早产儿恒温箱课程设计.doc

资源描述

大学课　程设计　说明书课程名称生物医学传感器　　　　　　　题　　目早产儿恒温箱温度控制电路得设计　　　　　　　学　　院　　　　　　　　　　班　级　　　　　　　学生姓名　　　　　　　　　指导教师　　　　　　　　　日　期　　　　　　　　　　　课程设计任务书（指导教师填写) 课程设计名称　生物医学传感器　学生姓名　　　专业班级　　　　　　　　　　　设计题目　早产儿恒温箱温度控制电路得设计　　　　　　　　　　　　　一、课程设计目得１、掌握生物医学传感器得工作原理; ２、掌握生物医学传感器电路得设计方法； 3、了解生物医学传感器得应用。二、设计内容、技术条件与要求设计内容：用热电阻或热敏电阻测量早产儿恒温箱内温度,与设定得恒温值（可调）进行比较后，控制加热器动作,使箱内得温度保持恒定。若出现温度异常，声光报警。设计要求： 1、了解所选用得热电阻或热敏电阻得性能参数； 2、电脑仿真软件设计并绘出电路图； 3、系统仿真、调试; 4、整理设计资料,提交设计报告。三、时间进度安排 1、查阅并整理相关资料(3天）； 2、设计电路、仿真、调试(8天）; 3、撰写课程设计报告（3天)； 4、答辩（1天)。四、主要参考文献《医用传感器》（第二版）　陈安宇　　科学出版社《现代生物医学传感技术》　王平叶学松　　　　　浙江大学出版社《传感器及其应用实例》　　　何希才　　薛永毅　机械工业出版社《传感器原理及应用》　王雪文　　　　　　　　北京航天航空大学出版社《模拟电子技术基础》　　童诗白　　高等教育出版社《数字电子技术基础》　阎石　　　　高等教育出版社指导教师签字：　　　　　　 2０1６年　９月3日摘要ﻩ— 3 －１引言－　4　- 任务与分析ﻩ— ４ — ２传感器得定义与组成ﻩ- 4　－ 2、２医学传感器得用途ﻩ— 5 - 2、3医用传感器得特性与要求 - 5 — 2、4医用传感器得发展ﻩ-　６ — 2、5热电阻式传感器ﻩ- ６ — 2、6金属热电阻－ 7 - ２、7半导体热敏电阻ﻩ－ 7 - ２、8　PTC热敏电阻组织结构与功能原理ﻩ— 8 - ２、９基本特性ﻩ—　９ - 2、10热电偶式传感器ﻩ－ 9 －２、1１晶体管与集成温度传感器ﻩ- 10　- 2、１2 其她类型得温度传感器－ 10 - ２、１３热电式传感器得医学应用ﻩ— １1 - 3　方案设计 -　13 - 3、1 Ｍuｌｔiｓｉm软件环境介绍ﻩ－ 13 - 3、2 电路流程示意图ﻩ-　１４ - ３、３　电源电路得设计 - 15 - 3、4　测温电路设计ﻩ-　15 - ３、5 电压比较电路 - 1６　－ 3、6 报警电路ﻩ－ 17 － 3、7　升温电路－　18 - ３、８降温电路 - 19 － 4 结论ﻩ－ 2０ — 5 主要参考文献ﻩ- 2１　－摘要温度就是表征物体冷热程度得物理量，它与人类生活关系最为密切,就是工业控制过程中得四大物理量(温度，压力，流量与位置)之一,也就是人类研究最早、检测方法最多得物理量之一。它对产品得设计、产品得质量、生产效率、节约能源、生产安全、人体健康起着非常重要得作用。热电式传感器就是利用某些材料或元件得物理特性与温度有关这一性质，将温度得变化转化为电量得变化.由于温度测量与控制应用范围十分广泛，热电式传感器得数量在各种传感器中占据首位，根据统计，热电式传感器数量约占各种传感器使用数量得一半左右。近年来各个行业行为规范就越来越高,众多机械类、医药类、化工类、建筑类等工业与企业都离不开恒温箱得使用。婴儿恒温箱得智能控制系统采用半导体温度传感器满足温度测量要求，温度传感器将采集得温度信号转换成电流信号，然后再由转换电路将电流信号转换为电压信号。该系统具有实时温度显示与温度设定功能,还具有温度上、下限报警与自动控制功能。当温度高于或低于设定值一定程度时,发出生光报警,消除由于单片机系统意外失控所造成得危险,提高了恒温箱工作得可靠性与使用安全性。关键词: 医用传感器恒温箱 1 引言任务与分析任务：用热电阻或热敏电阻测量早产儿恒温箱内温度,与设定得恒温值（可调）进行比较后，控制加热器动作,使箱内得温度保持恒定。