定时服药提醒

课程设计说明书

设计题目： 定时服药提醒器 系 别： 应用电子与通信技术系 班 级： 0792121 学生姓名： *** 指导教师： *** 成 绩：________________________

2010年3月24日

课 程 设 计 任 务 书

课程设计题目 定时服药提醒器 功能 技术指标 1.当病人第一次服药后按下开关开始计时，计时时间到发出音乐声提醒病人服药。 2.服药时间间隔可设定为8h或16h。 工作量 适中 2010年3月8日 开题 2010年3月9日—3月10日 设计电路 2010年3月11日 选购元器件 2010年3月12日—3月14日 组装电路 2010年3月15日—3月15日 调试电路 2010年3月19日 验收电路 2010年 3月24日 结题 工作计划 指导教师评语 指导教师： 2010年3月 24日

目 录

第1章 绪论 ........................................... 1

1.1 课题背景 ............................................................................... 1 1.2 设计题目 ............................................................................... 1 1.3 设计要求 ............................................................................... 1 1.4 设计技术指标 ....................................................................... 1 第2章 电路的设计方案 ................................. 2 2.1 方案设计 ............................................................................... 2

2.2 确定电路的设计方案 ........................................................... 2 第3章 单元电路设计、参数计算和器件的选择 ............. 4

3.1 振荡、定时电路 ................................................................... 4

3.1.1 CD4060功能 ................................................................ 4 3.1.2 CD4060构成振荡器原理 ........................................... 5 3.2 音乐集成电路和声响电路 ................................................... 6 3.3 放大电路 ............................................................................... 6 3.4 参数计算及元器件选择 ....................................................... 7

3.4.1 参数计算 ..................................................................... 7 3.4.2 元器件的选择 ............................................................. 7

第4章 整机电路的工作原理 ............................. 9 第5章 电路的组装调试 ................................ 10

5.1 电路的组装 ......................................................................... 10 5.2 整机的布线原则 ................................................................. 10 5.3 电路调试 ............................................................................. 10 结论语 ............................................... 12 收获和体会 ........................................... 13 致谢 ................................................. 14 参考文献 ............................................. 15 附录 元器件清单 ...................................... 16

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第1章 绪论

1.1 课题背景

根据医学专家表示，病人每天科学服药的时间间隔应该按照24h平均计算。如一日服药两次者，应每隔12h服一次药；一日服药3次者，应每隔8h服一次药。但现实生活中不少病人经常忘记或不按时服药，致使疗效降低甚至使病人的病情加重。

1.2 设计题目

本次电子线路课程设计的设计题目是定时服药提醒器。

1.3 设计要求

定时电路：当病人第一次服药并按下计时开关是开始计时； 音乐、声响电路：当定时时间到时，有音乐提醒声音。

1.4 设计技术指标

1.当病人第一次服药时按下开关后开始计时，计时时间到发出音乐声提醒病人再次服药。

2.服药时间间隔可设定为8h或16h。

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第2章 电路的设计方案

2.1 方案设计

设计一种定时准确的语音提醒器，把它装人病人随身携带的药盒内，每到服药时间便反复发出音乐提醒声，提醒使用者赶快服药。 方案一：

用CD4060作为计时电路、HL-169A(请您及时服药)语音提示声、声响电路用HC-12型电磁讯响器。CD4060BM为14位二进制计数器，最大计时脉冲为8192，HL-169A为专业集成音乐芯片，可在出厂时内置多种提示音乐或语音，如：“请您按时服药”、“您好，您该起床了”等。当人为给芯片送入高电平信号时，开始工作。 方案二：

用555作为定时电路、CIC38系列音乐芯片作为音乐芯片电路、声响电路依然用HC-12型电磁讯响器。555定时器定时时间最大可达9999s。CIC38系列音乐芯片：可根据其型号不同，内部存储的音乐铃声不同，还可以根据外部电路的连接不同改变声音的大小，在这里只介绍一种CIC3830音乐芯片为CIC38系列芯片的一种，CIC38系列音乐集成电路可以直接驱动压电陶瓷蜂鸣器。

通过以上两个方案对比可知CD4060定时时间可以根据外部电路的电阻、电容数值的大小随意改变，然而555电视电路最大定时时间为999s，我们要求定时时间为8h，所以，电路中定时电路要用CD4060，不能用555定时器。

另外，HL-169A为专用芯片，我们购买有一定困难，而且对于电路音乐集成电路的要求并没有强烈要求使用内部声音为“请您服药”的集成芯片，音乐芯片只是起到一个提醒的作用，所以，对于音乐芯片我们可以随意采购。

2.2 确定电路的设计方案

定时计数电路用CD4060：定时时间长便于调试；

音乐集成电路用KD-9300：便于购买，在市场上随处可见；

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声响电路用HC-12型微型电磁讯响器：发生效率高、体积小巧。

