畢業(yè)設計電子止鼾器設計論文有電子設計圖

1、電子課程設計引言當今社會科學技術飛速發(fā)展，日新月異，尤其電子信息技術突飛猛進。隨著技術的發(fā)展，電子新產品不斷涌現(xiàn)。電子技術的廣泛應用，促進了工農業(yè)的發(fā)展，也豐富了我們的物質文化生活。電子止鼾器是一種能在使用者打鼾時發(fā)出微弱電脈沖信號從而刺激使用者改變睡眠姿勢的電子產品。由于打鼾既有損于身體健康，又影響他人休息；針對這種情況，我們研發(fā)出這種產品，由于它工作簡單，使用方便。激發(fā)電脈沖信號不會對人體構成傷害。長期使用該止鼾器可幫助打鼾者改變這種不良習慣，從而有利于人們身心健康的發(fā)展。因此，我們有理由相信我們的產品具有良好而廣泛的市場前景，會得到廣大使用者的認可和喜愛。我們設計的這個課題很多不足之處，

2、希望給予改正。-24-第1章概述1.1 止鼾器止鼾器作為一種新型的電子產品，是滿足人們的需要而設計的。能夠有效的減少打鼾者的打鼾次數(shù)，對打鼾者的身體健康以及家人的睡眠質量有很大的提高。因而這種方便、安全、小巧實用的產品被大眾接受。隨著科技的發(fā)展止鼾器越來越先進，越來越綠色環(huán)保并且價格也越來越便宜。圖1展示的就是幾種常見的電子止鼾器。圖1.1止鼾器實物圖1.2 555定時器555定時器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結合的典范。555是美國Signetics公司1972年研制的用于取代機械式定時器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設計有三個5kQ的電阻而得名。此電路后來竟風靡世界。目前，流行的產品主要有4個：

3、BJT兩個：555,556（含有兩個555）;CMO曲個：7555,7556（含有兩個7555）。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖1.2和圖1.2所示。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC/3和2VCC/3。常見定時器555系列芯片廣泛用于各種電子電路的波形發(fā)生端和前端波形整形。圖1.2555定時器的內部電路框

4、圖D,N,FEPackagesGNIDTRIGGEROUTPUTRESETVCCDISCHARGETHRESHOLDCONTROL VOLTAGEFPackacjeGNDNCTRIGGEROUTPUTNCRESETNCVCCNCDISCHARGEMCTHRESHOLDNCCONTROL VOLTAGETOPVIEW圖1.2555定時器的外引腳排列圖第2章課程設計任務及要求2.1 設計任務設計一個電子止鼾器，能夠將打呼聲轉化為電信號，經過音頻放大電路放大加到芯片NE555中是刺激脈沖產生器工作，在脈沖變壓器的二次側產生刺激電脈沖，此刺激電脈沖電脈沖加在打鼾者身體某部位，使打鼾者改變睡姿。2.2

5、設計要求基本要求：1用Multisim設計其原理圖，要求顯示要求元器件布局合理整潔，連線簡單有序；2、用Multisim對設計其原理圖經行有效仿真，得到仿真結果并分析功能實現(xiàn)程度；3、能夠產生刺激電脈沖；4、方便，安全，好用；發(fā)展要求：1、靈敏度好，精確收集聲音信號，并轉化成電信號；2、用Protel99SEProteus、Modelsim等他仿真軟件對方案進行仿真確保理論分析的真確性3、Protel99SE設計PCB寸使用手動布線；4、綠色環(huán)保，符合設計要求。第3章理論設計3.1 方案設計的比較及選定3.1.1 方案設計的比較該方案可以有多種設計思路與可行性方案第一種方案：采用NE555時基

6、集成電路制作的電子止鼾器。圖3.1是由音頻檢測放大電路和脈沖產生器電路組成。音頻檢測放大電路由橋式整流器、傳聲器（話筒）BM音頻放大管V1、V2、電容器C1、C2和電阻器R1R釗成。電源經過橋式整流濾波電路產生9V直流電壓。接通電源開關S后，該電子止鼾器的音頻檢測放大電路進入工作狀態(tài)。此時若使用者打鼾時，傳聲器B必將鼾聲變?yōu)殡娦盘?。該信號經V1、V2放大后，加至IC的4管腳，使刺激脈沖產生器工作，在脈沖變壓器T2的二次側產生刺激電脈沖，此刺激電脈沖通過電極加在打鼾者身體某部位（例如手、腳、頸或后背等處），使打鼾者改變睡眠姿勢。停止打鼾后，刺激脈沖立即消失。第二種方案：采用分立元件制作的電子止鼾