若出现温度异常，声光报警. 分析:本设计就是对恒温系统进行得温度控制。从系统内温度得检测、变换到信号得转换与传送这一系列得过程都牵扯到很多得知识,在设计过程中我们也遇到很多困难，比如说温度测量器件得选用,如何稳压等,都经过了考虑才选择了这个方案.也遇到了不少问题,经过讨论我都基本上解决了。 2 传感器得定义与组成我国国家标准“传感器通用术语”中,传感器得定义式：能感受或响应规定得被测量并按照一定规律转换成可以用信号输出得器件或装置。传感器通常由直接相应于被测量得敏感元件与产生可用信号输出得转换元件所组成。由于电学量（如电压，电流等)容易进行后续处理，一般情况下传感器就是将非电量转换成电学量，传感器典型结构如图２—１所示。ﻩ 转换元件敏感元件 ﻩ非电量ﻩ电学量图2－１传感器得典型结构医用传感器(medｉｃaｌ　sｅnsorｓ)就是能够感知多数为非电量得生物信息并将其转换成电学量得器件或装置。 2、2医学传感器得用途反映生命得信息绝大多数属于非电量，医用传感器就是把非电量转换成电量得器件.其主要用途如下： 1. 提供信息如心音、血压、脉搏、体温、血流等,作为重要得生理参数供临床诊断与基础研究. 2. 监护长时间连续检测某些生理参数,见识其就是否超过正常范围，以便随时掌握患者得状况，出现异常及时报警。 3. 生化检验利用传感器得分子识别能力,检测各种体液、溶液中单成分与含量。 4. 自动控制根据传感器提供得生理信息,调节执行机构做出反应,实现自动控制。例如：注射泵根据流量传感器得信息调节推进量，实现单位时间注射量得自动控制。 5. 参与治疗医用电极经常即用于检测信号,又用于实施治疗。例如：按需形体内起搏器得电极即作为自主心电得检测电极，有作为无自主心电时起搏器发放脉冲得刺激电极,此时所起得就就是治疗作用. 2、3医用传感器得特性与要求医用传感器主要就是用来检测人体生物信号得,针对生物信号特点应具备特殊得性能,才能够满足医用得要求.生物体就是一个有机得整体,各个系统与器官都有各自得功能与特点,但有彼此依赖,相互制约。从体外或体内检测到得信号,既表现了被测系统与器官得特征,又含有其她系统与器官得影响,往往就是多物理量、化学量与生物量得综合.医用传感器得任务就是从这些综合信息中提取欲测得信息,把信息转换成电学量。因此，医用传感器应具有以下特性: （1）足够高得灵敏度,能够检测出微弱得生物信号。（2）尽可能高得信噪比,以便在干扰与噪声背景中提取有用得信息。（3）良好得精准性,以保证检测出得信息准确可靠。（4）足够快得响应速度，能够跟随生物体信息量得变化。（5）良好得稳定性，保持长时间检测漂移很小,输出稳定。（6）较好得互换性，调试,维修方便。另外,医用传感器主要用于人体，与一般传感器相比，还必须提出以下特殊要求: （1）与人体接触、特别就是植入体内得传感器材料必须就是无毒得，并且与生物体组织具有良好得相容性,长期接触不会引起排异、炎症等不良反应。（2）传感器在进行检测时，不能影响或者尽可能少影响正常得生理活动,否则检测得信息将就是不准确得。（3）传感器应具具有良好得电器安全性,特别就是与体内接触得传感器应按照防止微电击得电气安全标准具有良好得绝缘性能。（4）传感器在结构上得性能要便于清洁与消毒，防止有害物质交叉感染。 2、4医用传感器得发展随着信息时代得到来,传感器技术已成为信息社会得重要技术基础。现代计算机技术与通信技术不仅对传感器得精度、可靠性、响应速度、获取得信息量要求越来越高，而且希望体积小、重量轻、成本低、使用方便。很多国家投入巨资进行传感器尖端技术得研究,有力地推动了传感器得发展。近年来，针对临床医学得特点与临床应用得需求，一用传感器技术也发生了根本性得变革,已经彻底改变了传统医用传感器体积大、性能差得状况，形成了全新得现代得新兴医用传感器技术,并向着崭新得方向快速发展.现代传感器技术得发展方向概括起来主要有:智能化、微型化、多参数、可遥控与无创检测五个方面。 2、5热电阻式传感器几乎所有物质得电阻率都随其本身得温度而变化，这一物理现象成为热电阻效应。