數(shù)字化心電圖機(jī)維修考證箱_實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊(cè)_20170911

1、數(shù)字式心電圖機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)第一節(jié) 設(shè)計(jì)目標(biāo)為了更好的理解心電圖機(jī)的原理，考核學(xué)生對(duì)心電圖機(jī)的掌握程度，設(shè)計(jì)了該款心電圖機(jī)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中參考了日本光電ECG-6951D的相關(guān)設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮到做實(shí)驗(yàn)的方便性，將全部電路開(kāi)放出來(lái)，便于對(duì)心電圖機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路原理有較為直觀的認(rèn)識(shí)和理解。一、該心電圖機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的基本性能參數(shù)如下：1輸入電壓：AC220V2輸入功耗：<20W3導(dǎo)聯(lián)信號(hào)輸入方式：浮地4. 輸入阻抗：20M5. 靈敏度：三檔，分別是5mm/mV、10mm/mV、20mm/mV6. 心電噪聲電平：30Vp-p7. 時(shí)間常數(shù)：1.5S8. 心電共模抑制比:105dB 9. 線性誤差：10%10

2、. 心電頻率響應(yīng)：0.05100Hz11 漏電流：<100uA12. 走紙速度：25mm/s、50mm/s13. 肌電濾波干擾：45Hz(-3dB)14. 耐極化電壓：±400mV15. 基線控制：自動(dòng)調(diào)整16. 記錄方式：熱敏打印二、實(shí)驗(yàn)箱基本配置：1. 手動(dòng)/自動(dòng)操作模式可選2. 使用16位MSP430F169單片機(jī)作為核心控制芯片3. 240×128分辨率液晶屏，清晰顯示心電圖波形與工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)先觀察后打印，節(jié)約記錄紙 4. 十二導(dǎo)聯(lián)同步采集，通過(guò)對(duì)心電信號(hào)的工頻濾波、基線濾波和肌電濾波，十二位的采樣精度可以獲得更高質(zhì)量的心電圖譜 5. 具有指示燈,用以指示打

3、印模式、靈敏度、走紙速度、濾波器等狀態(tài)，方便操作 6. 具有故障設(shè)置和排除功能，同時(shí)可以進(jìn)行故障編碼設(shè)置三、功能操作（一）、實(shí)驗(yàn)箱硬件介紹共由電源區(qū)、模擬區(qū)、數(shù)字區(qū)、故障區(qū)、顯示和操作區(qū)等部分構(gòu)成，可通過(guò)顯示和操作區(qū)的按鍵進(jìn)行功能設(shè)置和操作。實(shí)驗(yàn)箱基本結(jié)構(gòu)布局如下：導(dǎo)聯(lián)線接口 （心電導(dǎo)聯(lián)線）采集到的心電信號(hào)，通過(guò)濾波放大后送入主控制器進(jìn)行處理，由液晶屏和指示燈顯示處理后的波形和參數(shù)數(shù)據(jù)。其中心電信號(hào)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)和故障設(shè)置的具體說(shuō)明如下表：測(cè)試點(diǎn)名稱所在區(qū)域說(shuō)明充電輸出電源區(qū)充電輸出充電輸入電源區(qū)充電輸入battery電源區(qū)電池電壓+5V電源區(qū)+5V電源-5V電源區(qū)-5V電源+3.3V電源區(qū)+3.

4、3V電源GND電源區(qū)接地+5F電源區(qū)隔離電源5V-5F電源區(qū)隔離電源5VFGND電源區(qū)隔離區(qū)接地TP1模擬區(qū)心電第一級(jí)放大TP2模擬區(qū)心電第二級(jí)放大TP3模擬區(qū)三角波信號(hào)輸出TP4模擬區(qū)心電調(diào)制信號(hào)輸出TP5模擬區(qū)PWM調(diào)制信號(hào)輸出TP6模擬區(qū)PWM濾波后信號(hào)輸出external模擬區(qū)外部信號(hào)輸入點(diǎn)ECG模擬區(qū)末級(jí)心電信號(hào)輸出電源部分故障故障現(xiàn)象故障點(diǎn)設(shè)置原理故障點(diǎn)設(shè)置方法(參考注釋)直流供電異常 A11. +5V電源輸出沒(méi)有，液晶屏不亮2. 液晶屏微微發(fā)亮，沒(méi)有字符顯示（+5V測(cè)試點(diǎn)為3V）1、斷開(kāi)2、反饋電阻阻值改變1-ON 正常5V電壓2-ON 故障約3V電壓3-ON 故障0V充電電路異

