷片HTD21

7、個555定時器多功能芯片CD401121個電路板CD4011032個導線1元/米2米3.2主要元器件介紹（一般為核心器件介紹）3.2.1脈搏傳感器一一本實驗中的壓電陶瓷片HTD脈搏傳感器的作用是將脈搏信號轉換為響應的電脈沖信號。脈搏傳感器是脈象檢測 系統中重要的組成部分，其性能的好壞直接影響到后置電路的處理和結果的顯示。目前 典型的脈搏傳感器有以下三種：光電類、壓阻類和壓電類。在這三種當中目前采用最多 的是壓電型傳感器，其工作原理是利用敏感元件直接把壓力轉變為電信號。3.2.2 CD4011的功能、真值表、引腳圖、內部結構圖CD4011的功能：CD4011為四2輸入與非門CMOS芯片表3 CD

8、4011真值表YAB工作狀態00?禁止011設定100重置11保持無圖4 CD4011引腳圖3.2.3 CD40110的引腳圖、邏輯功能圖、功能CD40110為十進制可逆計數器、鎖存器、譯碼器、驅動器，具有十進制加、減、進 位、借位等計數功能，計數器狀態鎖存，七段顯示譯碼輸出等功能。CR （5腳）為清零端，CR=1時，計數器異步清零。CP為時鐘端，CPU （9腳）為加法計數時鐘，CPD （7腳）為減法計數時鐘。QCO （10腳）為加計數進位輸出，QBO （11腳）為減計數借位輸出。CT （4腳，低電平有效）為觸發器使能端，CT=0時，計數器工作，CT=1時，計數 器處于禁止狀態，即不計數。LE

9、 （6腳，低電平有效）為鎖存控制端，LE=1時，顯示數據保持不變，但它的內部 計數器仍正常工作。s b，c，d，e，f，g （1，15, 14, 13, 12, 3, 2腳）為信號輸出端，與七段顯示 器連接。3.2.4 555定時器表5 555定時器功能表高電平觸爰端（的n攜 A柢電平觸找端（叱）夏位（瓦） 堆輸出出放電管VT的狀態導通4四1不變不交555定時器是為了試驗在15s內完成任務，使單穩態的時間長度為15s。本試驗采 用555單穩態定時電路，工作原理大概如下：關閉開關，RST、VCC都為高電平，由于有電容C3的存在，THR和THI為低電平， 此時輸出為低電平，隨著電容的充電，當時間達

10、到15s的時候，電容兩端電壓為2/3VCC, THR和THI兩端電壓為1/3VCC，此時輸出變為低電平。時間常數有t=1.1RC可 以求得。3.2.5計數譯碼顯示7段數碼管又分共陰和共陽兩種顯示方式。如果把7段數碼管的每一段都等效成發 光二極管的正負兩個極，那共陰就是把abcdefg這7個發光二極管的負極連接在一起并 接地；它們的7個正極接到7段譯碼驅動電路74LS48的相對應的驅動端上（也是 abcdefg）！此時若顯示數字1，那么譯碼驅動電路輸出段bc為高電平，其他段掃描輸出 端為低電平，以此類推。如果7段數碼管是共陽顯示電路，那就需要選用74LS47譯碼 驅動集成電路。共陽就是把abcd

11、efg的7個發光二極管的正極連接在一起并接到5V電 源上，其余的7個負極接到74LS47相應的abcdefg輸出端上。無論共陰共陽7段顯示 電路，都需要加限流電阻，否則通電后就把7段譯碼管燒壞了！限流電阻的選取是：5V 電源電壓減去發光二極管的工作電壓除上10mA到15mA得數即為限流電阻的值。發光二 極管的工作電壓一般在1.8V-2.2V為計算方便，通常選2V即可！發光二極管的工作 電流選取在10-20mA,電流選小了，7段數碼管不太亮，選大了工作時間長了發光管易 燒壞！對于大功率7段數碼管可根據實際情況來選取限流電阻及電阻的瓦數！4元件的市場調研元選擇表6元件市場調研表名稱符號規格型號價格