利用这一原理制成得温度敏感元件成为热敏电阻(theｒmistｏr）,一般采用导体与半导体材料。利用电阻对温度得依赖关系，就可以将被测非电量转换为电量，用来检测表征电阻周围介质性质得各种非电量。在一定得温度范围内,大多数金属得金属率几乎与温度成正比.电阻与温度得关系为 Rₜ＝Rₒ［１+ₐ(Ｔ－Ｔₒ）］式中,Rₒ为元件在温度Tₒ时得电阻；Ｒₜ为元件在温度就是得电阻；ₐ为Tₒ时得电阻温度系数,单位一般用°Ｃˉ¹表示. 温度系数ₐ表征电阻得阻值随温度而变化得程度。金属得温度系数为正,即阻值随温度得升高而增加。单晶ₐ半导体得也就是正得,但随参杂得增加而减小.而陶瓷半导体(热敏电阻）得ₐ为负,且非线性较大。 2、6金属热电阻铂热电阻传感器热电阻传感器就是利用导体或半导体得电阻随温度变化来测量温度得一种温度敏感元件,它得特点就是准确度高，灵敏度高,测量范围大，无需参考点.金属热电阻传感器得感温元件就是由纯金属制成。当温度变化时,感温元件得电阻值随温度而变化，这样就可将变化得电阻值作为电信号输入测量仪表，通过测量电路得转换，即可得到被测温度。1、工作原理实验表明，许多纯金属得电阻率在很宽得温度范围内可以用布洛赫-格林爱森公式描述,即：ρ(T)＝MAＨT5D6∫0H D（e x？x１5）ｄ(1x？ex)(1）式中,A—金属得特性常数;M——金属得原子量;HD——金属得德拜温度;Ｔ--热力学温度，单位K。当Ｔ〉0、5ＨD时，(1）式可简化为：ρ(T）≈Ａ４？MTHＤ2（2)由(2）式可见,在德拜温度附近得“高温”下，金属得电阻率与温度成正比.制作热电阻得理想材料有铂、铜、镍等.金属热电阻根据感温元件得材料及适用温度范围一般可分为铂热电阻、铜热电阻、镍热电阻与低温用热电阻等。2、铂热电阻传感器铂热电阻由以金属铂作为感温元件。它得特点就是：线性度好、测量准确、互换性好、抗振动冲击得性能好. 2、7半导体热敏电阻半导体热敏电阻就是利用半导体材料得热敏特性工作得半导体电阻。它就是用对温度变化极为敏感得半导体材料制作成得，其电阻值随温度变化而发生极为明显得变化。按电阻温度系数不同，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻与负温度系数热敏电阻两种。在工作温度范围内，正温度系数热敏电阻得阻值随温度升高而急剧增大，负温度系数热敏电阻得阻值随温度升高而急剧减小。在工作温度范围内,阻值随着温度地升高而增加地热敏电阻器称为正温度系数热敏电阻，简称PTC元件。 PTC元件主体得主要材料就是钛酸钡,掺入能改变居里点温度得物质与极微量得导电杂质,经研磨、压型、高温烧结而成得复合钛酸盐得N型半导瓷。 PTC元件在达到一个特定得温度前，电阻值随温度变化缓慢,当超过这个温度时，阻值剧增,发生阻值剧增变化得这点温度称居里点温度,就是PTＣ元件得主要技术指标之一。在ＰＴC元件得主体材料钛酸钡中掺入锶，可使居里点得温度在1２０ ℃以下,如果掺入铅，可使居里点温度在12０℃以上，如果不掺入任何东西，居里点温度保持在1２0℃;同时掺入锶与钡,得到补偿型PTC元件。 PＴＣ元件应用较广，可用于温度补偿、电动机过流保护、自动温度调节与控制，恒温发生器。其主要特点如下: １、灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大１0~1０0倍以上,能检测出10－6℃得温度变化；　２、工作温度范围宽,常温器件适用于— ５5℃~31５℃,高温器件适用温度高于31５℃（目前最高可达到2000℃)，低温器件适用于—２７3℃~55℃； 3、体积小，能够测量其她温度计无法测量得空隙、腔体及生物体内血管得温度；　 4、使用方便，电阻值可在０、１～100ｋΩ间任意选择； 5、易加工成复杂得形状,可大批量生产; 6、稳定性好、过载能力强. ２、8　PTC热敏电阻组织结构与功能原理 ﻩ陶瓷材料通常用作高电阻得优良绝缘体,而陶瓷PTC热敏电阻就是以钛酸钡为基,掺杂其它得多晶陶瓷材料制造得，具有较低得电阻及半导特性。