危重病人尿湿告知器.docx
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危重病人尿湿告知器
题目__危重病人尿湿告知器_
班级____09环工2班___
学号____200910220226___________
姓名曹艳艳
指导金老师
时间2011年7月02日
景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
姓名_曹艳艳____班级_09环工（2班）____指导老师金老师
设计课题：
危重病人尿湿告知器
设计任务与要求
查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过30~50个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：
1、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；
2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；
3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；
4、对整体电路原理进行完整功能描述；
5、列出标准的元件清单：
设计步骤
1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；
2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；
3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；
4、列出标准的元件清单；
5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；
6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。
设计说明书字数不得少于3000字。
参考文献
【1】郝芸．传感器原理与应用[M]．北京：
电子工业出版社,2006
【2】谢自美.电子电路设计.实验.测试.武昌：
华中理工大学出版社，1994.
【3】廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003:
98-100.
【4】丁镇生．传感器及其遥控遥测技术应用[J]．北京：
电子工业出版社,2003
【5】周雪：
《电子技术基础》高等职业教育电子信息类贯通制教材；2001
【6】王华奎：
《电子电路设计》高等教育出版社；2006
【7】康光华．电子技术基础[M]．北京：
高等教育出版社,2006
【8】华成英:
《模拟电子技术基础》[M]，北京高等教育出版
【9】阎石：
《数字电子技术基础》清华大学电子教研组1989年第四版
【10】王成华：
《电子路线基础教程》北京科学出版社；2001
【11】林春方：
《电子线路学习指导与实训》电子工业出版社；2002.2
【12】王兆安、黄俊主编,电力电子技术（第四版）:
机械工业出版社,2002.
【13】钟文耀：
《电路设计入门与应用》高等教育出版社2005
目录
目录3
一、总体方案4
二、尿湿传感器5
三、遥控接收电路8
四、遥控发射电路10
五、原件清单13
参考文献14
设计心得体会15
一、总体方案
危重病人是病情相当严重的病人。
危重病人的病情很严重，严重到病情随时都有可能恶化。
如果抢救不及时，就很可能有丧生的危险；如果即使被发现并及时给予必要的治疗，病人则会转危为安。
所以“时间就是生命”，这句话一点都不假。
危重病人一般都住在医院治疗，有些危重病人大小便失禁，不仅给看护造成一定困难，而且如果不及时处理，还会使病人的病情加重。
但是很多时候由于各种原因，病人得不到及时的“看护”，这就急需有一种电子仪器来“看护”病人。
本文介绍的尿湿遥控告知器，可对四个病人进行无线远距离监控。
传感器放在病人床上，传感器电路放在病室内，监控器即接受电路放在护士办公室，一旦为重病人尿床，可马上告知，以便及时处理，其探测距离20至40m。
本文主要介绍尿湿传感器的自制及其工作原理，并结合遥控发射组和遥控接收组件构成尿湿遥控报警器，应用于对危重病人尿湿的快速报警，从而对病人执行抢救措施。
二、尿湿传感器
2.1自制湿度敏感器
尿湿传感器可以自制，可用1MM敷铜板制成尿湿敏感栅，如图1（湿度敏感器）所示，敷铜留有两个焊点，两导线由圆孔固定引出，形状可为圆形。
图1湿度敏感器
2.2尿湿传感器的工作原理
将湿度敏感栅放在尿布或尿纸下面，当有尿液时，两导线A，B间或短路或存在一定的电阻RAB（非纯水都有杂质），利用敏感栅制成的尿湿传感器电路如图2（传感器电路）所示，图中，VT1的基极电阻为RB1+RAB，电阻RB1不能省跃，否则，当导线A,B短路（RAB=0）时，将烧毁晶体管VT1，RB1的阻值应大于30ＫΩ，VT1，VT2的β值应在100Ω以上。
当无尿液时，敏感栅之间是绝缘的，故VT1截止，VT2饱和或导通，VT2的集电极点位UC2=0，故A点电位UA=0，当尿湿时，敏感栅或短路或呈现一个电阻RAB，故VT1导通，VT2截止，其集电极电位UC2为高电平（接近于9Ｖ），即UA＝１。