12、（元）調研地點是否選用3DG60.2西北電子商貿城否BS1820.2西北電子商貿城否三極管VBSS840.2西北電子商貿城否IRFZ44N1.4西北電子商貿城否S80500.5西北電子商貿城否300Q0.02南關電子市場否510Q0.02南關電子市場否20K0.02南關電子市場否碳膜電阻R10K0.02南關電子市場是5K0.02南關電子市場是100K0.02南關電子市場是1K0.02南關電子市場否1000pF1南關電子市場否10uF0.2南關電子市場是電容C4.7uF0.2南關電子市場否0.01uF0.1南關電子市場是100uF0.3南關電子市場是單向晶閘管VT2西北電子商貿城否1N40010

13、.2西北電子商貿城否EE160.4西北電子商貿城否AL08100.2西北電子商貿城否電感LGH106-1021西北電子商貿城否22uF1西北電子商貿城否SP54-101K0.6西北電子商貿城否發光二極管VL -WH-Y31330.2南關電子市場否? 5mm0.1南關電子市場否EN5551南關電子市場是CD40112南關電子市場否芯片CD401103南關電子市場否74LS1941南關電子市場否74LS1611南關電子市場否7段顯示管MTS3101AR0.8南關電子市場否壓電陶瓷片HTD2南關電子市場否小型撥氏開關2x20.2南關電子市場否4x40.2南關電子市場否按鈕開關0.5南關電子市場是續表

14、6滑動變阻器RP100K0.8南關電子市場是電路板4南關電子市場是芯片座0.2南關電子市場是導線1m1南關電子市場是變壓器T220V-6V5西北電子商貿城否白熾燈EL15W3西北電子商貿城否5制作與調試總體來說，我們這次設計的電路原理相對來說不是太難。它是通過傳感器將脈搏跳 動的壓力變化轉換成電信號，再經過放大、整形、計數、譯碼驅動等環節的處理，最后 由數碼管顯示出一分鐘脈搏跳動的次數，使用起來十分方便。再設計初期，通過圖書館、 上網。我們參考了大量的資料，最后確定了這個方案，在設計好電路圖之后，我們就開 始列元件清單、進行市場調研。接下來就是焊接了，雖然說原理相對簡單，但是由于所用芯片比較多

15、，所以在焊接 中遇到了很大的困難。例如，最開始想的是元件的布局一定要美觀，但是在焊接過程中 我們發現，如果按照預先的計劃焊接的話，很多元件的焊點很容易焊在一起，造成短路。 所以最后有些元件就直接放在了電路板的空處，影響了美觀，這是焊接的一個遺憾。其 次就是焊接技術，同學們都不是什么技術人員，所以焊接時難免出現錯誤，虛焊、短接 常常出現。還有一點就是在焊接時沒有把線布局好，導致在調試檢查時，出現問題都很 難看出來。在調試過程中，我們發現了很多問題，首先是元件，有些元件選錯了或元件功能不 是太好，最主要的就是壓電陶瓷片，由于壓電陶瓷片不是太靈敏，導致產品有時不能工 作。其次就是芯片的問題，由于對芯

16、片的引腳和功能都不是太熟，在焊接中出現了很多 錯誤。6設計總結6.1設計小結總體來說，本次實踐我們獨立完成將使我們受益匪淺。在摸索該如何設計電路使之 實現所需功能的過程中，大家始終興味盎然，斗志昂揚，這次實踐培養了我們的設計思 維，增加了實際操作的能力。在進行電子元器件的市場調查時，使我們得以將理論與實 踐相結合，初步的了解了這一時期市場上各種電子元器件的價格與變化趨勢，這一點顯 得尤其重要與有意義。大家都覺得以后更要加強這方面的設計，只有不斷地提高親自動 手操作的能力和實際解決問題的能力，才能使我們始終保有工科學子的那份自信心與自 豪感。在課程設計過程中我們自己動腦子解決遇到的問題，使得平日

