婴幼儿尿床报警器 课程设计.docx
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婴幼儿尿床报警器课程设计
婴幼儿尿床报警器课程设计
————————————————————————————————作者:
————————————————————————————————日期:
中北大学信息商务学院
课程设计说明书
学生姓名:
学号:
10050641X29
学院:
信息与通信工程学院
专业:
电子信息工程
题目:
电子线路综合应用实践课程设计
指导教师:
候宏花职称:
副教授
2013年1月18日
婴儿尿床报警器课程设计
一、设计目的、要求、意义。
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二、设计内容。
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1总体设计方案简介。
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2单元电路设计,给出设计思路,设计电路,参数计算.。
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三、结果分析.。
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四、设计总结。
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五、设计心得。
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婴儿尿床报警器课程设计
一、设计目的、要求、意义
1。
1设计目的
学生通过自己动手设计制作,将电子技术相关理论知识与制作实践相结合,提高学生的动手能力,加深对电子技术原理的理解,增加学习电子技术的兴趣,为今后投入电子技术的开发应用打好基础。
1。
2设计要求
要求设计一种新颖的婴儿尿床报警器.当婴儿排尿后,能自动发出“宝宝尿啦”提醒语,既能使婴儿湿尿布及时更换,又减少尿布更换次数,对婴儿身心健康十分有益。
设计要求:
(1)设计合理的尿液探测电路,能实时监测;
(2)当监测到尿液时,延迟1min后发出报警声音;
(3)选用适当语音集成电路芯片,发出轻柔的声音,以防惊动婴儿。
(4)报警声音速度、音调可调;
(5)报警延迟时间可调。
1.3设计意义
这是一种新颖的婴儿尿床报警器,它在婴儿排尿1min后,自动发出轻松的“宝宝尿啦”的提醒语,有效避免了声音对正排尿婴儿造成的震动和干扰,既能使婴儿湿尿布及时更换,又减少尿布更换次数,对婴儿身心健康十分有益.
二、设计内容
2。
1、总体设计方案简介
设计一种新颖的婴儿尿床报警器。
当婴儿排尿后,能自动发出“宝宝尿啦"提醒语,既能使婴儿湿尿布及时更换,又减少尿布更换次数,对婴儿身心健康十分有益。
设计要求:
(1)设计合理的尿液探测电路,能实时监测;
(2)当监测到尿液时,延迟1min后发出报警声音;
(3)选用适当语音集成电路芯片,发出轻柔的声音,以防惊动婴儿。
(4)报警声音速度、音调可调;
(5)报警延迟时间可调。
通过湿度传感器感应婴儿是否尿床,当婴儿排尿后,湿度传感器由高阻态转变为低阻,电源接通引发电路工作.电路接通后触发延迟电路工作,大约1min后延时电路输出由低电平变为高电平;高电平触发音乐芯片KD—9300工作,发出“宝宝尿啦"提醒语。
2。
2、单元电路设计,给出设计思路,设计电路,参数计算
(1)电压分配及感应电路
图2。
1电压分配及感应电路
湿敏传感器特性图:
氯化锂湿敏电阻器属电解质类湿敏元件.氯化锂(LiCl)是一种吸湿盐类,将它涂在有机绝缘基体上,或用多孔性合成树脂浸透氯化锤,就构成了湿敏电阻器。
氯化锂湿敏电阻器常见的有柱状和板状两种形式,它们不但在结构上不同,而且制作工艺和性能也不相同。
图2。
2给出柱状氯化锂湿敏电阻器的电阻值与相对湿度的关系曲线.四川省彭山县银鑫稀化有限公司。
图2。
2氯化锂湿敏电阻器的结构
图2.3柱状氯化锂湿敏电阻器的电阻值与相对湿度的关系曲线
(2)延时电路(由555定时器构成)
图2.3延时电路
(3)音乐芯片电路
图2.4音乐芯片电路
(4)总电路图
图2。
5总电路图
(4)仿真结果
图2。
6为延时电路仿真图,其中湿敏电阻使用30欧的电阻等效代替,音乐电路为集成电路,使用5。
62千欧的电阻等效代替。
图2。
6延时电路仿真图
(6)PCB板
图2.7pcb板
三、结果分析
这次使用的芯片是KD-9300系列集成芯片,内储乐曲共有31种,可供用户选择使用。
R是音乐集成电路A的外接振荡电阻器,其取值范围一般在47kΩ至82kΩ之间。
经过仿真,在延时过后,可以观察到波形图。
调整R值,得到R阻值小,乐曲演奏速度快;R阻值大,乐曲节奏慢。
该电路每按动一次按钮开关SB,扬声器BL就会自动鸣奏一支长约15~20s的世界名曲。
四、设计总结
开始时我们组尝试使用模拟电子技术方面的知识来设计并仿真一个婴儿尿床报警器,可是持续尝试了两天,查阅了一些资料,请教了老师,问过了同学,在实际的仿真时并没有达到预期的效果,后来分析了原因,觉得是我们的电路有一些问题,在尝试了改进后,又仿真不出预期的效果,最后经我们三个研究决定改变了设计的思路和方向,决定使用我们较为熟悉的数字电路来设计实现婴儿尿床报警器。
在决定使用数字电子技术的方案后,我们进行了分析,把电路进行了模块化的划分,共分为了三个部分:
电源和开关控制电路、延时控制电路、音乐控制电路.