5、常 A2充電指示燈一直不亮充電指示燈一直亮改變充電器監(jiān)測(cè)點(diǎn)電壓1-ON 正常2-ON 故障 充電指示燈一直不亮3-ON 故障 充電指示燈一直亮電量指示異常 A3電量過(guò)低時(shí)：1、 紅色指示燈一直亮2、 紅色指示燈閃爍頻率太慢改變電容容值 1-ON 正常2-ON 故障 閃爍太慢3-ON 故障 指示燈一直亮，不閃爍電量指示異常 A41、 紅色指示燈始終不亮2、 紅色指示燈亮度很低改變電阻阻值 1-ON 正常2-ON 故障 紅色指示燈不亮 3-ON 故障 紅色指示燈微亮電量指示異常 A5三個(gè)指示燈全部亮改變MOS管導(dǎo)通狀態(tài)1-ON 正常2-ON 故障 指示燈全不亮模擬部分故障故障現(xiàn)象故障點(diǎn)設(shè)置故障點(diǎn)設(shè)

6、置方法(參考注釋)部分導(dǎo)聯(lián)切換異常B11、 V2V6導(dǎo)聯(lián)不顯示波形2、 V2V6不顯示波形，關(guān)閉導(dǎo)聯(lián)時(shí)仍顯示波形1、 三極管損壞、2、三極管換成PNP型1-ON 正常2-ON 故障 V2V6導(dǎo)聯(lián)不顯示波形3-ON V2V6不顯示波形，關(guān)閉導(dǎo)聯(lián)時(shí)仍顯示波形定標(biāo)誤差大按下定標(biāo)鍵定標(biāo)有誤差電位器調(diào)節(jié)封閉電路異常 B2切換導(dǎo)聯(lián)時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)封閉：1、 導(dǎo)聯(lián)切換時(shí)需要穩(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng)2、 導(dǎo)聯(lián)切換時(shí)需要穩(wěn)定的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)兩個(gè)三極管的基極端不接地1-ON 正常2-ON 故障導(dǎo)聯(lián)切換時(shí)間長(zhǎng) 3-ON故障導(dǎo)聯(lián)切換時(shí)間長(zhǎng) 時(shí)間常數(shù)電路異常B3 通過(guò)定標(biāo)驗(yàn)證：1、 時(shí)間常數(shù)過(guò)短2、 時(shí)間常數(shù)過(guò)長(zhǎng)2、改變電阻阻值1-ON

7、 正常2-ON 故障時(shí)間常數(shù)過(guò)短3-ON 故障時(shí)間常數(shù)過(guò)長(zhǎng)光電隔離故障B4輸出沒(méi)有波形隔離一端無(wú)法正常有高電平輸入。1-ON 正常2-ON 故障 無(wú)波形3-ON 故障 無(wú)波形50Hz濾波故障選擇交流濾波時(shí)會(huì)有雜波通過(guò)電位器，改變反饋電路的電阻阻值數(shù)字部分故障故障現(xiàn)象故障點(diǎn)設(shè)置故障點(diǎn)設(shè)置方法(參考注釋)按鍵控制故障C1S1、S4 、S7按下按鍵沒(méi)有反應(yīng)矩陣按鍵的一端接地1-ON 正常2-ON 故障 S1、S4 、S7按下按鍵沒(méi)有反應(yīng)步進(jìn)電機(jī)故障C2 步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)1-ON 正常2-ON 故障 步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)故障C3步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)1、斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)芯片前端電阻 2、斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)芯片后端電阻1-ON 正常2

8、-ON 故障 不進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)電源A*5 模擬B*4 數(shù)字C*3 共12處故障區(qū)注釋：每個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)都是由三個(gè)或兩個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)組成，每個(gè)故障區(qū)都有三個(gè)或兩個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)組成 如下圖所示：設(shè)置故障時(shí)，每個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)只能有一個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)撥到ON的一端。例如：A1_1 2-ON (撥碼開(kāi)關(guān)A1_1的1、4腳導(dǎo)通) -J15-故障輸出3VA1_2 3-ON (撥碼開(kāi)關(guān)A1_1的3、6腳導(dǎo)通)-J17-故障輸出0VA1_3 1-ON (撥碼開(kāi)關(guān)A1_1的2、5腳導(dǎo)通)-J19-正常輸出5V特別注意，每個(gè)故障區(qū)中撥碼開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通設(shè)置不能重復(fù)，例如如下面是錯(cuò)誤的A1_1 2-ON (撥碼開(kāi)關(guān)A1_1的1、4腳導(dǎo)通)

9、-J15A1_2 2-ON (撥碼開(kāi)關(guān)A1_1的1、4腳導(dǎo)通)-J17A1_3 1-ON (撥碼開(kāi)關(guān)A1_1的2、5腳導(dǎo)通)-J19由于A1_1和A1_2在同一個(gè)故障區(qū)中，又同時(shí)設(shè)置為2-ON，所以設(shè)置錯(cuò)誤（2） 、控制面板操作上圖為心電圖機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的控制面板，其中，復(fù)位按鈕，可是實(shí)驗(yàn)箱整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，重新進(jìn)行初始化運(yùn)行；兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)選擇按鈕可分別使系統(tǒng)切換到前一個(gè)導(dǎo)聯(lián)或下一個(gè)導(dǎo)聯(lián)，靈敏度按鍵可設(shè)置心電圖機(jī)的放大系數(shù)在0.5,1或2之間切換；濾波按鍵可設(shè)置肌電濾波、交流濾波或無(wú)濾波；定標(biāo)按鍵可在關(guān)閉導(dǎo)聯(lián)狀態(tài)下，進(jìn)行定標(biāo)測(cè)試或時(shí)間常數(shù)測(cè)試；走紙速度按鍵可設(shè)置走紙速度為25mm/s或50mm/s;顯示方式