17、里從書本上所學到 的知識有了用武之地，從而鞏固和深化了我們的知識結構。這次實習給我們提供了學以 致用的好機會，圖書館和互聯網也成為了我們查找相關資料，電路設計定位、最終電路 成型的有效途徑與幫手。可以說，本次設計有苦也有甜。設計思路是最重要的，如果設 計思路是成功的，那么設計已經成功了一半。因此我們應該在設計之前做好充分的準備， 因而要熟練地掌握課本上的知識就成為了必要的前提，這樣才能對實踐中出現的問題進 行分析解決。在整個電路的設計和實現過程中，留給我印象最深的是從設計之初到最終 成功地實現一個電路，恒久的耐心、毅力和團隊配合才是難能可貴的，我們花費時間最 多的是各個單元電路的焊接以及電路的

18、調試上。我們所設計的電路的實際功能效果與預 期有一定差距，這是本次實習最大的遺憾，相信我們在經歷了這次挫折后，以后類似的 電子工藝實習會做的更好。通過本次的電子元器件市場調研及電子系統制作實習，我們深深體會到了理論和實際 的差距，深刻感受到了理論聯系實際的重要性。總體來看，我們利用器件最少，價錢最 省的元器件實現了我們設計的電子系統小制作，并且在制作過程中對市場上元器件的情 況作了全面系統地了解。當然第一次設計屬于自己的電子系統多少有點盲目，還好團隊 的力量使我們攻克了一個又一個的難題。在我們7人的小團隊中每位成員都有自己的工 作，很多時候大家都很努力地去完成自己的事情，并且注重互相配合、協作

19、。雖然我們 做出來的最終電子系統與我們最初的設計方案略有差異，但是最終我們客服重重困難， 實現了大部分的電路功能，做出了相當不錯的電路系統。電路系統中，用IC1555定時 器輸出的0.7Hz脈沖，去控制IC2555的引出端5腳電壓，改變分壓器的分壓比，從而 改變IC2555的振蕩頻率。揚聲器的音頻信號時被IC1555調制的雙音頻信號，使它發出 “滴嘟、滴嘟”的雙音聲，但由于滑動變阻器的調節范圍小，使音頻調節范圍小，有待 進一步改進。6.2設計體會為期兩個星期的電子設計與制作實習結束了，通過這次實習，我們感受頗多。首先， 我們增強了對專業知識的理解和運用，讓我們很好的將理論知識和實踐緊密的結合起

20、 來，通過運用所學的電子技術方面的專業基礎知識和查閱相關的書籍設計電路，論證調 研，實現功能，解決身邊的實際問題。其次，元器件的市場調研是一次很好的鍛煉機會， 經過幾天的是市場考察調研，使得我們對元器件有了更深的了解和認識，另外調研過稱 也是對我們社會實踐能力的一個考驗，人際交往是當代大學生必不可少的一種能力，是 自身綜合素質的一種體現。最后，電路的焊接和調試，這也是電路成敗最為關鍵的一步， 主要是考察我們的動手能力，雖然在焊接的過稱中遇到了很多的問題，但是通過全組成 員的共同努力我們最終克服了重重困難，實現了預期的功能。通過這兩個星期的學習，使我們對電子工藝的理論有了初步的系統了解。我們了解 到了焊普通元件與電路元件的技巧、印制電路板的組裝工藝流程、555芯片的工作原理 與組成元件的作用等。這些知識不僅在課堂上有效，對以后的電子工藝課的學習有很大 的指導意義，在日常生活中更是有著現實意義；也對自己的動手能力是個很大的鍛煉。 實踐出真知，縱觀古今，所有發明創造無一不是在實踐中得到檢驗的。沒有足夠的動手 能力，就奢談在未來的科研尤其是實驗研究中有所成就。在實習中，我鍛煉了自己動手 技巧，提高了自己解決問題的能力。我覺得自己在以下幾個方面與有