7、器，它由鼾聲檢測放大電路和脈沖振蕩器組成。鼾聲檢測檢測放大電路有揚聲器BL、耦合變壓器T1、電容器C1、C2、音頻放大晶體管V1、V2、電阻R1R即電位器RPlRP2等組成。脈沖振蕩器由二極管VDI振蕩管V&電容器C3脈沖變壓器T2和電位器RP3等組成。接通開關S后，鼾聲檢測放大電路進入工作狀態(tài)。在無鼾聲時，V2的集電極無音頻電壓輸出，V3處于截止狀態(tài)，電極A、B兩端無刺激脈沖輸出。當有鼾聲發(fā)出時，鼾聲經揚聲器BL轉換成電信號。該電信號經T1和C1耦合至V1的基極,經V1和V2放大后，從V2的集電極輸出，在經過VD1加至V3的基極，使脈沖振蕩器振蕩工作，從A、B兩端輸出刺激電脈沖，使打

8、鼾者該變睡姿，停止打鼾。3.1.2 設計方案的選定第一種方案：其使用了一個555集成塊，提高了最終的設計效果，降低了設計難度，符合設計要求。第二種方案:其使用分立式元件不僅增大了設計的難度而且使整個電路的最終設計效果與可信度降低；使揚聲器發(fā)出的兩種不同頻率的聲響不易區(qū)分，效果不理想；還使設計成本增加。集成元件與分立式元件相比較，集成元件的優(yōu)勢：1、元件制作方便快捷。其將一個特定的功能集合在一起，供使用者使用，不必再花費過多的時間、精力而且它保證并提高了整個電路的整體性能，使揚聲器能清晰地發(fā)出兩種不同頻率的聲響，較好的滿足設計的要求。2、元件制作可行性高。集成元件提供了很大的可行度，而奮元件在復

9、雜的電路中要不斷地返回檢查，增加了任務量。3、由分立元件組成的電路，如果電路選擇得好，參數(shù)選擇恰當，元件性能優(yōu)良，設計和調試的好，則性能也很優(yōu)良。但只要其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則性能會低于一股集成電路。且為了不致過載、過流、過熱等損壞元件，需要加以復雜的保護電路。集成功放電路成熟，低頻性能好，內部設計具有復合保護電路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件參數(shù)穩(wěn)定，無須調整，信噪比較小，而且電路布局合理，外圍電路簡單，保護功能齊全，還可外加散熱片解決散熱問題。3.2 系統(tǒng)設計電源岫入4瀛需T555定時器工作T瓶出料抻電壓圖3.2.1電路的系統(tǒng)框圖電路的工作示意圖如上圖所示。當有脈沖信號輸入時，

10、經放大電路工作進行信號放大加到555芯片處理使刺激脈沖產生器工作，在脈沖變壓器的二次側產生刺激電脈沖。3.3 單元電路設計3.3.1 555萬波發(fā)生電路1、555方波發(fā)生電路工作原理555方波發(fā)生電路是本系統(tǒng)最重要白部分之一，其原理圖如圖3.3.1所示。選用的芯片是NE555D其內部電品&框圖在圖1.2已經展示了。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，則電壓比較器A1的反相輸入端的電壓為2VCC/3,A2的同相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3,則比較器A2的輸出為1,可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。

11、如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3,同時TR端的電壓大于VCC/3,則A1的輸出為1,A2的輸出為0,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為0電平。圖3.3.1 NE555方波發(fā)生電路原理圖圖3.3.2波形發(fā)生圖3.3.3前端波形整形由555定時器組成的多諧振蕩器及其工作波形圖如圖3.3.4所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。圖3.3.4NE555定時器組成的多諧振蕩器及其工作波形圖引腳功能：Vi（TH）：高電平觸發(fā)端，簡稱高觸發(fā)端，又稱閾值端，標志為TKV 2（TR）：低電平觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端，標志為TR0V co：控制電壓端。V o：輸出端。Dis:放電端。Rd:復位端。555定時器內含