10、按鍵可設(shè)置顯示某一固定導(dǎo)聯(lián)，或者每隔固定時(shí)間自動(dòng)切換為下一導(dǎo)聯(lián)波形；步進(jìn)電機(jī)按鍵按下后，系統(tǒng)自動(dòng)切換到步進(jìn)電機(jī)演示模式，此時(shí)其他按鍵處于失效狀態(tài)，只有再次按下步進(jìn)電機(jī)退出演示模式后，才能繼續(xù)對(duì)其他按鍵進(jìn)行操作；打印按鍵則可以控制步進(jìn)電機(jī)走紙或者不走紙。（3） 、其他旋鈕電位器與撥段開(kāi)關(guān)操作 如上圖所示，調(diào)節(jié)定標(biāo)調(diào)節(jié)旋鈕，可進(jìn)行1mV定標(biāo)操作，對(duì)整機(jī)增益進(jìn)行校準(zhǔn)；跳線帽J1為外部信號(hào)或內(nèi)部心電信號(hào)的選擇端，當(dāng)跳線帽切換到外部信號(hào)一端時(shí)，可從external測(cè)試點(diǎn)輸入外部信號(hào)，并在液晶屏上顯示外部信號(hào)波形，當(dāng)跳線帽切換到心電信號(hào)一端時(shí)，則顯示機(jī)內(nèi)心電信號(hào)；50Hz濾波調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)帶阻濾波器的衰

11、減程度與阻帶寬度，如果調(diào)節(jié)阻值過(guò)大則出現(xiàn)故障現(xiàn)象，液晶波形雜亂；撥段開(kāi)關(guān)S13為電量顯示實(shí)驗(yàn)或充電顯示實(shí)驗(yàn)的切換端，當(dāng)撥到電量一端時(shí)，可進(jìn)行電量顯示實(shí)驗(yàn)，此時(shí)不能進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)操作，同理，當(dāng)撥到充電一端時(shí)，只能進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)操作；電池電壓調(diào)節(jié)旋鈕則可以改變模擬電池的輸出電壓。4、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】本試驗(yàn)箱故障區(qū)有較多排針，需要用跳線帽來(lái)回插拔，請(qǐng)用戶小心緩慢操作，以免被排陣傷到以及將排陣折彎或折斷。 目 錄3.1定標(biāo)誤差大故障定標(biāo)電路異常113.2導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)接顯示正常，但部分導(dǎo)聯(lián)波形異常133.3 無(wú)心電波形輸出顯示與描記153.4 按鍵操作不正常173.5 馬達(dá)工作異常193.6 交流供電工

12、作異常223.7 充電指示燈不亮253.8 充電指示燈常亮283.9 電池電量指示異常1293.10 電池電量指示異常2313.1定標(biāo)誤差大故障定標(biāo)電路異常1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?（1）理解心電圖機(jī)中定標(biāo)的意義（2） 掌握心電放大電路定標(biāo)的原理（3） 掌握定標(biāo)電路的計(jì)算方法2、 實(shí)驗(yàn)器材： （1）數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái) （2）數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái) （3）心電放大部分原理圖紙3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）插上實(shí)驗(yàn)箱總電源，連接心電信號(hào)模擬儀。（2）打開(kāi)左上角的電源開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)通電，此時(shí)電源指示燈亮，液晶屏顯示相應(yīng)內(nèi)容（3）操作控制面板靈敏度調(diào)節(jié)按鍵，將靈敏度置為“1”（10mm/mV條件）；操作導(dǎo)聯(lián)選擇按鍵，將導(dǎo)

13、聯(lián)置為測(cè)試導(dǎo)聯(lián)；操作“顯示方式”按鍵，將顯示方式設(shè)置為手動(dòng)方式；操作“走紙速度”按鍵，將走紙速度設(shè)為25mm/s；連續(xù)按動(dòng)定標(biāo)按鍵，通過(guò)液晶屏觀察波形的高度；然后再調(diào)節(jié)“定標(biāo)調(diào)節(jié)”旋鈕，觀察描記波形的高度變化。并用萬(wàn)用表測(cè)量CAL信號(hào)的變化，對(duì)比原理圖分析高電平和低電平所起的作用。（4）如果步驟（3）中波形高度隨著“定標(biāo)調(diào)節(jié)”旋鈕變化，按下“打印”按鍵，使打印機(jī)開(kāi)始走紙并打印波形，連續(xù)按動(dòng)“定標(biāo)”按鍵，記錄下打印波形的偏轉(zhuǎn)幅度（代表格數(shù)）。（5）根據(jù)誤差公式：，計(jì)算，若大于%5，則代表心電圖機(jī)定標(biāo)誤差過(guò)大，有故障。（6）根據(jù)心電放大原理圖分析故障原因，（電位器R146,定標(biāo)調(diào)節(jié)電位器可能有誤差

