皮膚電阻響應(yīng)測試表(測謊儀)

1、皮膚電阻響應(yīng)測試表說明書大型作業(yè)任務(wù)書一、設(shè)計題目：皮膚電阻響應(yīng)測試表（測謊器）二、設(shè)計要求：1.按照PCB板設(shè)計的方法步驟（需求分析、元件設(shè)計、原理圖設(shè)計、PCB圖設(shè)計、打印輸出）設(shè)計給定題目對應(yīng)的PCB板，并編寫相應(yīng)文檔。2.在Altium Designer中完成原理圖及PCB板的創(chuàng)建，并編寫要完成所需功能（元件的設(shè)計、封裝和放置以及PCB板的布線等），要求設(shè)計的PCB板和所給的實物在外觀上類似，功能上一樣。3.把以上兩步整理編寫出大型作業(yè)設(shè)計說明書，大型作業(yè)設(shè)計說明書的格式為：封面、大型作業(yè)任務(wù)書、摘要、前言、目錄、正文、總結(jié)、參考資料。字?jǐn)?shù)不少于10000字，頁數(shù)不少于15頁。 前言一

2、：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品逐漸滲入到以前沒有涉獵到的地方!心理學(xué)在以前是沒有電子產(chǎn)品能起著舉足輕重的位置的！靠的都是我們用學(xué)習(xí)的知識、積累的經(jīng)驗判斷一個人的心理！但是現(xiàn)在不同了，電子產(chǎn)品可以幫助心理醫(yī)生診斷一些心理疾病，給了人們很多科學(xué)依據(jù)! 這聽起來似乎難以相信，有人會質(zhì)疑“電子產(chǎn)品會幫助人們解決心理問題嗎？”是的隨著我們不斷的加大對科學(xué)的研究認(rèn)知力度，投入更多的人力、物力、財力，我們的技術(shù)也越來越成熟！例如制作一些電子產(chǎn)品就要用到設(shè)計開發(fā)的軟件和相應(yīng)的技術(shù)！電路設(shè)計自動化(Electronic Design Automtion, EDA)技術(shù),是將電路設(shè)計中各種工作交由計算機(jī)來協(xié)助完成

3、,是在電子計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aided Design,CAD)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機(jī)設(shè)計技術(shù)。它集計算機(jī)、電子、信息和計算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）、計算機(jī)輔助測試（Computer Aided Test，CAT）等技術(shù)于一體，不僅具有強(qiáng)大的設(shè)計能力，而且具有測試、分析及管理的功能。它改變了以往采用定量計算和電路實驗為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)設(shè)計方式，使電路的分析與設(shè)計方法發(fā)生了重大的變革、Protel系列軟件已擁有大量的用戶群，已經(jīng)成為電路設(shè)計者必備的基礎(chǔ)工具之一。Altium Designer 6.x是Altium公司最新一代的板級

4、電路設(shè)計程序，除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。它將原理圖繪制、電路仿真、集成化印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）設(shè)計、涉及規(guī)則檢出、文檔報表輸出、可編程序器件及邏輯器件設(shè)計等完美融合，為用戶提供了全面的設(shè)計解決方案，是電子線路設(shè)計者首選的EDA設(shè)計軟件。 這些軟件的越趨成熟，使我們使用起來更加方便，也給我們提供了更大的發(fā)展空間！ 測謊器也被稱作多道記錄儀（polygram）,可以記錄受試者被提問的應(yīng)激生理改變！是一種測試被試者是否說謊的多項描記儀！二Altium Des

5、igner 6.0對系統(tǒng)的要求1.操作系統(tǒng) Windows XP（專業(yè)版或家庭版）、Windows2000專業(yè)版。2.硬件配置（1）至少1.8GHz微處理器。（2）1GB內(nèi)存。（3）至少2GB的硬盤空間。 （4）顯示器屏幕分辨率至少為1024*768，32位真彩色，32M顯存。摘要人體的皮膚對電流和電壓會呈現(xiàn)一定的電阻而且電阻的大小會隨著人體的情緒高低而改變。本電路就是要測出皮膚電阻隨人體情緒變化的規(guī)律。因此這個電路也可以用來測謊哦。 在松弛狀態(tài)，人體皮膚電阻高達(dá)2M以上。而在精神壓力很大時，皮膚電阻就會減少到500k以下。皮膚電阻的減少與血流量和滲透性的增加有關(guān)，而這些都是因心理壓力大而導(dǎo)致