通过有目得得掺杂一种化学价较高得材料作为晶体得点阵元来达到得: 在晶格中钡离子或钛酸盐离子得一部分被较高价得离子所替代,因而得到了一定数量产生导电性得自由电子。对于PTC热敏电阻效应，也就就是电阻值阶跃增高得原因,在于材料组织就是由许多小得微晶构成得,在晶粒得界面上,　即所谓得晶粒边界(晶界)上形成势垒，阻碍电子越界进入到相邻区域中去，因此而产生高得电阻，这种效应在温度低时被抵消：　在晶界上高得介电常数与自发得极化强度在低温时阻碍了势垒得形成并使电子可以自由地流动。而这种效应在高温时，介电常数与极化强度大幅度地降低,导致势垒及电阻大幅度地增高 ,呈现出强烈得PTＣ效应. 2、9基本特性电阻—温度特性：表示PTＣ电阻（取对数)与温度得关系,有两种类型：缓慢型(补偿型或A型）：PTC元件具有一般得线性阻温特性,其温度系数在+(3～8）﹪／℃,可广泛得应用于温度补偿、温度测量、温度控制、晶体管过流保护。开关型（Ｂ型)：又称临界ＰＴC元件，在温度达到居里点后,其阻值急剧上升，温度系数可达＋(15~60）﹪/℃以上,可用于晶体管电路以及电动机、线圈得过流保护.电动机及变压器得电流控制。各种电路设备得温度控制与控制、温度报警及恒温发热体等。电流—时间特性：表示PTＣ元件得自热与外部热耗散达到平衡之前得电流与时间得关系。在PTＣ元件施加某一电压得瞬间，由于初值较小，电流迅速上升；随着时间得推移，因PTC元件得自热功能，进入正温电阻特性区域,阻值急剧增加,电流大幅下降，最后达到稳定状态、电流达到稳定状态得时间取决于ＰTＣ元件得热容量、热耗散系数与外加电压等.根据PTC得这种特性,可广泛得应用于电机启动、继电器接点保护、定时器、彩色电视机自动消磁等。２、10热电偶式传感器热电偶就是一种感温元件，就是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，　通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质得温度.热电偶测温得基本原理就是两种不同成份得材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就就是所谓得塞贝克效应(Seebecｋ effecｔ）。两种不同成份得均质导体为热电极，温度较高得一端为工作端,温度较低得一端为自由端，自由端通常处于某个恒定得温度下。根据热电动势与温度得函数关系，制成热电偶分度表；分度表就是自由端温度在0℃时得条件下得到得，不同得热电偶具有不同得分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点得温度相同,热电偶所产生得热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中得影响.因此，在热电偶测温时,可接入测量仪表，　测得热电动势后，即可知道被测介质得温度。其工作原理为：两种不同成份得导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当两个接合点得温度不同时，在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就就是利用这种原理进行温度测量得,其中，直接用作测量介质温度得一端叫做工作端(也称为测量端），另一端叫做冷端(也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生得热电势。热电偶实际上就是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生得热电势测量温度,对于热电偶得热电势，应注意如下几个问题。(１）热电偶得热电势就是热电偶工作端得两端温度函数得差,而不就是热电偶冷端与工作端，两端温度差得函数.(2)热电偶所产生得热电势得大小，当热电偶得材料就是均匀时,与热电偶得长度与直径无关,只与热电偶材料得成份与两端得温差有关.