14、，用來(lái)產(chǎn)生1mV的定標(biāo)信號(hào)，電位器VR3可能用調(diào)整誤差，用來(lái)調(diào)節(jié)心電圖機(jī)整機(jī)增益），并調(diào)節(jié)相應(yīng)電位器，使誤差在允許的范圍內(nèi)（小于5%）。4、實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考（1）理解和掌握本實(shí)驗(yàn)所涉及的定標(biāo)電路和放大電路，如下圖：其中INA128的放大倍數(shù)由R68和R80決定，為20倍，其中REF為參考端，在此引腳產(chǎn)生20mV的電壓等效于輸入端輸入1mV的信號(hào)。（2） 思考定標(biāo)電壓的作用是什么？（3） 做電位器調(diào)整有誤（阻值偏大或者偏?。?，分別會(huì)出現(xiàn)什么故障？3.2導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)接顯示正常，但部分導(dǎo)聯(lián)波形異常1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?） 了解心電圖機(jī)內(nèi)部心電放大電路中導(dǎo)聯(lián)選擇電路的構(gòu)成（2） 熟悉導(dǎo)聯(lián)選擇電路的控制原理（

15、3） 掌握導(dǎo)聯(lián)切換故障的分析方法和排除故障方法2、 實(shí)驗(yàn)器材：（1） 數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)（2） 萬(wàn)用表一臺(tái)（3） 心電模擬儀一臺(tái)（4） 心電放大部分原理圖紙3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1） 插上實(shí)驗(yàn)箱總電源（2） 取出實(shí)驗(yàn)箱上蓋的心電導(dǎo)聯(lián)線，一端接在心電圖機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上，另一端接在心電模擬儀上，設(shè)置好心電模擬參數(shù)(一般選擇為默認(rèn)上電參數(shù)即可)（3） 打開(kāi)左上角的電源開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)通電，此時(shí)電源指示燈亮，液晶屏顯示相應(yīng)內(nèi)容（4） 分別按下兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)選擇按鍵，觀察I、II、III 、aVR、aVL、aVF、V1、V2、V3、V4、V5、V6導(dǎo)聯(lián)等12個(gè)導(dǎo)聯(lián)是否顯示正常，波形是否正確。（5） 如果步驟(4)正確

16、，找到實(shí)驗(yàn)箱左下角的故障區(qū)B1，將跳線帽從J44拔下，再依次將跳線帽放到J45、J46、J47上，通過(guò)導(dǎo)聯(lián)選擇按鍵（S1或S2）切換導(dǎo)聯(lián)，觀察顯示波形是否有故障現(xiàn)象（例如V2V6導(dǎo)聯(lián)不顯示波形），通過(guò)分析原理圖，從J45、J46、J47中選擇正確的一路，并分析另外兩路出現(xiàn)的故障原因。4、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考：（1） 掌握實(shí)驗(yàn)中所涉及的導(dǎo)聯(lián)切換電路的原理，如下圖：（2） 思考NPN三極管與PNP三極管驅(qū)動(dòng)方法有何不同？（3） 熟悉多路選擇器CD4051的各個(gè)管腳作用及控制方法。3.3 無(wú)心電波形輸出顯示與描記1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?） 理解心電圖機(jī)內(nèi)部心電模擬信號(hào)隔離的原理和作用（2） 熟悉心電圖機(jī)

17、光電隔離故障的分析和排除方法（3） 掌握心電脈寬調(diào)制的方法2、 實(shí)驗(yàn)器材：（1） 數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)（2） 數(shù)字示波器一臺(tái)（3） 心電模擬儀一臺(tái)（4） 心電放大部分原理圖紙3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）插上實(shí)驗(yàn)箱總電源（2）取出實(shí)驗(yàn)箱上蓋的心電導(dǎo)聯(lián)線，一端接在心電圖機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上，另一端接在心電模擬儀上，設(shè)置好心電模擬參數(shù)(一般選擇為默認(rèn)上電參數(shù)即可)（3）打開(kāi)左上角的電源開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)通電，此時(shí)電源指示燈亮，液晶屏顯示相應(yīng)內(nèi)容（4） 操作導(dǎo)聯(lián)選擇按鍵，切換到測(cè)試導(dǎo)聯(lián)以外的導(dǎo)聯(lián)，是液晶屏顯示正常心電波形（建議選擇II導(dǎo)聯(lián)），用示波器測(cè)試與心電信號(hào)隔離PWM調(diào)制的相關(guān)測(cè)試點(diǎn)： TP3、TP4、TP5和T