6、生理變化引起的。這種電路對通過監(jiān)視皮膚電阻的變化來掌握自我放松的技巧非常有用。 芯片CA3140(IC1)用作電阻電壓變換器，它根據(jù)皮膚的導(dǎo)電率輸出變化的電壓。它還可連接成反相放大器產(chǎn)生恒定的電流來測量皮膚電阻。 IC1是一塊4.5MHzBiMOs運(yùn)算放大器，其輸入為MOSFET輸出為雙極型，有極高的輸入阻抗，能檢測低達(dá)10pA的電流。IC1的反相輸入腳連接觸摸片之一，并經(jīng)預(yù)置電位器VR1接地，而同相輸入腳則直接接地。Ic1的輸出經(jīng)限流電阻R1連接至第二塊觸摸片。當(dāng)兩塊觸摸片與皮膚接觸后，R1和皮膚電阻一起就成為運(yùn)放的反饋電阻，決定了運(yùn)放的增益。 從IC1作為反相放大器的角度分析，送至腳的正輸

7、入電壓經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)后使IC1的輸出成低電位。如皮膚因松弛狀態(tài)而提供的電阻極高，則送至腳的輸人電壓減小，Ic1的輸出成為高電位。 在待機(jī)狀態(tài)，兩觸摸片是懸空的，由于此時IC1沒有反饋，其輸出為高電位(約為6V)，這可從連接在輸出端的vu表上表針向右擺動看到。 當(dāng)觸摸片被皮膚短路后，就形成反饋回路，輸出電壓就減小到4V以下，具體大小視皮膚電阻而定。由于反饋網(wǎng)絡(luò)中有一固定電阻R1，VR1也設(shè)定為一固定電阻值。所以流經(jīng)皮膚的電流僅取決于皮膚電阻。VU表用來顯示IC1的輸出電壓，其靈敏度可用VR2調(diào)節(jié)。 為便于肉眼觀察，還用一排LED作顯示手段。芯片LM3915(IC2)用來顯示LED的狀態(tài)。第腳每增加1

8、25mv其18腳至腳都會吸收電流。VR3可調(diào)節(jié)IC2的輸入電壓調(diào)節(jié)VR4可控制各LED的亮度。實際上本電路可同時用VU表讀數(shù)和LED指示來觀察皮膚電阻的大小。 電路可安裝在普通PCB板上。并封入適當(dāng)?shù)暮袃?nèi)兩塊觸摸片用膠固定在盒子頂部，彼此相距510mm。觸摸片本身可以是任何導(dǎo)電的金屬片面積為1cm1cm。VU表線圈電阻為1k，讀數(shù)為010V。電路裝好后調(diào)節(jié)預(yù)置電位器，使IC1輸出為6V左右。因觸摸片懸空，這時LED均不發(fā)光。 現(xiàn)在用中指慢慢接觸觸摸片，維持緊密接觸兩觸摸片1分鐘，并保持情緒放松狀態(tài)。調(diào)節(jié)VR3直至綠色LED(LED3)發(fā)光為止。此時vu表應(yīng)為滿偏轉(zhuǎn)否則調(diào)節(jié)VR2使之成滿偏轉(zhuǎn)。這

9、對應(yīng)于松弛狀態(tài)下正常的皮膚電阻值。 如果你感到有精神壓力，或有生病的感覺，此時皮膚電阻會降低，藍(lán)色LED2和紅色LED1會接著發(fā)光同時VU表指針擺向左方。紅色LED1發(fā)光和vu表讀數(shù)為零均表示你精神很緊張，反之，綠色LED3發(fā)光和vu表讀數(shù)高。表示你情緒很松弛。 設(shè)計內(nèi)容：1.繪制測謊器電路原理圖。2.設(shè)計測謊器PCB圖。要求：1.電路中所用元件封裝也可自行選擇，電路板外形尺寸，設(shè)計規(guī)則，電路布局、連線可自行設(shè)計。2.設(shè)計完成后生成PCB 3D視圖文件。設(shè)計目的：1.考察學(xué)生動手能力，是否掌握一般基本電路設(shè)計的步驟。2.更好的掌握PCB的設(shè)計方法，達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)。設(shè)計步驟：新建原理圖 圖紙設(shè)置