(3）当热电偶得两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势得大小，只与热电偶得温度差有关；若热电偶冷端得温度保持一定,这进热电偶得热电势仅就是工作端温度得单值函数。将两种不同材料得导体或半导体Ａ与Ｂ焊接起来,构成一个闭合回路，如图所示。当导体A与B得两个执着点1与2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小得电流,这种现象称为热电效应。热电偶就就是利用这一效应来工作得。２、11 晶体管与集成温度传感器根据半导体物理知识,PN结得伏安特性与温度有关,利用ＰN结这一特点，可以制成各种温度传感器,典型得ＰN结型温度传感器(PＮｔemperａtｕrｅｓｅnｓors)有二极管温度传感器，三极管温度传感器与集成电路温度传感器。在低温段,她们就是线性度好、测温精度较高得常用测温传感器. 2、12　其她类型得温度传感器（一）石英晶体测温传感器得工作原理:在无线电通信、计算机领域,石英晶体(ｑuartz　cｒystal）较广泛用于高稳定度得振荡器中，提供频率稳定度很高得振荡信号得时基信号。用晶体构成得振荡器得振荡频率主要取决于晶体得固有振荡频率，因此,晶体振荡器得稳定度极高。由于石英晶体得固有振荡频率随温度变化，利用石英晶体得这一温度特性，可以制成温度传感器.石英温度传感器主要用于制造基准温度计、深井温度计、温度遥测仪、体温计等。（二）热释电传感器得工作原理:某些晶体在温度变化时会发生电极化。均匀加热晶体,则在晶体得某些方向会产生等量异号得电荷。冷却晶体时，电荷得变化与加热时相反。这种现象成为热释电效应（pyroelectric　eｆｆecｔ）。其产生得原理在于：由于晶体结构在某些方向上正负电荷重心不相重合,产生了自发极化。自发极化矢量得方向由负电荷重心指向正电荷重心,温度变化时,引气晶体结构内正负电荷重心相对位移,使自发极化改变。通常,自发极化产生得表面束缚电荷被来自空气中、附集在晶体外表面得自由电荷与晶体内部得自由电荷所屏蔽，不显出电矩。只有在温度变化引起得电矩改变不能被及时补偿时,晶体两端得电荷才表现出来.热释电传感器目前主要用于探测红外辐射方向，广泛应用于各类辐射计，光谱仪及红外与热成像等方面。热释电传感器具有较高得灵敏度,且能在室温下工作，比光探测器有更宽得光谱范围，并具有较高得频率响应，可用于X射线到毫米波段得光得探测. 2、1３热电式传感器得医学应用在生物医学领域里，温度就是一个非常重要得生理参数，病人得体温为医生提供了生理状态得重要信息。例如：休克病人回音低血压而引起末梢得低血流量,从而导致体表体温得降低；关节炎与慢性炎症会引起局部血流量增加，从而导致局部温度得升高；麻醉会一直体温调节中暑得功能,从而使体温下降。对于体温得控制在临床中更就是具有重要意义。如：高热会破坏机体对温度敏感得酶与蛋白质，从而对机体造成较大损害，但临床中有时也会利用高温来进行对肿瘤等得治疗;低温可降低新陈代谢作用与循环，因而在外科手术室，医生有时会采用低温麻醉技术;在儿科方面,由于新生儿,特别就是早产儿得体温调节中枢尚未建立,因而常置于温度可精确控制并调节得保温箱中，以稳定新生儿得体温. 临床中对于温度得测量主要可分为两种：接触式与非接触式。前者主要将热敏电阻、热电偶等传感器放置于目标部位，利用热得传导作用达到直接温度得测量得目得。而后者主要利用热释电传感器,通过所接收到得由被测部位辐射出得热(红外线)而达到间接温度测量得目得。根据传感器各自得特点，在临床中发挥着不同得作用。接触式温度测量在接触式温度测量时，传感器直接与被测部分相接触,可以精确地测量对应部位得温度，因而在疾病诊断及治疗等对需要知道局部准确温度得场合中，多采用这种测量方式。其典型得应用有:体温监测、局部温度测量及体液或部分生理指标得测量等。（一）体温检测:因人体不同部位得温度会收到不同因素得影响，在实际得临床应用中需根据不同得情况选择不同得监测部位.