18、P8，參照原理圖，觀察和測(cè)量每個(gè)測(cè)試點(diǎn)得波形與周期，判斷與原理圖中理論波形和周期是否相符。（測(cè)試時(shí)注意實(shí)地與虛地的不同，在實(shí)驗(yàn)箱上用虛線隔離）（5）如果步驟（4）檢查均正常，找到實(shí)驗(yàn)箱的左下角故障區(qū)B4，將跳線帽從J29拔下，依次將跳線帽放到J31、J33、J35上，分別用示波器觀察相應(yīng)測(cè)試點(diǎn)波形有無(wú)變化或故障現(xiàn)象，并觀察液晶屏是否有故障現(xiàn)象，參考原理圖，從J31、J33、J35中選擇正確一路，并分析說(shuō)明另外兩路的故障原因。（6）實(shí)驗(yàn)完畢，將跳線帽放回J29上。4、實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考（1）掌握本實(shí)驗(yàn)所涉及的PWM信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路，如下圖：（2） 理解模擬的心電信號(hào)隔離的好處和必要性：提高心電圖

19、機(jī)的抗干擾能力；具有安全保護(hù)作用。（3） 思考有沒(méi)有其他方法可以實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的隔離放大，具體該如何實(shí)現(xiàn)？3.4 按鍵操作不正常1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1) 掌握心電圖機(jī)中矩陣按鍵的控制方法(2) 學(xué)會(huì)分析心電圖機(jī)按鍵故障和排除對(duì)應(yīng)故障(3) 學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)矩陣按鍵電路2、 實(shí)驗(yàn)器材(1) 數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)(2) 數(shù)字示波器一臺(tái)(3) 心電模擬儀一臺(tái)(4) 數(shù)字控制部分原理圖3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：(1) 插上實(shí)驗(yàn)箱總電源(2) 取出實(shí)驗(yàn)箱上蓋的心電導(dǎo)聯(lián)線，一端接在心電圖機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上，另一端接在心電模擬儀上，設(shè)置好心電模擬參數(shù)(一般選擇為默認(rèn)上電參數(shù)即可)(3) 打開(kāi)左上角的電源開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)通電，此時(shí)電源指示

20、燈亮，液晶屏顯示相應(yīng)內(nèi)容(4) 依次操作控制面板的按鍵，觀察液晶屏或指示燈判斷有沒(méi)有按鍵故障現(xiàn)象（例如按鍵失靈；注意在步進(jìn)電機(jī)模式其他按鍵本來(lái)就是失效的，必須退出演示模式才能有效），可參照原理圖用示波器測(cè)試J20、J10、J4的左端，觀察按鍵按下前后電平變化。(5) 如果步驟（4）測(cè)試正常，找到實(shí)驗(yàn)箱左下部的故障區(qū)C1，將跳線帽從J2拔下，并依次將跳線帽放在J4和J10上，4、實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考(1) 掌握本次實(shí)驗(yàn)所涉及的矩陣按鍵電路，如下：驅(qū)動(dòng)方法：判斷行線：將單片機(jī)的P2.3、P2.4、P2.5三個(gè)I/O口預(yù)先設(shè)為輸入，并使能中斷，P2.6、P2.7、P3.0預(yù)先設(shè)置為低電平，當(dāng)某一按鍵按

21、下時(shí)，則P2.3、P2.4、P2.5被拉低，觸發(fā)單片機(jī)中斷，在中斷里判斷P2.3、P2.4、P2.5的值，即可判斷行線（即哪一行有按鍵按下），關(guān)閉中斷功能。判斷列線：將P2.6、P2.7、P3.0全部拉高，再依次拉低，如果在某一列拉低的過(guò)程中，剛才所判斷的行輸入值變?yōu)榈?，則表明該列為按鍵按下的列。至此，行列值判斷完畢。延時(shí)一段時(shí)間后，即可恢復(fù)中斷功能，等待按鍵按下。 (2) 思考使用矩陣按鍵和單獨(dú)按鍵的優(yōu)缺點(diǎn)？3.5 馬達(dá)工作異常1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?） 掌握心電圖機(jī)中步進(jìn)電機(jī)的控制方法（2） 學(xué)會(huì)分析和解決心電圖機(jī)的步進(jìn)電機(jī)故障2、 實(shí)驗(yàn)器材：（1） 數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)（2） 萬(wàn)用表一臺(tái)（3）

