課程設(shè)計(jì)----人體脈搏計(jì)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　一、設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)人體脈搏計(jì)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)在30s內(nèi)測(cè)量人的脈搏跳動(dòng)次數(shù)，并且將脈搏次數(shù)顯示出來(lái)。正常人的脈搏數(shù)為60~80次/min，嬰兒為90~100次/min，老人為100~150次/min。</p><p>　　電路原理框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 脈搏計(jì)原理

2、框圖</p><p>　　將脈搏跳動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)，放大整形后進(jìn)行二倍頻，并在30s（基準(zhǔn)時(shí)間） 內(nèi)對(duì)此信號(hào)計(jì)數(shù)，便得到了1min脈搏數(shù)。</p><p><b>　　二、技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)人體脈搏計(jì)數(shù)器并用LED顯示。</p><p>　　2．誤差為±2次/min。&l

3、t;/p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1．在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。</p><p>　　2．根據(jù)技術(shù)指標(biāo)通過(guò)分析計(jì)算確定電路形式和元器件參數(shù)。</p><p>　　3．主要器件：(1)74LS74雙D觸發(fā)器；(2)74LS47或4LS48譯碼器；(3) 74LS163計(jì)數(shù)器；(5)OP07

4、等。 </p><p><b>　　四、實(shí)驗(yàn)要求</b></p><p>　　1．根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路。</p><p>　　2．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。</p><p><b>　　五、推薦參考資料</b></p><p>　　1.謝自美. 電子線路設(shè)

5、計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試. [M]武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000年</p><p>　　2.閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). [M]北京：高等教育出版社，2006年</p><p>　　3.付家才. 電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐. [M]北京：高等教育出版社，2004年</p><p>　　六、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　指導(dǎo)教師

6、 年 月 日</p><p>　　負(fù)責(zé)教師 年 月 日</p><p>　　學(xué)生簽字 年 月 日</p><p><b>　　成績(jī)?cè)u(píng)定表</b></

7、p><p><b>　　人體脈搏計(jì)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、概述</b></p><p>　　脈搏計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用非常廣泛，它是用來(lái)測(cè)量一個(gè)人心臟跳動(dòng)次數(shù)的電子儀器，也是心電圖的主要組成部分，用來(lái)測(cè)量頻率較低的小信號(hào)。其原理適用于很多聲控器械，它涉及到時(shí)序邏輯電路如何設(shè)計(jì)、分析和工作等方面。通過(guò)此電路更深

8、刻的了解時(shí)序邏輯部件的工作原理，從而掌握如何根據(jù)需要設(shè)計(jì)滿足要求的各種電路圖，解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)技術(shù)指標(biāo)；</b></p><p>　　要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)測(cè)量人體的脈搏跳動(dòng)次數(shù)。</p><p>　　設(shè)計(jì)人體脈搏計(jì)數(shù)器并用LED顯示。</p><p>&

9、lt;b>　　二、方案說(shuō)明</b></p><p>　　此方案采用脈搏傳感器，74LS160計(jì)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(hào)轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的電脈沖信號(hào)。放大電路多種多樣，本次實(shí)驗(yàn)采用比較簡(jiǎn)單、廉價(jià)的運(yùn)放電路。由一個(gè)運(yùn)放器和三個(gè)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。倍頻電路要對(duì)脈搏進(jìn)行調(diào)頻，如

10、將15s內(nèi)傳感器所獲得的信號(hào)頻率4倍頻，即可得到對(duì)應(yīng)一分鐘的脈沖數(shù)，從而縮短測(cè)量時(shí)間。555定時(shí)器是為了試驗(yàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。本設(shè)計(jì)中采用簡(jiǎn)單的74LS160作為計(jì)數(shù)器，因?yàn)樗鞘M(jìn)制計(jì)數(shù)器無(wú)需改裝，直接使用。因?yàn)槊}搏測(cè)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(jì)數(shù)器。</p><p>　　原理框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 人體脈搏