12、一個由三個阻值相同的電阻R組成的分壓網絡，產生1/3Vcc和2/3Vcc兩個基準電壓；兩個電壓比較器G、G;一個由與非門G、G組成的基本RS觸發(fā)器（低電平觸發(fā)）；放電三極管T和輸出反相緩沖器G。而是復位端，低電平有效。復位后，基本RS觸發(fā)器的Q端為1（高電平），經反相緩沖器后，輸出為0（低電平）。在555定時器的口端和地之間加上電壓，并讓VCo懸空，則比較器C的同相輸入端接參考電壓2/3Vcc,比較器G反相輸入端接參考電壓1/3Vcc,為了學習方便，我們規(guī)定：當TH端的電壓2/3Vcc時，寫為Vth=1,當TH端的電壓2/3Vcc時，寫為產0。當TR端的電壓1/3Vcc時，寫為Mr=1,當TR

13、端的電壓1/3Vcc時，寫為Vtr=0。 低觸發(fā)：當輸入電壓V21/3Vcc且Vi2/3Vcc時，Vtr=0,VtH=0,比較器G輸出為低電平，G輸出為高電平，基本RS觸發(fā)器的輸入端S=0、R=1,使Q=1,Q=0,經輸出反相緩沖器后，VO=1,T截止。這時稱555定時器“低觸發(fā)”； 保持：若V2>1/3Vcc且Vi<2/3Vcc,則Vtr=1,VtH=0,S=R=1,基本RS觸發(fā)器保持，VO和T狀態(tài)不變，這時稱555定時器“保持”。 高觸發(fā)：若Vi>2/3Vcc,則Vth=1,比較器C輸出為低電平，無論G輸出何種電平，基本RS觸發(fā)器因R=0,使Q=1,經輸出反相緩沖器后，V

14、=0;T導通。這時稱555定時器“高觸發(fā)”。555定時器的“低觸發(fā)”、“高觸發(fā)”和“保持”三種基本狀態(tài)和進入狀態(tài)的條件(即Vt小Vtr的“0”、“1”)必須牢牢掌握。Vco為控制電壓端，在VJ®加入電壓，可改變兩比較器G、G的參考電壓。正常工作時，要在成拼口地之間接0.01pF(電容量標記為103)電容。放電管Ti的輸出端Dis為集電極開路輸出。555定時器的控制功能說明見表2.6。根據555定時器的控制功能，可以制成各種不同的脈沖信號產生與處理電路電路，例如，史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器等。表3.3.1555定時器的控制功能說明閾值輸入觸發(fā)輸入復位RdRS輸出Vo放電

15、管T00導通2Vcc31Vcc31101截止2、,-Vcc31、，-Vcc31010導通2Vcc31Vcc3111不受不受輸出信號的參數(shù)有：電路振蕩周期：Ttw2tw1(3.2.1)電容充電時間：tw10.7(RfR2)C(3.2.2)電容放電時間：L°7R2c(323)(323)11.43電路振蕩頻率：T(R12R2)C輸出波形占空比:q(%)tw1TR R2R 2R2100%(324)其中twi為Vc由23Vcc上升到%Vcc所需時間，tw2為電容C放電所需時間555電路要求R1與R2均應不小于1K，但兩者之和應不大于3.3M由于555定時電路內部的比較器靈敏度較高，而且采用差分

16、電路形式，用555定時器組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。外部組件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時器配以少量的組件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應用很廣。3.3.2橋式整流電路單相橋式整流電路的工作原理:為了克服半波整流的缺點，常采用橋式整流電路，如下圖所示，圖3.3.5中Vi、上、V3、V4四只整流二極管接成電橋形式，故稱為橋式整流。v b圖3.3.5單相橋式整流電路原理圖1 .工作原理和輸出波形設變壓器二次電壓U2=21/2U2sincot,波形如電壓、電流波形圖3.3.6(a)所示。在U2的正半周，即a點