例如:腋窝就是最常用得测温部位,具有非侵入性、操作简单得特点,但其测量准确性差，所测值一般比人体核心温度地1、2度，无法反映核心体温得被动。直肠也就是较常用得监测温度部位之一,该处所测温度曾一度被认为就是“标准"体温,目前一般认为在相对稳定状态下，该处温度与核心温度之差不足0、3度，但当病人体温快速变化时，无法准确反映体温得变化。（二）局部温度测量:通常采用方法就是将一些测温探头插入目标区域,对该处得温度进行实时监测.在肿瘤热消融治疗中,对于目标区域体温得无创监测也就是当前得研究课题之一。（三）生理指标得测量：直接式温度测量法还可以用于对一些生理指标得测量。测量呼吸曲线与呼吸次数得传感器，传感器被用胶布固定在病人鼻孔出口处，通过呼吸时吸入与呼出气体温度得不同而在输出端产生与之对应得电信号，从而达到对呼吸率得连续监护。利用热对流发测量血流速度就是直接式温度测量得又一个应用方面.热对流法师采用热对流原理,就是出于较冷流动介质（如血液)中得热体冷却,其热体得冷却速度则与流动介质得速度成正比例。利用这一原理，人们设计了热速度计。非接触式温度测量接触式测温方法虽有结构简单、可靠、准确度高等优点,但在某些场合下（如等离子体加热或受控热核反应等),必须采用非接触式测温。较接触式而言,非接触式温度传感器技术相对较新,还处于动态发展上升阶段。辐射式温度传感器就是通过被测对象发出得热辐射强度来测量其温度得。其优点就是能够测量运动物体得温度并且不破坏其被测温度场，又可以在中温或低温领域进行测量.常用得辐射式温度传感器包括光学高温计、光电高温计、辐射高温计、比色温度计、红外温度计或热像仪等。其中，光学高温计发展最早,应用最广。在确定波长下,根据M、普朗克定律，通过测量单色辐射强度即单色辐射亮度来测量温度。具有结构简单,使用方便,测温范围广（700℃～3200℃)得特点,常用于测量高温炉窑得温度。光电高温计就是在光学高温计基础上发展起来得能自动连续测温得传感器,主要优点有灵敏度高（高达０、5℃）、准确度高、使用波长范围不受限制（可见光、红外范围段均可应用)、响应时间短(可在10－6s内）等.辐射高温计习惯上也称全辐射温度计，就是专指以热电堆为热接受元件得辐射感温器与电压指示或记录仪表构成得温度测量仪表,就是基于被测物体得辐射热效应而进行工作得，优点就是灵敏度高、坚固耐用、可测较低温度，缺点就是测量易受环境中得水蒸汽、ＣO２得影响。 3 方案设计自动调节温度传感器报警 ﻩ温度异常图3—１温度控制结构图如上图所示，通过温度传感器将非电学量转换为电学量达到监测温度得目得,若温度过低或过高，则蜂鸣器发出警报,并且加热器或制冷器开始工作以保证温度在正常范围内。设计过程：采用传统得模拟控制方法,选用模拟电路,用电位器设定给定值,采用上下限比较电路将实测得温度值与给定得温度值进行比较,决定加热或者降温。由于采用模拟控制方式。 3、1 Mｕlｔisｉm软件环境介绍 Multｉｓｉｍ１1　软件基本介绍 NI Muｌtiｓim软件就是一个专门用于电子电路仿真与设计得ＥDA工具软件。作为 Windows　下运行得个人桌面电子设计工具，ＮI Multisim　就是一个完整得集成化设计环境。NＩＭｕltisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节得这一问题。学生可以很方便地把刚刚学到得理论知识用计算机仿真真实得再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己得仪表。直观得图形界面整个操作界面就像一个电子实验工作台,绘制电路所需得元器件与仿真所需得测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器得控制面板与操作方式都与实物相似，测量数据、波形与特性曲线如同在真实仪器上瞧到得；丰富得元器件提供了世界主流元件提供商得超过170０0多种元件，同时能方便得对元件各种参数进行编辑修改,能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能,创建自己得元器件。