22、 MCU控制部分原理圖紙3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）插上實(shí)驗(yàn)箱總電源；（2）打開(kāi)左上角的電源開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)通電，此時(shí)電源指示燈亮，液晶屏顯示相應(yīng)內(nèi)容；（3）操作液晶控制面板的“步進(jìn)電機(jī)”按鍵，使實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)演示模式；（4）觀察發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)掉系統(tǒng)電源開(kāi)關(guān)，由圖3-5-1可知可能的故障點(diǎn)有：C2區(qū)和C3區(qū)。依次測(cè)量C2區(qū)的J8和J11以及C3區(qū)的J12和J13對(duì)地電阻來(lái)確定當(dāng)前的撥碼開(kāi)關(guān)的實(shí)際情況，填入表3-5-1中 ： 表3-5-1 C2、C3故障區(qū)對(duì)地電阻測(cè)量測(cè)量腳J8J11J12J13對(duì)地電阻當(dāng)前短接打“”（5）根據(jù)步驟（3）中的表3-5-1的測(cè)量結(jié)果，以及結(jié)合“圖3-5

23、-1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及故障區(qū)原理圖”將跳線帽調(diào)至正確位置。（6）重復(fù)步驟（1）（2）（3），觀察此時(shí)步進(jìn)電機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)量此時(shí)步進(jìn)電機(jī)的四相波形（A、B、C、D）。表3-5-2 正常狀態(tài)下步進(jìn)電機(jī)相位波形測(cè)量相位ABCD頻率Vpp4、實(shí)驗(yàn)任務(wù)及分析：（1）掌握實(shí)驗(yàn)涉及的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，如下：圖3-5-1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及故障區(qū)原理圖（2） 熟悉步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003的使用方法。（3） 了解步進(jìn)電機(jī)四相驅(qū)動(dòng)的原理：  當(dāng)某一相繞阻通電時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，這時(shí)，如果定 子和轉(zhuǎn)子的小齒沒(méi)有對(duì)齊，在磁場(chǎng)的作用下，由于磁通具有力圖走磁

24、阻最小路徑的特 點(diǎn)，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使轉(zhuǎn)子與定子的齒相互對(duì)齊，由此可見(jiàn)，錯(cuò)齒是促使電 機(jī)旋轉(zhuǎn)的原因。   步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，它能將電脈沖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位直線位移 。步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一個(gè)確定的角度，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距 角。它與定子繞組的相數(shù)m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z、通電方式k有關(guān)。  從圖3-5-2所示，步進(jìn)電機(jī)以四相單四拍方式正轉(zhuǎn)時(shí)，按ABCD次序通電。步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高&#

25、160;。 圖3-5-2步進(jìn)電機(jī)四相單四拍式繞組通電方式 （4）思考并說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的其他驅(qū)動(dòng)方式3.6 交流供電工作異常1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)分析和解決心電圖機(jī)的交流供電工作異常故障 2、 實(shí)驗(yàn)器材：（1）數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)（2）萬(wàn)用表一臺(tái)（3）電源部分原理圖紙 3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟： （1）打開(kāi)電源后，電量指示正常，但液晶屏顯示不亮或僅微亮且無(wú)內(nèi)容顯示；（2）測(cè)量電源電路各直流點(diǎn)（+5V、-5V、+3.3V、+5F、-5F）電壓，并將測(cè)量結(jié)果填入表3-6-1中：表3-6-1 故障時(shí)各電源電壓測(cè)試點(diǎn)測(cè)量值測(cè)試點(diǎn)+5V-5V+3.3V+5F-5F測(cè)量值（V）（3）若步驟（2）測(cè)試發(fā)現(xiàn)+5

26、V測(cè)試點(diǎn)電壓偏低，導(dǎo)致由其作為轉(zhuǎn)換源的其他供電電壓（+3.3V、-5V）均偏低。由實(shí)驗(yàn)分析可知：當(dāng)R2=R155=10K時(shí)，Vout = 1.222*(27+3.3+10)/10 V= 4.92V；當(dāng)R2=R51=20K時(shí)，Vout =1.222*(27+3.3+20)/20V=3.07V。故此時(shí)故障點(diǎn)在系統(tǒng)+5V電源電壓的產(chǎn)生電路上，應(yīng)將正確的電阻（R155）接入電路。（4）測(cè)量故障設(shè)置區(qū)的3個(gè)短路開(kāi)關(guān)（J15、J17、J19）右側(cè)引腳對(duì)地的電阻值。表3-6-2 +5V電源電壓故障設(shè)置區(qū)對(duì)地電阻測(cè)量短路開(kāi)關(guān)編號(hào)J15J17J19電阻值（k）當(dāng)前短路打（“”）（5）根據(jù)測(cè)量結(jié)果，將跳線帽調(diào)至正

27、確的位置。 4、 實(shí)驗(yàn)原理分析 本機(jī)各路電源電壓的產(chǎn)生電路如下圖3-6-1，圖3-6-2，圖3-6-3，圖3-6-4所示：-5V、+3.3V、+5F、-5F的產(chǎn)生電路都是在+5V電源電壓產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，為其提供能量來(lái)源。所以，若是系統(tǒng)的+5V電源電壓產(chǎn)生問(wèn)題，那么基于它的其他各路電壓亦不能正常產(chǎn)生。系統(tǒng)的+5V電源是+12V直流電壓經(jīng)過(guò)MP1583降壓芯片產(chǎn)生的。其輸出電壓的范圍為4.75-23V，輸出電壓的范圍為：1.22-21V。輸出電壓的公式為：VOUT = 1.222 * (R1 + R2) / R2（V）本試驗(yàn)箱中，由圖圖3-6-1可知，R1=R151+R152=30.3K。R2取決于