振荡电路 定时电路 音乐电路 放大电路 声响电路

图2-1 设计方框图

该电路由振荡、定时、音乐、放大和声响电路五部分组成。使我们对于电路的了解更加清晰明了，加深我们对整个电路的认识，在电路组装时便于分配各元器件。

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第3章 单元电路设计、参数计算和器件的

选择

3.1 振荡、定时电路

振荡电路由电阻、电容构成CD4060为一片14位二进制计数器，它的11脚为一个与非门的输入端，根据输入端子的不同，其定时时间的大小也不同，如图3-1所示。

图3-1 振荡定时电路

3.1.1 CD4060功能

CD4060引脚图如图3-2所示，其引脚说明如表3-1所示。

图3-2 CD4060引脚图

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表3-1 CD4060引脚功能

引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 14 表示符号 Q12 Q13 Q14 Q6 Q5 Q7 Q4 VSS 0 0 功能 计数器输出端 计数器输出端 计数器输出端 计数器输出端 计数器输出端 计数器输出端 计数器输出端 电源负极 时钟输出端 反相时钟输出端 时钟输入端 信号复位端 计数器输出端 计数器输出端 计数器输出端 电源正极 1 REST Q9 Q8 Q10 VDD 3.1.2 CD4060构成振荡器原理

CD4060构成振荡器的原理图如图3-3所示，CMOS集成电路CD4060为14位二进制串行计数器，它自带振荡器，有14级计数级，但只有Q4～Q10、Q12～Q14共10个引出端，本制件仅选用了Q12～Q14三个引出端。

图3-3 RC振荡器

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3.2 音乐集成电路和声响电路

图3-4音乐集成电路和声响电路

该音乐集成电路采用了KD-9300系列音乐集成芯片，该芯片的1、4接电源的+、-极，2脚接信号输入端，3脚为扬声器的-极，该芯片小巧，便于安装、使用方便、价格便宜；声响电路用了HC-12扬声器，它的直径只有27mm，且音质优美，非常适合本题设计。

3.3 放大电路

放大电路主要是由三极管组成。 三极管9013的基本参数：

1. 最大耗散功率(PCM)：0.625W 2. 最大集电极电流(ICM)：0.5A

3. 集电极-发射极击穿电压(VCEO)：25V 4. 集电极-基极击穿电压(VCBO)：45V 5. 发射极-基极击穿电压(VEBO)：5V

6. 集电极-发射极饱和压降(VCE)：0.6V特怔频率(fr)：150MHZ

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3.4 参数计算及元器件选择

3.4.1 参数计算

CD4060外接电阻、电容构成振荡器，具有专门的频率、时间计算公式：T=2.3NRC,其中N代表脉冲个数，R代表电阻的大小，C代表电容的大小。由CD4060芯片内部原理图及引脚图可知3脚为信号输出端，当有信号输出时为高电平，当给11脚输入高电平时，3脚一直处于高电平状态，9、10构成振荡器引脚，12脚为复位端。为了使电路工作时3脚一直处于高电平状态，在3脚与11脚之间加一二极管；因为要求定时时间为8h和12h，由公式知，当我们把C=0.47u固定时R1=3.25M,R24.88M,所以R1我们用3M电阻串联470k滑动变阻器，R2用4.7M电阻串联470k滑动变阻器；为了不让3脚输出电压不回到9脚，我们在二极管阴极与开关间加一个大电阻，初设为10M;音乐芯片采用大众化的KD-9300在其输出端加一三极管（采用9013）将信号放大；扬声器用HC-12型电磁讯响器；在电源两端用一电解电容，用于延时消抖；由于电路对于电源要求不大，因此电源用三节干电池构成。

3.4.2 元器件的选择

 ICl选用CD4060、CC4060或MC14060带振荡器的14位二进制串行计数／分频器数字集成电路。  IC2选用KD-9300系列音乐集成芯片。

 VT选用9013、3DG12、3DX201或3DK4型硅NPN中功率晶体

管，要求电流放大系数β＞100。  VD选用1N4148型硅开关二极管。

 RPl、RP2均用WH7-A型立式微调电位器。Rl一R5均用

RTX-1/8W碳膜电阻器。  CI用CT1型陶瓷介质电容器，C2用CT4D型独石电容器，

C3用CD11-10V型电解电容器。  BL采用Φ27rnm x 9mm、8Ω、0.1W超薄微型动圈式扬声

器，以减小整机体积。

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 SB1、SA均用CKB-1型（1 x2)微型拨动开关。SB2用6mm x

6mm微型轻触开关。  G用SR44或G13-A型纽扣式微型电池三粒串联而成，电压为

4.5V。

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第4章 整机电路的工作原理

整机电路图如图4-1所示。

KD-9300

图4-1 整机电路图

当按下开关SB1是电路通电处于工作状态，芯片CD4060中用电压，将开关SA置于“1”，此时最大计时时间为12h，电路处于技术状态，3脚没有电压输出，整机耗电甚微，3脚输出电流大概为15微安，当计数时间到时3脚输出高电平电信号，二极管导通，使3脚一直处于高电平输出状态，3脚连接音乐集成芯片KD-9300，音乐芯片开始工作，将电信号转变为音乐信号，经三极管9013放大后传给扬声器HL-12,发出音乐声；当按下复位键SB2时计时重新开始，重复上述过程。

