課程設(shè)計--數(shù)字電子脈搏計

1、<p><b>　　數(shù)字電子脈搏計</b></p><p><b>　　一.設(shè)計任務(wù)要求</b></p><p>　　設(shè)計一個電子脈搏計，要求：</p><p>　　實現(xiàn)在15s內(nèi)測量１min的脈搏數(shù)，并且顯示其數(shù)字。正常人脈搏數(shù)60～80次／min，嬰兒為90～100次／min,老人為100～150次/min

2、。</p><p>　　1.實現(xiàn)在15秒內(nèi)測量1 min的脈搏數(shù)；</p><p>　　2.用數(shù)碼管將測得的脈搏數(shù)用數(shù)字的形式顯示；</p><p>　　3.測量誤差小于4次/min。</p><p><b>　　總體框圖</b></p><p><b>　　圖1總體框圖</b&g

3、t;</p><p>　　方案設(shè)計：此方案采用脈搏傳感器，74LS160計數(shù)器，集成運(yùn)放放大電路，555構(gòu)成的多諧振蕩器，異或門組成的4倍頻電路等電路。脈搏傳感器的作用是將脈搏信號轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的電脈沖信號。由一個運(yùn)放器和三個電阻就組成了符合要求的放大電路。倍頻電路要對脈搏進(jìn)行調(diào)頻，如將15s內(nèi)傳感器所獲得的信號頻率4倍頻，即可得到對應(yīng)一分鐘的脈沖數(shù)，從而縮短測量時間。555定時器是為了試驗在規(guī)定時間內(nèi)完成任務(wù)。本設(shè)

4、計中采用簡單的74LS160作為計數(shù)器，因為它是十進(jìn)制計數(shù)器無需改裝，直接使用。因為脈搏測試器中需要上百位的數(shù)字。因此，將三片74LS160直接按并行進(jìn)位方式連接即的千進(jìn)制計數(shù)器。</p><p><b>　　元器件清單</b></p><p>　　本實驗采用數(shù)電中常見的器件，這樣我們就可以熟練地使用而且可以降低該電路的故障率。以下為本實驗所使用的器件。</p&

5、gt;<p><b>　　表一 元器件清單</b></p><p>　　1、異或門：當(dāng)兩個輸入一致時，輸出為0，輸入相異時，輸出為1。異或門的原理圖與真值表如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1　異或門的邏輯符號與真值表</p><p>　?。玻?2輸入與門如圖2-2所示，A、B為與門的輸入端，Y為與門的輸出端。當(dāng)輸入全1時

6、，輸出為1。當(dāng)輸入有0時，輸出為0。與門的這一功能決定它可以作為自動控制的開關(guān)使用。當(dāng)A端接信號，B端接控制端，B=1時，Y=A；B=0時，Y=0。</p><p>　　圖2-2　74LS08內(nèi)部框圖及管腳圖和真值表</p><p>　?。常?4LS160其結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示，管腳圖如圖2-4所示：</p><p>　　ENT、ENP為芯片的使能端，當(dāng)ENT、EN

7、P接高電平時芯片處于工作狀態(tài)，接低電平時處于休眠狀態(tài)。我們將這兩端接高電平，使它一直工作。CLR為清零端，CLR=0，QA～QD輸出為0，CLR=1，芯片正常工作。LOAD為同步置數(shù)端，低電平有效，當(dāng)LOAD為低，且有下降沿來時，A、B、C、D四個數(shù)就并行置入，從QA，、QB、QC、QD輸出。RCO為進(jìn)位端。即由9變?yōu)?時，該端出現(xiàn)一個高電平。時序圖如圖1-4所示。</p><p>　　圖2-3　74LS160內(nèi)

8、部電路圖</p><p>　　圖2-4 74ls160邏輯圖</p><p>　　4．555電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，定時器555是一種多功能集成電路，</p><p>　　只要在外部接上幾個電阻和電容，就可以組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)電路和多諧</p><p><b>　　振蕩器。</b></p>&l

9、t;p>　　圖2-5 555定時器內(nèi)部原理圖及真值表</p><p>　　5. 與非門74LS04為一個反向器，其原理圖與真值表如圖2-6所示。A=0時，Y=1。A=1時，Y=0。</p><p>　　圖2-6與非門邏輯圖</p><p>　　除了主要元件外，我們還用到了四輸入數(shù)碼管，電阻電容等，其邏輯圖如圖2-7所示： </