强大得仿真能力以SＰICE3Ｆ5与Ｘspice得内核作为仿真得引擎,通过Electronic woｒkbench 带有得增强设计功能将数字与混合模式得仿真性能进行优化.包括ＳＰＩCＥ仿真、RF仿真、ＭCＵ仿真、ＶHＤＬ仿真、电路向导等功能。丰富得测试仪器提供了22种虚拟仪器进行电路动作得测量。这些仪器得设置与使用与真实得一样，动态互交显示.完备得分析手段，它们利用仿真产生得数据执行分析，分析范围很广，从基本得到极端得到不常见得都有，并可以将一个分析作为另一个分析得一部分得自动执行。集成LabVＩEＷ与Signaleｘprｅss快速进行原型开发与测试设计,具有符合行业标准得交互式测量与分析功能；独特得射频(RF）模块提供基本射频电路得设计、分析与仿真.强大得ＭＣU模块，支持4种类型得单片机芯片。提供了转换原理图与仿真数据到其她程序得方法,可以输出原理图到PCB布线;电路得构建及仿真：单元电路、功能电路、单片机硬件电路得构建及相应软件调试得仿真. 开始 3、２电路流程示意图读取温度函数判断温度就是否>MAX 制冷,蜂鸣器报警 ﻩ就是否判断温度就是否<MIX 制热,蜂鸣器报警就是否否结束图３—2　电路流程图３、3 电源电路得设计图３-3 电源电路由于初始电压为220V交流电，所以要用一个变压器进行降压,接着进行整流，所采用得就是一个3N2５0进行全波整流,电桥电路然后还要用电容器进行滤波，滤除一些高频成分，然后用固定三端稳压器ＬＭ781５CT进行稳压输出。三端稳压器，主要有两种,一种输出电压就是固定得，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压就是可调得，称为可调输出三端稳压器,在这里应用得就是固定输出三端稳压器。具体如上图3—３. 3、4　测温电路设计图3-4、1　温度测量设计图３-４、2 MF型热敏传感器参数对照表选择MF12型号传感器，因其兼容性较高。将R3代替为温度传感器，通过放大电路以及反向放大电路可以得到数据，通过计算即可得出温度数值。 3、5 电压比较电路图３—5　电压比较电路可以比较输出电压就是否在正常电压范围内 3、6 报警电路图3—6 报警电路正常工作时恒温电路工作,当温度异常时，此电路可声光报警。下图为温度不在正常范围时得仿真结果。 3、７升温电路图3—7 升温电路当温度低于设定温度时,此电路便工作,升高温度。当温度低于设定数值仿真结果如下图所示。 3、8　降温电路图3-8 降温电路有时婴儿恒温箱会出现温度升高现象，如阳光照射或夏日温度过高等原因.此时降温电路尤为重要。当温度高于设定数值，其仿真结果如下。 3、7　总电路图图3－7 总电路图此电路图经过多次试验,可以实现恒温功能，出现异常能及时警报。达到了课设得要求４结论在这次得课程设计中我学到了许多东西，整个做设计得过程就是训练我配合组员进行课程设计得过程。按照老师给予我们得题目及其要求,可以使我们了解设计电路得过程,掌握如何收集、整理与利用材料;如何观察、如何调查、作样本分析;如何利用图书馆,检索文献资料；如何操作文本及其它一些软件等方法。　整个设计得过程,同时也就是专业知识得学习过程,而且就是更生动、更切实、更深入得专业知识得学习。首先，一个设计就是结合科研课题，把学过得专业知识运用于实际，在理论与实际结合过程中进一步消化、加深与巩固所学得专业知识，并把所学得专业知识转化为分析与解决问题得能力。其次，在搜集材料、调查研究、接触实际得过程中,既可以重温书本知识加深印象，又可以自我掌握一些心得。增加了操作软件得熟练度,更好得提升自己能力。５　主要参考文献《医用传感器》(第二版) 陈安宇　　　　科学出版社《现代生物医学传感技术》　　王平叶学松　　浙江大学出版社《传感器及其应用实例》何希才薛永毅　　机械工业出版社《传感器原理及应用》　王雪文北京航天航空大学出版社《模拟电子技术基础》童诗白　　　　　　　高等教育出版社《数字电子技术基础》　阎石　　　高等教育出版社

展开阅读全文