28、A1故障設(shè)置區(qū)的設(shè)置，當(dāng)R2=10K，輸出電壓約為5V。 圖3-6-1 +5V電源電壓產(chǎn)生電路圖3-6-2 +3.3V電源電壓產(chǎn)生電路圖3-6-3 -5V電源電壓產(chǎn)生電路圖3-6-4 -5F/+5F電源電壓產(chǎn)生電路3.7 充電指示燈不亮1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)分析和解決心電圖機(jī)的充電指示燈不亮故障 2. 實(shí)驗(yàn)器材：（1）數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)（2）萬(wàn)用表一臺(tái)（3）整機(jī)電源部分原理圖紙 3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟： （1）打開(kāi)系統(tǒng)電源， S13開(kāi)關(guān)投向“充電”位置，調(diào)節(jié)使電池電壓不足，發(fā)現(xiàn)充電指示燈始終不亮。 （2）分析原理圖，可能的故障有： LED發(fā)光二級(jí)管損壞 Q1損壞 UC3906工作異常等。（3）測(cè)量

29、“充電輸出”測(cè)試點(diǎn)電壓，發(fā)現(xiàn)無(wú)電壓，證明不是LED的問(wèn)題。測(cè)量Q1的1、3號(hào)腳壓差為零，致三極管不導(dǎo)通，因此亦不是Q1的問(wèn)題。把故障定位在UC3906工作異常上。測(cè)量UC3906的13腳檢測(cè)電壓，發(fā)現(xiàn)大于2.3V，那么故障可確定。將相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入表3-7-1中。表3-7-1 故障時(shí)可能故障點(diǎn)的電壓測(cè)量測(cè)試點(diǎn)充電輸出Q1的1、3腳壓差 UC3906的13號(hào)腳電壓（V）（4）如下圖3-7-1所示：測(cè)量故障區(qū)的各個(gè)短接處的對(duì)地電平，確定當(dāng)前故障設(shè)置情況，填入表3-7-2中。表3-7-2 故障區(qū)短接腳對(duì)地電平測(cè)量測(cè)試點(diǎn)BatteryJ42右腳J7右腳J9右腳電壓（V）當(dāng)前短接打“”（5）根據(jù)測(cè)量情況

30、將跳線帽至于正確位置，再次調(diào)節(jié)電池電壓看充電指示燈是否正常。圖3-7-1 充電故障區(qū)圖4. 實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考（1）模擬電池：本機(jī)采用LM317等元器件構(gòu)成模擬電池電路。LM317是輸出正電壓可調(diào)的三端穩(wěn)壓塊，輸出電壓范圍1.237V，輸出最大電流是1A。其輸出電壓僅需通過(guò)外部電阻的條件即可實(shí)現(xiàn)。Uo=Vref×(1+(R16+RP1)/R13)+Iadj×(R16+Rp1)=1.25V×(1+( R16+Rp1)/R13)，式中Iadj小于100uA,可忽略。因此本機(jī)模擬電池的理論輸出范圍為4.69-15V，但由于輸入電壓為12V，最大輸出理論值小于12V，LM

31、317實(shí)際的輸出范圍為4-10V。本機(jī)可通過(guò)調(diào)節(jié)Rp1來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬電池電壓的變化。圖3-7-2 模擬電池電路（2）充電電路：如圖3-7-3所示：本系統(tǒng)采用UC3906構(gòu)成模擬電池充電電路。UC3906是鉛蓄電池專用充電管理芯片，其內(nèi)部集成了較好的充電管理及溫度補(bǔ)償?shù)忍匦?。充電過(guò)程基本分成3個(gè)階段：即大電流恒流充電，過(guò)壓充電和浮充。恒流階段電池電壓逐步增加，當(dāng)其增加到95%Voc時(shí)，進(jìn)入過(guò)壓(Voc)充電狀態(tài)，此時(shí)電流逐步減小，當(dāng)其減小到IOCT時(shí)，進(jìn)入浮充階段，此時(shí)電池電壓維持在VF。Voc和VF的計(jì)算公式如下：Voc=VREF(1+R8/R9+R8/R12) (1)VF=VREF(1+R8/R