为了使VT2的输出成为规范的方波，故加两级施密特整形电路，事实证明该传感器电路效果很好。
为了更好地说明尿湿传感器的工作原理，下面就以婴儿尿湿告知器为例来说明，如图a（婴儿尿湿告知器电路图）所示，将2、3两端接湿敏探头，当有水滴到传感器上时，形成电阻（非纯水都有杂质），使VT获得偏置电流，三极管VT饱和导通，发光二极管LED灯亮。
进行光报警。
若同时配合音响器，可以进行声光报警。
图a婴儿尿湿告知器电路图
2.3尿湿传感器的电路图
一个病人需要一个传感器，四个病人需要四个同样的传感器电路，他们的输出端分别为A，B，C，D，如图2（传感器电路）所示。
图2传感器电路
三、遥控接收电路
3.1遥控发射电路图
如图3（遥控接收电路）所示。
图3遥控接收电路
3.2接收组件TDC1809
接收组件TDC1809比发射组件稍大，其外部尺寸为32mmX17mmX13.5mm，有3个引脚，1脚OUT为解调信号输出端，2脚为UDDI，3脚USS。
工作电压出厂已调整为5V，静态电流为0.5mA。
3.3数字译码器MC145027
译码器MC145027由数据分离器、逻辑控制电路、脉冲序列发生器、模拟电子开关、位移寄存器、锁存器及输出驱动器等组成。
MC145027有16个引脚，各脚功能如下：
（1）1—5脚A1—A5地址输入端，可进行二态或三态编码，与编码器MC145026配对使用时，A1—A5的编码输入状态应与MC145026的A1/D1—A5/D5输入状态完全相同，这样才能有效地进行译码；
（2）12—15脚D6—D9数据输出端，它们反应了编码器MC145026的A6/D1—A9/D9的输入状态，并且与之一一对应，如果发射不停止，D6—D9的输入状态将随MC145026的A6/D6—A9/D9输入状态不断改变而随之连续变化；（3）9脚DI为编码信号串行输入端；（4）11脚VT为译码有效输出端，当译码器收到地址编码相同、速率匹配信号时，在D6—D9输出译码数据的同时，VT输出一个正脉冲，作为译码器成功的标志，指示发送有效。
D6—D9具有输出锁存功能，若不需要锁存，使D6—D9和VT“与”即可；（5）6脚、7脚分别为R1端和C1端，R1与C1端外接R和C定时元件。
当编码器RTC、CTC之值确定后，应使R1C1=3.96RTCCTC，其中R1>=100K,C2>=400pF；（6）10脚R2/C2端，外接延时元件，R2、C2与编码器MC145026中的RTC。
CTC的关系为R2C2=77RTCCTC，其中R2>=100KΩ，C2>=700uF。
3.4放大器电路及声光报警电路
接收模块TDC1809输出地信号不够大，由于运算放大器LM358进行放大，LM358为双运电路，这里只使用其中之一。
放大的信号送入MC145027输入端进行译码。
当MC145027译码完成后，器D6—D9端子输出锁存数据，在D6—D9之后接与门，四个与门电路再和VT端相“与”，其输出数据不再锁存，而成为瞬时方波脉冲信号，此脉冲信号去触发BP机集成电路KD153B，每触发一次KD153B便发出60S的BP机声，该信号经晶体管2N2222A放大后发出响亮的报警声。
扬声器BL选0.25W的即可。
光报警电路：
MC145027的数据输出端D6—D9为高电平时，其输出电流仅为2.25mA，不能直接驱动发光二极管（LED），故采用达标顿阵列集成电路MC1413驱动LED，LED的限流阻RL1—RL4的阻值，由LED的额定电流决定。
注意：
发光二极管显示器的大小不同，限流电阻阻值的大小亦不同，限流电阻RS的选择应符合下式：
RS=（UDD—UOi）/IO；其中UDD为集成电路输出的高电平，Uoi为LED的压降，一般为1.9—2.1V;IO为LED的工作电流，一般为5—10mA。
当D6—D9的输出中有高电平时，其相对应得发光二极管即发光显示，指示出尿湿的具体位置，这就是光报警。
例如，D6=1（D7=D8=D9=0）时，扬声器BL1发声，LED1亮。
这就实现了声、光同时报警，告知尿湿的具体床位。
编码：
发射电路的编码器与接收电路的编码器的地址编码应完全相同。
四、遥控发射电路
4.1遥控发射电路图
如图4（遥控发射电路图）所示。
图4遥控发射电路
4.2发射器TDC1808
发射器TDC1808和接受器TDC1809配对使用。
无线遥控发射器TDC1808包括天线在内的全部元件均已装调好，可传送数字信号或模拟信号，其抗干扰能力强，体积小，外形尺寸为32ｍｍＸ11ｍｍＸ8.6ｍｍ，易实现微型化，采用3脚封装，其１脚和2脚间距较宽，以便识别。
１脚为电源端UDD，2脚为电源负端Ｕss，3脚为调制信号输入端IN。
TDC18008型发射组件其工作电压范围为1.5—18V，对应的发射距离为10—60m，组件的输入端3脚与信号源之间应串联一电阻R，R的取值与电压源的关系如表1（R与电源电压的关系）所示。
表1R与电源电压的关系
电源电压V
1.5
3
4.5
6
9
12
15
18
R的阻值KΩ
10
15
22
33
47
56
68
100
TDC1808型发射组件有些出厂时其电源电压已调定为9V，故图4（遥控发射电路图）中的R取值为47K。
4.3数字编码器MC145026