10、 裝載元件庫 放置元件 元件屬性修改 元件位置調(diào)整 連線 檢查修改 保存創(chuàng)建PCB板 導(dǎo)入元件 手動布局 自動布線 手動修改 保存 生成 3D視圖 保存 打印輸出PCB板。目錄皮膚電阻響應(yīng)測試表電路設(shè)計步驟81 元件設(shè)計 82 原理圖設(shè)計 93 PCB板設(shè)計 114 3D顯示135 打印輸出14總結(jié) 15一、 布局 15二、 布線 16三、 注意 17參考文獻(xiàn) 18皮膚電阻響應(yīng)測試表電路設(shè)計步驟 1.元件設(shè)計 （1）CA3140高輸入阻抗運(yùn)算放大器,是美國無線電公司研制開發(fā)的一種BiMOS高電壓的運(yùn)算放大器在一片集成芯片上，該CA3140A和CA3140 BiMOS運(yùn)算放大器功能保護(hù)MOSFE

11、T的柵極（PMOS上）中的晶體管輸入電路提供非常高的輸入阻抗，極低輸入電流和高速性能。操作電源電壓從4V至36V（無論單或雙電源),它結(jié)合了壓電PMOS晶體管工藝和高電壓雙授晶體管的優(yōu)點(diǎn).(互補(bǔ)對稱金屬氧化物半導(dǎo)體)卓越性能的運(yùn)放.封裝：自作封裝 （2） 發(fā)光二極管：Comment：LED1，所在元件庫：Miscellaneous Devices.IntLib；在原理圖中標(biāo)號是LED1、LED2、LED3；封裝：自作封裝。工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱，發(fā)光二極管的核

12、心部分是由P 型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 （4）LM3915是一種單片集成電路，驅(qū)動10個LED，提供了一個線性模擬顯示。一個單一的引腳電平變化顯示移動點(diǎn)條形圖。電流驅(qū)動的LED規(guī)范和可編程，從而消除了電阻器的需要。此功能是一個讓整個操作系統(tǒng)從低于3V。 （5） 電源 名稱：BT1；在原理圖中標(biāo)號是：+9V；所在元件庫：電源工具欄；表示值;+9V。（6）GND 名稱：GND；在原理圖中標(biāo)號：GND；所在元件庫：電源

13、工具欄。（7）電阻 名稱：Res2；在原理圖中標(biāo)號：R1、R2；所在元件庫：Miscellaneous Devices.IntLib；封裝：AXIAL-0.4；標(biāo)示值：R1= 10K ,R2=1K。2.原理圖設(shè)計（1）新建PCB項目文件 執(zhí)行File/New/Project/PCB Project 創(chuàng)建PCB項目文件，命名為“測謊器電路”，并保存文件。（2）新建原理圖文件 執(zhí)行File/New/Schematic，創(chuàng)建原理圖文件，命名為“測謊儀電路原理圖”。（3）原理圖圖紙設(shè)置 執(zhí)行菜單Design/Document Options，彈出Document Options對話框。圖紙類型設(shè)置為A

14、4，顯示標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)題欄，捕獲柵格設(shè)置為5，可視柵格設(shè)置為10，電氣柵格設(shè)置為4。（4）查找并放置元器件 在元件庫中查找元件以及元件的封裝，原理圖中所使用的元件，電阻Res2，發(fā)光二極管LED1，抗飽和二極管Diode，都在Miscellaneous Devices.IntLib元件庫中可找到。查找并放置元器件到原理圖中。 CommentDesignatorFootprintQuantity觸摸片MoMo19VBT1BT11LEDLED1, LED2, LED3LED-13CA3410IC1CA34101Res2R1, R2,AXIAL-0.42LM3915IC2LM39151 元件清單 （5）排列

15、布局元器件 使用元器件排列命令排列布局元器件。常用排列命令在“Edit/Align”菜單子菜單中，也可使用快捷鍵，選擇合適命令對 元器件進(jìn)行對齊、均勻分布等操作。(6）元器件自動標(biāo)識 選擇菜單命令“Tools/Annotate Schematics.”打開“Annotate”對話框，在該對話框中對元器件進(jìn)行自動標(biāo)識操作。（7）連線 連接線路，選擇Place/Wire菜單命令，或用快捷鍵P、W放置導(dǎo)線。完成后如圖所示： 皮膚電阻相應(yīng)電路原理圖（8）保存 單擊工具欄中的保存按鈕，保存?；蛑鴪?zhí)行File/save保存。3.PCB板設(shè)計（1）新建PCB文件 在Files面板中，在New from te