32、12) (2)式中VREF =2.3V。由公式1和公式2可知，Voc=7.7V，VF =7.2V。圖3-7-3 模擬電池充電電路3.8 充電指示燈常亮1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)分析和解決心電圖機(jī)的充電指示燈常亮故障 2. 實(shí)驗(yàn)器材：（1）數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)（2）萬(wàn)用表一臺(tái)（3）整機(jī)電源部分原理圖紙 3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟： （1）打開(kāi)系統(tǒng)電源， S13開(kāi)關(guān)投向“充電”位置，調(diào)節(jié)使電池電壓最大，發(fā)現(xiàn)充電指示燈始終點(diǎn)亮。 （2）分析原理圖，可能的故障有： Q1損壞 UC3906工作異常等。 （3）通過(guò)測(cè)量Q1的1、3腳有導(dǎo)通壓差，因此不是Q1的問(wèn)題。把故障定位在UC3906工作異常上。測(cè)量UC3906的1

33、3腳檢測(cè)電壓，發(fā)現(xiàn)小于2.3V，那么故障可確定。將相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入表3-8-1中。表3-8-1 故障時(shí)可能故障點(diǎn)的電壓測(cè)量測(cè)試點(diǎn)Q1的1、3腳壓差UC3906的13號(hào)腳Battery 電壓（V）（4）如任務(wù)“3.7 充電指示燈不亮”圖中3-7-1所示：測(cè)量故障區(qū)的各個(gè)短接處的對(duì)地電平，確定當(dāng)前故障設(shè)置情況，填入表3-7-2中。表3-7-2 故障區(qū)短斷開(kāi)右腳對(duì)地電平測(cè)量測(cè)試點(diǎn)J42右腳J7右腳J9右腳電壓（V）當(dāng)前短接打“”（5） 根據(jù)測(cè)量情況將跳線帽至于正確位置，再次調(diào)節(jié)電池電壓看充電指示燈是否正常。4. 實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考 見(jiàn)任務(wù)“3.7 充電指示燈不亮”的“4. 實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考”。3.

34、9 電池電量指示異常11、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 了解心電圖機(jī)電量指示電路構(gòu)成；（2） 掌握電量指示電路的工作原理2、 實(shí)驗(yàn)器材（1） 數(shù)字式心電圖機(jī)一臺(tái)（2） 萬(wàn)用表一臺(tái)（3） 數(shù)字示波器一臺(tái)（4） 電源部分原理圖紙3、 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容（1） 插上實(shí)驗(yàn)箱總電源；（2） 打開(kāi)左上角的電源開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)通電，此時(shí)電源指示燈亮，液晶屏顯示相應(yīng)內(nèi)容；（3） 將撥段開(kāi)關(guān)撥到電量的一端，緩慢調(diào)節(jié)電池電壓調(diào)節(jié)旋鈕，觀察三個(gè)電量指示燈D12、D11、D21的亮滅變化，并用萬(wàn)用表測(cè)量電池電壓battery測(cè)試點(diǎn)在電量指示燈發(fā)生變壓時(shí)的電壓數(shù)據(jù)。參考原理圖，分析幾個(gè)電壓數(shù)據(jù)之間的變壓梯度為何不同；（4） 找到實(shí)驗(yàn)箱左下

35、角的電源故障區(qū)A3，將跳線帽從J27拔下，依次將跳線帽放到J41、J16、J18上，調(diào)節(jié)電池電壓調(diào)節(jié)旋鈕，觀察指示燈是否有故障現(xiàn)象（例如指示燈閃爍太慢），用示波器測(cè)量J27左邊跳線針的波形，并對(duì)比波形周期與指示燈閃爍周期的關(guān)系；對(duì)照電量指示部分原理圖，從J41、J16、J18中選擇正確一路，并分析另外兩路的故障原因；（5） 將跳線帽放回J27，找到故障區(qū)A4，將跳線帽從J20拔下，依次將跳線帽放到J21、J22、J23上，調(diào)節(jié)電池電壓調(diào)節(jié)旋鈕，觀察指示燈是否有故障現(xiàn)象（例如指示燈亮度異常），參考原理圖，從J21、J22、J23中選擇正確的一路，并分析其他兩路的故障原因；（6） 將步驟（5）中用到的跳線帽放回J20，找到故障區(qū)A5，將跳線帽從J24拔下，依次放到J26、J25上，調(diào)節(jié)電池電壓調(diào)節(jié)旋鈕，觀察指示燈是否有故障現(xiàn)象，參考原理圖，從J26、J25中選擇正確一路，并分析另外一路故障原因。 4、實(shí)驗(yàn)任務(wù)分析及思考（1） 掌握本次實(shí)驗(yàn)所涉及電量指示電路的工作原理，如下圖：（2）思考用穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生2.5V參考電壓的好處，為什么不直接將+5V電壓電壓用電阻分壓的形式產(chǎn)生2.5V電壓？（3） 思考MOS管驅(qū)動(dòng)與三極管驅(qū)動(dòng)電路有何不同？3.10 電池電量指示異常21. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）了解心電圖機(jī)電量指示電路構(gòu)成；（2）掌握電量指示電路的工作原理2. 實(shí)驗(yàn)器材（