音乐控制电路较好实现,我们决定使用现在市场上较为流行的KD—9300音乐芯片来实现音乐的播放,且其自身通过接可调电阻或可调电容可以改变音乐的音调高低,实现了调整音乐的功能。
我们开始着重设计延时控制电路。
经过讨论后我们决定采用555定时器构成多协振荡器来产生CP脉冲再来驱动计数器实现延时控制功能,开始时实现了555定时器构成多协振荡器来产生周期为两秒的CP脉冲,并进行了仿真,效果比较好,实测时周期确实为2秒左右,误差在十几毫秒左右,但是在参照了数字电子技术这本书集设计了30进制计数器后却不知为什么无法得到正确的仿真结果,通过多次的重新设计和仿真,再检查的过程,始终无法得到满意的仿真结果,最后不得已放弃了这一方案,我们决定不用计数器结构,直接将555定时器构成多协振荡器产生CP脉冲周期设计为60秒,这样就可以实现延时控制功能,但是这时设计结果和实际的仿真有一定的出入,为了较好的完成功能,我们进行了多次的改进,紧接着又进行了多次的仿真实验,终于得出了较好的仿真结果,将延时定在了60秒左右,最大误差为正负2秒。
最后我们进行了电源和开关控制电路的设计,最关键的功能已经实现了,可是后来进行仿真时却又出乎意料的有了问题,通过多次的仿真和重新设计,最后终于定下了电源和开关控制电路的设计思路和具体参数,还有一个小小的插曲就是在湿敏元件的选择上我们还是费了好大的力气才找到了较为满意的元件,在网上和书海里遨游了好久后我们才搞明白湿敏元件的一些参数意义,开始查找符合我们要求的湿敏元件,最终我们选用了四川省彭山县银鑫稀化有限责任公司生产的氯化锤湿敏电阻器。
五、设计心得
为时两周的课程设计很快就结束了,经过我们的不懈努力,终于成功的制造出了婴幼儿尿床报警器。
在这次设计中,我们遇到了重重困难,同时也学到了很多知识。
通过本次设计我掌握了湿敏传感器的工作原理,掌握了电路的设计与制作和晶体管极性的判断,以及如何去检查电路中的错误与线路是否导通,进一步熟练万用表的使用。
模拟电子技术电路基础作为电子信息工程的一门专业课可见其课程设计对于我们也是同样重要的。
而这学期的课程设计被安排到了期末,我想是老师想让我们将在这学期里学到的理论知识充分应用到实践中去。
一开始,我对这课题还比较陌生,于是便在网上搜索和去图书馆查询相关资料,最终确定了婴幼儿尿床报警电路的电路图。
经老师检查合格后我陷入了一个新的苦恼,就是对这个电路图的所需器件及其作用一无所知,于是我仔细的查询了每个器件的名称和作用以及其工作原理,接下来的任务便是连接电路了,我们按照电路原理图一步步的连接、核对。
检查一遍后发现了不少错误,这时我开始发觉做事必须要细心,有些错误完全可以避免而由于自己的粗心导致了我对着电路原理图反复检查了好几遍,把一些显而易见的地方改正过来.经过我们不懈的努力,终于正确连接好了电路,可是却发现扬声器没响,于是老师给我们换了声音比较大的蜂鸣器。
再次连接好电路,打开开关蜂鸣器响了,可是断开开关蜂鸣器依旧在响,这又使我们陷入了一阵苦恼中,经过了反复的思考,我们找到了问题的所在,终于比较顺利的完成了婴幼儿尿床报警器的设计电路.对于此次模电课程设计,我首先要感谢刘老师的悉心指导和帮助,如果没用老师的帮助,以我现在仅有的知识和水平是无法顺利完成电路设计。
其次我掌握了常用电子器件的类型和特征;培养了自己解决问题和思考问题的能力;提高了严肃认真的工作作风和严谨的科学作风。
经过这次课程设计,我认识到了以后无论做任何事情都要具有良好的专业素质,遇事不要浮躁,做事要严肃认真,作为电子专业的学生,我们要养成细心严谨的工作作风,容不得半点马虎,一个元件的接错可能导致很大的失误。
通过了这次课程设计,我们能够更好的了解自己的不足,了解关于课程设计应注意的方方面面,为我们以后的继续学习和工作积累了一笔宝贵的财富。
这次的课程设计让我得到了很多经验和教训,我会吸取其中的经验和教训,把它运用到今后的学习和生活中去。
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