11、計(jì)原理框圖</p><p><b>　　三、電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1. 傳感器</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)中是利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使用正弦波模擬人體脈搏跳動(dòng)。如圖2函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　圖2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器</p><p>

12、<b>　　2. 放大整形電路</b></p><p>　　由一個(gè)運(yùn)放器和三個(gè)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(gè)與非門進(jìn)行簡(jiǎn)單的整形。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以放大，整形正弦電路。如圖3放大整形電路。</p><p>　　圖3 放大整形電路</p><p><b>　　3. 倍頻電路</b&g

13、t;</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(jì)要求的異或門組成的4倍頻電路。利用第一個(gè)異或門的延遲時(shí)間對(duì)第二個(gè)異或門產(chǎn)生作用，當(dāng)輸入由“0”變成“1”或由“1”變成“0”時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出。其中電容C是為了延時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，當(dāng)C1=33uf，C2=3.8uf，R4=10k，R1=10k的時(shí)候能達(dá)到四倍頻的要求。</

14、p><p><b>　　如圖4倍頻電路。</b></p><p><b>　　圖4 倍頻電路</b></p><p><b>　　4. 時(shí)間控制電路</b></p><p>　　555定時(shí)器是為了試驗(yàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，控制電路工作的基準(zhǔn)時(shí)間。如圖5基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路。</

15、p><p>　　圖5 基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路</p><p><b>　　5. 計(jì)數(shù)顯示電路</b></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(jì)數(shù)器。三塊芯片的ENP LOAD CLR都為高電平以保證電路的工作。其中第二第三塊芯片ENT為高電平，第一塊芯片ENT受555定時(shí)器的控制。當(dāng)555定時(shí)器輸出為低電平時(shí)，74LS

16、160輸入端接收到的是高電平，開始計(jì)數(shù)；輸出為高電平時(shí)，74LS160接收到的是低電平，停止計(jì)數(shù)（計(jì)數(shù)結(jié)束）。此時(shí)顯示的就是15s內(nèi)的脈沖數(shù)了。數(shù)碼管與74LS160的連接方式如圖6計(jì)數(shù)顯示電路。</p><p>　　圖6 計(jì)數(shù)顯示電路</p><p><b>　　四、性能的測(cè)試</b></p><p>　　按電路圖連接好電路，開始仿真測(cè)試，

17、信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的模擬脈搏信號(hào)經(jīng)過(guò)放大整形電路和倍頻電路的處理頻率變大，由555定時(shí)器控制時(shí)間電路控制時(shí)間，保證電路在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行工作，最后計(jì)數(shù)器上顯示的數(shù)字即為在該模擬信號(hào)下的1分鐘內(nèi)的脈搏數(shù)。仿真測(cè)試過(guò)程如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 系統(tǒng)總仿真</b></p><p><b>　　五、結(jié)論、性價(jià)比</b></p>

18、;<p>　　該方案基本實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書中的要求，即完成了規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)試出脈搏數(shù)的基本要求。但在個(gè)別單元電路仍然有問(wèn)題存在，比如控制時(shí)間電路即555定時(shí)電路的設(shè)計(jì)方面并不理想，不能較好的控制測(cè)試脈搏時(shí)間，還有一些細(xì)節(jié)方面仍然都有問(wèn)題存在，但總體上實(shí)現(xiàn)了題目的要求。</p><p>　　在總體設(shè)計(jì)方面，各個(gè)電路之間的聯(lián)系，以及各個(gè)單元電路的連接和設(shè)計(jì)上較為簡(jiǎn)單明了，總體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，容易理解，雖然控制時(shí)間

19、電路即555定時(shí)電路有問(wèn)題存在，不能較好的控制測(cè)試脈搏時(shí)間，但基本達(dá)到了要求。本次設(shè)計(jì)采用的器件和芯片比較常見(jiàn)，即74LS160計(jì)數(shù)器，555定時(shí)器等都是較為常見(jiàn)的器件，總體來(lái)說(shuō)性價(jià)比比較合適。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試. [M]武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000年