10、p><p><b>　　圖2-7數(shù)碼管</b></p><p>　　對于數(shù)碼管，其直值表如下：</p><p>　　表二：數(shù)碼管輸出與輸入的關(guān)系真值表</p><p>　　各功能模塊及其原理：</p><p><b>　　功能模塊</b></p><p>

11、　　交流信號模塊（如圖3-1）</p><p>　　圖3-1交流信號模塊</p><p>　　2. 放大整形電路（如圖3-2）</p><p>　　由一個運(yùn)放器和三個電阻就組成了符合要求的放大電路。放大倍數(shù)可調(diào)，本次放大倍數(shù)大約為11倍，用一個與非門進(jìn)行簡單的整形。經(jīng)過實驗，可以放大，整形正弦電路。</p><p>　　圖3-2放大整形電路&

12、lt;/p><p>　　3. 倍頻電路（如圖3-3）</p><p>　　倍頻電路的形式很多，如鎖相倍頻器、異或門倍頻器等，由于鎖相倍頻器電路比較復(fù)雜，成本比較高，所以這里采用了能滿足設(shè)計要求的異或門組成的4倍頻電路。利用第一個異或門的延遲時間對第二個異或門產(chǎn)生作用，當(dāng)輸入由“0”變成“1”或由“1”變成“0”時，都會產(chǎn)生脈沖輸出。其中電容C是為了延時，經(jīng)過測試，當(dāng)C1=33uf，C2=3.8

13、uf，R4=10k，R1=10k的時候能達(dá)到四倍頻的要求。</p><p><b>　　圖3-3倍頻電路</b></p><p>　　4. 時間控制電路（如圖3-4）</p><p>　　555定時器是為了試驗在規(guī)定時間內(nèi)完成任務(wù)，控制電路工作的基準(zhǔn)時間。如圖十基準(zhǔn)時間產(chǎn)生電路。</p><p>　　圖3-4時間控制電路

14、</p><p>　　計數(shù)顯示電路（如圖3-5）</p><p>　　將三片74LS160直接按并行進(jìn)位方式連接即的千進(jìn)制計數(shù)器。三塊芯片的ENP LOAD CLR都為高電平以保證電路的工作。</p><p>　　圖3-5計數(shù)顯示電路</p><p>　　時間顯示電路（如圖3-6）</p><p>　　將兩片74LS1

15、60直接按并行進(jìn)位方式連接即的百進(jìn)制計數(shù)器。</p><p>　　圖3-6時間顯示電路</p><p>　　7、倒數(shù)計時時間顯示電路（如圖3-7）</p><p>　　圖3-7倒數(shù)計時時間顯示電路</p><p>　　總體電路顯示圖如圖4-1</p><p><b>　　工作原理：</b><

16、/p><p>　　打上電源開關(guān)，電源各部分開始工作，首先是信號發(fā)生器發(fā)生的信號，經(jīng)過四倍頻電路，頻率變成原來的四倍：倍頻器的主要作用就是為了計數(shù)器能在15s內(nèi)計算出1min鐘的脈搏數(shù)，脈沖數(shù)進(jìn)入數(shù)碼管計數(shù)器，倒計時到10，計數(shù)開始，來一個脈沖計數(shù)器就加1,15s后定時器輸出端電平翻轉(zhuǎn)，計數(shù)器停止工作，顯示出跳動脈搏的次數(shù)。</p><p>　　圖4-1 總體電路圖</p><

17、;p><b>　　六 總結(jié)</b></p><p>　　書上得來終覺淺，絕知此事要躬行。通過本次課程設(shè)計，學(xué)生們真正使課堂學(xué)習(xí)與動手實踐結(jié)合起來，提高了同學(xué)們的自學(xué)能力、動手能力和分析問題的能力。讓我們更深刻的理解各個器件的功能及其應(yīng)用。</p><p>　　在大量的實驗中，我總結(jié)出一種簡單易行的設(shè)計方法，可以直接跳過列真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖以及邏輯公式。不僅可以節(jié)