MC145026属于MC14500系列编译码器，该系列有MC145026/27/28/29/30共5个主要品种。
MC145026为编码器，使用脉冲宽度调制（PWM）编码，采用CMOS工艺，故工作电压范围宽，一般在3—18V范围内选用，外围元件允许误差较大，可达±5%。
MC145026内部电路由振荡器、计数器、编码器、检测器、模拟电子开关、数据选择器和输出缓冲器等组成。
其各脚的功能如下：
1—7脚A1/D1—A7/D7；9—10脚A8/D8—A9/D9为地址/数据并行输入端，可作地址使用，也可作数据使用，作地址使用时，可由1,0进行二态编码或由1,0，OPEN（开路）进行三态编码，三态编码可产生3^9=19863种不重复的地址码，作数据使用时，只能编成1和0两种状态，若将数据端编为“开路”，则译码会自动译成1；11—13脚分别为RS、CTC、RTC端，为内部振荡器的外接R和C元件的端子，其中CTC、RTC分别为定时电容和定时电阻外接端子，RS为偏置电阻端子；15脚DO为地址/数据输出端；16脚UDDI为正电源端；8脚USS为负电源端
当时钟频率在1—400KHz范围时，可按：
f=1/（2.3RTCCTC）进行估计。
通常选择RS>=2RTC,RTC>=10K,CTC+100pF—15uF也可以使外用外部时钟信号，此时时钟信号应从RS端输入，而将RTC，CTc悬空不用。
TE=1或悬空时，禁止DO输出，并使其呈高组态。
TE端内有上拉电阻，悬空保持TE=1，因此，静态时编码器被完全禁止，并控制时钟电路停止振荡，使芯片功耗降至最低，静态电流仅为0.2uA，故无需另加电源输出端。
图2传感器电路
五、原件清单
序号
名称
型号规格
位号
数量
1
放大器
LM385
2
2
放大器
VT1、VT2
2
3
光敏电阻
RL
1
4
电容
0．1uf
2
5
电容
1uf、3.3u、10u
CTC、C、C1、C2
4
6
电阻
电阻
电阻
电阻
47k、390k、5.1k、40k、56k、1k、200k
R1,R2,R3,R4,R7、R8、Rc1、Rc2、Rb1、Rl1、RL4
RTC、Rs、
1
1
1
1
7
开关
L
1
8
二极管
2
9
电源
3
10
数字编码器
ＭC14500
1
11
数字译码器
MC145027
1
12
集成放大器
集成放大器
集成放大器
集成放大器
IC5a
IC5b
IC5c
IC5d
1
1
1
1
六、参考文献
【1】郝芸．传感器原理与应用[M]．北京：
电子工业出版社,2006
【2】谢自美.电子电路设计.实验.测试.武昌：
华中理工大学出版社，1994.
【3】廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003:
98-100.
【4】丁镇生．传感器及其遥控遥测技术应用[J]．北京：
电子工业出版社,2003
【5】周雪：
《电子技术基础》高等职业教育电子信息类贯通制教材；2001
【6】王华奎：
《电子电路设计》高等教育出版社；2006
【7】康光华．电子技术基础[M]．北京：
高等教育出版社,2006
【8】华成英:
《模拟电子技术基础》[M]，北京高等教育出版
【9】阎石：
《数字电子技术基础》清华大学电子教研组1989年第四版
【10】王成华：
《电子路线基础教程》北京科学出版社；2001
【11】林春方：
《电子线路学习指导与实训》电子工业出版社；2002.2
【12】王兆安、黄俊主编,电力电子技术（第四版）:
机械工业出版社,2002.
【13】钟文耀：
《电路设计入门与应用》高等教育出版社2005
设计心得体会
在这个迫在眉睫的时间里，我们开设了电工电子设计课程。
虽然期末将至，但我们班的同学仍然沉住气，认真地把电工电子设计做好。
通过这次课程设计，加强了我们的动手能力，同时也提高了我们思考和解决问题的能力。
灵感来自：
想到许多危重病人病情加重，不能得到及时的治疗。
心里不禁难受，所以选择了此课题。
做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，而且不易理解。
平时课间由于学业太忙，也没有在电工理论上花太多的时间，即使花时间了，也不是很理解各电子元件的特性及应用等。
其实，实习也是一次很好地把理论与实际联系起来的过程。
自从参加了此次实习，我对书本上的知识有了更深一步的认识，现在我对电工的学习更有兴趣了，我对期末要考试的电工也更有自信了，我看到了“黎明的曙光”。
所以，我在感慨：
“实习真好！
”
在设计的过程中也遇到不少的问题，不过都一一解决了。
“道路是曲折的，前途是光明的”这句话一点都不差。
“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
只要我们勇敢面对困难，并勇于克服困难，相信没有什么可以难倒我们。
这次实习中，虽然短暂，可是确实给了我们很多课本上学不到的东西。
锻炼了我们动手的能力，同时也锻炼了我们的不怕困难并勇于克服困难的精神。
这次实习又在我们的大学生活中画上了漂亮的一笔，很多年后，回想起这次电工实习，一定会历历在目、言犹在耳。
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