当单刀双掷开关置于“2”时，工作原理同上，只是定时时间为8h。

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第5章 电路的组装调试

5.1 电路的组装

电路初步设计完成之后，这一步可以在面包板或万能板上完成。将电路中的各元器件按照图中原理顺序依次焊在万用板上或插在面包上（事先画好布线图），注意将为确保制作能一次成功，所有元器件都要认真检测，判别元器件是否完好。最容易分不清二极管+、-极，三极管E、B、C 极位置。

5.2 整机的布线原则

布线问题是影响电路性能的重要因素之一，应按电路图的走向顺序排列各级电路，尽量缩短接线，排线应尽量避免形成闭合回路。集成电路外接元器件应尽可能安排在对应管脚附近，缩短连线的距离。输入信号与输出信号的引线应当尽可能分开一些。引线间要有一定的距离，避免相互绞合和交叉。

5.3 电路调试

用面包板按照电路图搭制电路，以CD4060、KD-9300为整个电路的核心，向四周连接电路。在调试电路过程中，先将电路中定时为8h的3M电阻更改为能是振荡电路工作的最小值约为10k，计算定时时间约为88.6s，将开关SA2拨至8h一侧，给电路上电，同时用秒表计时，计算时间误差（5s），电路没有问题后，断开电源；在将电阻更换为原来的3M，同时将RP1、RP2的滑动触头用小起子调至中间位置。然后闭合电源开关SA1，在定时时间选择开关SA2处于“1”位置时，看每次延时发声时间是否为12h，如果不足12h，应适当增大RP1,反之减小RP1.接下来将SA2拨至位置“2”，同样调节RP2使每次发生时间为8h。

电路调试要求掌握常用仪器设备的使用方法和一般的实验测试技能，调试中要求理论和实际相结合，既要掌握书本知识，又

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要有科学方法，才能顺利的进行调试工作。该电路的调试步骤如下：

1.接通电源，查看电路是否能够实现。

2.如不能实现，用万用表测试各个模块的输出，看是否达到预期要求。

3.如果有错误，单独对该模块进行校正（可以根据单元电路的输出波形以及电压进行核对）。

4.直到电路调试好为止。 根据电路的工作原理我们可以知道一些电路中的电压和电流，以下是我们的实验数据：

Vcc=4.40V，电路处于声响状态时： 三极管VBE 0.78v 3脚输出 0.78v 三极管VEC 三极管VBC 0.02v 0.75V IN4148 1.14v Vcc=4.40V,电路处于计时状态时，整机耗电甚微，3脚输出电压为零，音乐芯片不工作。

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结论语

根据设计的基本要求，振荡电路、定时电路、音乐电路、声响电路我们已经全部完成，并且是在最短的时间内实现了全部指标，达到了这次课程设计的目的。

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收获和体会

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我们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，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

经过近三个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。工作中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在此对指导老师和给过我们帮助的所有同学再次表示忠心的感谢！

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致谢

经过三个星期的忙碌工作，本次课程设计结束了，课程设计能够顺利的完成，离不开各位老师以及同学们的关心和帮助。

在这里首先要感谢我的指导老师白亚梅老师。白老师平日里工作繁忙，但在我做课程设计的每个阶段，都给予了我悉心的指导和耐心的讲解。由于本人经验匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，导致走了很多的弯路，甚至于犯了很多不必要的错误，但是白老师仍然细心地纠正我的错误，并且开导我、鼓励我，帮我建立起信心，给了我很大的帮助。

其次要感谢在课程设计阶段给我提出宝贵意见的各位电子系老师以及和我一组做课程设计的同学，他们在本次设计中给了我很多的鼓励和帮助。

最后要感谢学院给我提供了一次很好的实践机会，在这次课程设计期间，无论是从技术上还是从对环境的适应能力上来讲，都对我今后的学习打下了一个良好的基础。

由于本人水平有限，说明书中可能存在错误和不妥之处，敬请各位老师给予批评指正，以便今后不断改进。

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参考文献

1. 2. 3. 4. 5.

《数字电子技术》高等教育出版社.主编：余孟尝 《模拟电子技术》高等教育出版社.主编：杨素行 《电子元器件的选用与检测》化学工业出版社.2006.

《电子电路设计与制作》福建科学技术出版社.主编：刘征宇 《通用集成电路速查手册》山东科学技术出版社.2004.主编：彭铭泉.

6. 《电子设计从零开始》. 清华大学出版社,2005. .主编：杨欣、

王玉凤

7. 《数字集成电路300例》人民邮电出版社 8. 《常用电子电路365例》电子工业出版社

9. 《全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编》北京理工大学出

版社

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附录 元器件清单

器件名 电阻 可调电阻 瓷片电容 电解电容 单刀双掷开关 点触开关 扬声器 计时芯片 音乐芯片 电源

规格（型号） 3M 4.7M 10M 470k 104 474 4.7u WH7-A HC-12 CD4060 KD-9300 SR44 数量 1个 1个 1个 2个 1个 1个 1个 2个 1个 1个 1片 1片 16