16、mplate欄中選擇PCB Board Wizard 選項，打開PCB創(chuàng)建向?qū)?，利用向?qū)?chuàng)建一個尺寸為60mm50mm，物理邊界與電氣邊界重合。重命名為“測謊器電路PCB”并保存文件。（2） 導(dǎo)入元件封裝與網(wǎng)絡(luò) 在PCB環(huán)境中執(zhí)行菜單命令DesignImport Changes From測謊器電路.Prjpcb，在彈出的“Engineering Change Order”對話框中，依次單擊【Validate】、【Execute Changes】按鈕，導(dǎo)入元件封裝與網(wǎng)絡(luò)。（3）手動布局 在PCB電路板的Top Layer層手動布局元器件封裝。（4）自動布線1.執(zhí)行菜單命令DesignRules，

17、打開“PCB Rules and constraints Editor （PCB規(guī)則和約束編輯）”對話框。在Routing項中Width子項設(shè)置布線寬度為0.25mm，在RoutingLayers中BottomLayer打鉤設(shè)置單層布線，并單擊【Apply】按鈕應(yīng)用規(guī)則。然后PlaceinteractiveRouting 進(jìn)行手工布線按空格進(jìn)布線。（4）保存 測謊器電路PCB圖4.3D顯示（1）執(zhí)行菜單命令View/Legacy 3D，可生成PCB的3D顯示文件。（2）用鼠標(biāo)拖動3D文件，查看3D視圖。 3D正面3D反面5.打印輸出 (1)執(zhí)行File/Page Setup命令，系統(tǒng)將彈出PC

18、B打印屬性 對話框。（2）打印機(jī)設(shè)置執(zhí)行File/Print命令，系統(tǒng)將彈出的“打印機(jī)配置”對話框。設(shè)置打印機(jī)的配置，包括打印的頁碼、份數(shù)等，設(shè)置完畢后，單擊“OK”按鈕， 如果用鼠標(biāo)左鍵單擊“打印機(jī)配置”對話框中的“Properties”按鈕，會彈出其他屬性對話框，可以設(shè)置打印紙張的方向。（3） 打印預(yù)覽單擊 “File/Print Preview”按鈕，則可以對打印的圖形進(jìn)行預(yù)覽，如下圖即為PCB的打印預(yù)覽圖形。PCB的打印預(yù)覽圖形（4） 打印 總結(jié) 平時學(xué)習(xí)時有些問題總是弄不明白，主要原因是沒有理論與實踐相結(jié)合，現(xiàn)在做完大型作業(yè)之后我的電路設(shè)計水平有了進(jìn)一步的提高。認(rèn)識來源于實踐，實踐是

19、認(rèn)識的動力和最終目的，是真理檢驗的標(biāo)準(zhǔn)。這次大型作業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實踐相結(jié)合是很重要的，只有理論知識永遠(yuǎn)也不能真正掌握這門課程的真諦，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合，從理論中得到結(jié)論才能真正運(yùn)用到實踐當(dāng)中去，從而提高自己的實際操作能力。設(shè)計PCB前，首先要做的工作是畫好原理圖。原理圖的連接一定要正確，注意各個管腳的輸入輸出屬性是否正確。一、 布局 畫好原理圖和元器件封裝，就可以生成網(wǎng)絡(luò)表，進(jìn)行元器件的布局了。布局的總體思想：在符合產(chǎn)品電氣以及機(jī)械結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上考慮整體美觀，在一個PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序。布局原則：首先要考慮PCB尺寸。PCB尺寸過小時，散熱不好，且臨近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，在確定特殊元件的位置。最后根據(jù)電路的功能單元對電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元件位置時要遵守以下原則：1元件在二維、三維空間上有無沖突？ 2元件布局是否疏密有序，排列整齊？是否全部布完 3需經(jīng)常更換的元件能否方便的更換？插件板插入設(shè)備是否方便？在插上連接線后在二維、三維是否有沖突 4熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x 5調(diào)整可調(diào)元件是否方便二、布線 在PCB設(shè)計中，布線是PCB設(shè)計的重要步驟。布線有單面布線、雙面布線和多層布線。方式主要有三種：自動布線、手動布線、手動自動結(jié)合布線。為