17、為正，b點為負時，VV3承受正向電壓而導通，此時有電流流過R,電流品&徑為a-Vi-Rl一2b止匕時V2、V4因反偏而截止，負載R上得到一個半波電壓，如電壓、電流波形圖3.3.6(b)中的0九段所示。若略去二極管的正向壓降，則U4U2o電壓、電流波形在U2的負半周，即a點為負b點為正時，V、V3因反偏而截止，V2、V4正偏而導通，此時有電流流過R,電流路徑為b一V2一Rl一V4一a。這時R上得到一個與0九段相同的半波電壓如電壓、電流波形圖(b)中的冗2冗段所示，若略去二極管的向壓降，U0-U20由此可見，在交流電壓U2的整個周期始終有同方向的電流流過負載電阻RL故R上得到單方向全波脈動

18、的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍，所以橋式整流電路輸出電壓平均值Uo=2X0.45U2=0.9U2。橋式整流電路中，由于每兩只二極管只導通半個周期，故流過每只二極管的平均電流僅為負載電流的一半，在U2的正半周，Vi、V3導通時，可將它們看成短路，這樣V2、V4就并聯(lián)在晚上，其承受的反向峰值電壓為Um=21/29同理，5、V4導通時，V1、V3截止，其承受的反向峰值電壓2 .電路參數(shù)計算公式：(a)整流輸出電壓平均值:I；=-而飛in(田)出加=述=0身冗用n(b)二極管平均電流:(3.3.2 )(3.3.3 )(3.3.1)(c)二極管最大反向電壓:rmSua

19、圖3.3.6整流電路輸出波形由上圖可見，在交流電壓U2的整個周期始終有同方向的電流流過負載電阻R,故R上得到單方向全波脈動的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍。橋式整流電路與半波整流電路相比較，其輸出電壓UO提高，脈動成分減小了。第4章軟件仿真4.1 仿真電路圖仿真原理圖如圖4.1- o XH P-/w-i I ，B *. F_ C Ch _._.i""" .fS| '''" r-D戶自-dfMEF7 口 . a H -AAA,-SM6ESMk 二 M圖4.1仿真電路原理圖4.2 仿真過程我用的是Mu

20、ltisim仿真的，按仿真原理圖連結電路，由于在Multisim軟件中BM號的話筒無法找到，在電路原路原理圖中我用一個脈沖電壓源代替（0V1V產生脈沖電壓相當于話筒將聲音信號轉化為電信號。用示波器檢測波形，調整電路的相應參數(shù)得到了相應的脈沖波形，這也是電路設計所要的設計結果。4.3 仿真結果脈沖電壓的輸入波形如圖4.2,最終結果如圖4.3圖4.2脈沖電壓輸出波形圖4.3電路輸出波形結論首先，這次課程設計給我提供了一次很好的鍛煉機會，剛開始進行課程設計的時候，我表現(xiàn)出了極大的熱情。上網查資料、詢問高年級同學的經驗，我時刻猜測著我會從中獲得什么，這是一個難得的鍛煉機會。止鼾器是個很有意思的課程設計

21、課題，因為它能解決一些很實際的問題，打鼾即對自己的健康不利也影響他人的睡眠，在宿舍常會有室友打鼾，所以做起來會很有興趣。在設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)了我理論知識上有不少的漏洞，這給了我不少壓力，于是我又擠出時間努力加深文化知識。對于MuitismIO軟件，我真的很陌生，從網上下了個試用版，之前，老師沒有教過，我們也沒有學習過。真是趕鴨子上架啊！為了將課程設計做好，我不得不先花一部份時間去學習，摸索。在用MuitismIO軟件進行仿真的時候，我進行的有些緩慢，有時感覺連對了的時候總是出不了正確結果。我總是盡自己所能解決這些問題，有時是因為設計錯誤，有時是連線錯誤，有時是電阻電容選擇錯誤。還有就是英語太

22、差，軟件是英文的，還要查字典。最后請教了老師，把仿真弄出來了。當電路設計好后，我感到感到很充實，很有成就感。當然，遺憾的是由于時間和條件的限制沒能把實物做出來、。通過這次課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質得到了較大的安排這次課程設計的基本目的，在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應社會主義現(xiàn)代化建設需要的高素質的復合型人才。作為整個學習體系的有機組成部分，把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性的應用與實際設計工作中，并從理論的高度對設計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設想。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習計劃，改變學習內容與方法提供實踐依據。對我們電子信息專業(yè)的學生說，實際能力的培養(yǎng)至關重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學是遠遠不夠的，必須從課堂走向實踐。這也是一次預演和準備畢業(yè)設計工作。通過課程設計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學習期間及時補充相關