數(shù)電脈搏計數(shù)器電路課程設計

1、 煙 臺 南 山 學 院 數(shù)字電子技術課程設計 題目 脈搏計數(shù)電路設計 姓 名：_ XXXXXX _所在學院：_工學院電氣與電子工程系 所學專業(yè)：_ 自動化 班 級：_電氣工程XXXX 學 號：_XXXXXXXXXXXXXX 指導教師：_ XXXXXXXX _ 完成時間：_ XXXXXXXXXXXXX 數(shù)電課程設計任務書一、基本情況 學時：40學時 學分：1學分 適應班級：12電氣工程二、進度安排本設計共安排1周，合計40學時，具體分配如下：實習動員及準備工作： 2學時總體方案設計： 4學時查閱資料，討論設計： 24學時撰寫設計報告： 8學時總結： 2學時教師輔導： 隨時三、基本要求1、課程設

2、計的基本要求數(shù)字電子技術課程設計是在學習完數(shù)字電子課程之后，按照課程教學要求，對學生進行綜合性訓練的一個實踐教學環(huán)節(jié)。主要是培養(yǎng)學生綜合運用理論知識的能力，分析問題和解決問題的能力，以及根據(jù)實際要求進行獨立設計的能力。初步掌握數(shù)字電子線路的安裝、布線、焊接、調試等基本技能；熟練掌握電子電路基本元器件的使用方法，訓練、提高讀圖能力；掌握組裝調試方法。其中理論設計包括總體方案選擇，具體電路設計，選擇元器件及計算參數(shù)等，課程設計的最后要求是寫出設計總結報告，把設計內容進行全面的總結，若有實踐條件，把實踐內容上升到理論高度。2、課程設計的教學要求數(shù)字電子技術課程設計的教學采用相對集中的方式進行，以班為

3、單位全班學生集中到設計室進行。做到實訓教學課堂化，嚴格考勤制度，在實訓期間累計曠課達到6節(jié)以上，或者遲到、早退累計達到8次以上的學生，該課程考核按不及格處理。在實訓期間需要外出查找資料，必須在指定的時間內方可外出。 課程設計的任務相對分散，每3名學生組成一個小組，完成一個課題的設計。小組成員既有分工、又要協(xié)作，同一小組的成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設計方法和經(jīng)驗。但每個學生必須單獨完成設計任務，要有完整的設計資料，獨立撰寫設計報告，設計報告雷同率超過50%的課程設計考核按不及格處理。四、設計題目及控制要求設計題目：脈搏計 要求： 1、實現(xiàn)15s內測1min的脈搏數(shù)并顯示

4、其數(shù)字2、正常人脈搏數(shù)一般為60150次五、設計報告設計完成后，必須撰寫課程設計報告。設計報告必須獨立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規(guī)范。設計報告的格式如下： 1、封面 2、內容提要 3、目錄4、正文(1) 所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；(2) 方案選擇及論證；(2) 設計步驟及原理圖；(3) 元器件的選擇；(4) 設計過程中出現(xiàn)問題的解決方法；5、心得體會 6、參考文獻 六、考核方法數(shù)電課程設計的考核方式為考查，考核結果為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等，分數(shù)在90-100之間為優(yōu)秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，6

5、0-69分之間為及格，60分以下為不及格。 考核分三個方面進行：平時表現(xiàn)20%；設計過程25%；設計報告 40%；設計答辯15%。有下列情形之一者，課程設計考核按不及格處理： 1、設計期間累計遲到、早退達8次；2、設計期間累計曠課達6節(jié)；3、設計報告雷同率超過50%或無設計報告；4、不能完成設計任務，達不到設計要求。2序 言數(shù)字電子時鐘電路設計系統(tǒng)，以AT89C51單片機為控制核心，由鍵盤顯示、LED共陰極數(shù)碼管和LED燈顯示等功能模塊組成。基于題目基本要求，本系統(tǒng)對時間顯示進行了重點設計。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來實現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通.過軟件來實現(xiàn)，使電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)

6、定性大大提高。本文首先對基礎電路進行介紹，通過對按鍵輸入電路、時鐘電路、復位電路、蜂鳴器驅動電路、顯示電路、LED段碼驅動電路等知識的學習，加深了對電子時鐘的認識。讓后利用匯編語言進行編程，控制時鐘的正常運行，最終完成了課題的設計。本文討論的單片機多功能時鐘系統(tǒng)的核心是目前應用極為廣泛的51系列單片機，配置了外圍結構，構成了一個可編程的及時定時系統(tǒng)，具有體積小，可靠性能高，功能多等特點，不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供擴展，有著廣泛的應用領域。- 7 -目錄第1章 系統(tǒng)方案設計- 1 -1.1 設計任務及要求- 1 -第2章 電路方案設定- 1 -2.1數(shù)字脈搏計電路原理框圖- 1 -2

7、.2信號放大電路- 1 -2.3濾波電路- 2 -2.4整形電路- 3 -2.5倍頻電路- 3 -2.6計數(shù)電路- 3 -2.7選用芯片- 3 -2.8數(shù)碼管顯示電路- 4 -總 結- 6 -第1章 系統(tǒng)方案設計1.1 設計任務及要求 1.1.1實現(xiàn)15s測出1min的脈搏數(shù)，并顯示其數(shù)字 。1.2.1正常人脈搏數(shù)在60150之間。第2章 電路方案設定 2.1數(shù)字脈搏計電路原理框圖 圖2.1 2.2信號放大電路 將5mv正弦信號放大1000倍，以驅動CMOS芯片 因為直接放大1000倍難以做到，故采用三級放大，此為用運放LM324的反相放大電路 。 圖2.22.3濾波電路本電路要求的通頻帶是0

8、.5Hz50Hz，因此需設計一個電路將頻率高于200Hz的高頻信號和頻率低于0.05Hz的低頻信號濾掉。 本部分電路用的是帶通濾波器，由一個高通濾波器及一個低通濾波器串聯(lián)而成，原理圖如下：圖2.3參數(shù)為： 低通部分：R1=223歐，R2=455歐，R01=Rf1=678歐，C3=C4=10uF 高通部分：R3=45.5k歐，R4=22.3k歐，R01=Rf2=67.8k歐，C1=C2=10uF 2.4整形電路放大濾波之后的信號仍需從模擬量轉化為數(shù)字量，此功能使用整形電路完成。方案一：滯環(huán)電壓比較器 整形電路由滯環(huán)電壓比較器構成，如圖，由于LM339屬于集電極開路輸出，使用時輸出端應加2k歐的上

9、拉電阻R3。二極管VD的作用是電平轉換，將比較器輸出的正負脈沖信號變換成正脈沖輸出。 方案二：施密特觸發(fā)器 可以很好的完成整形功能，觸發(fā)器可用555定時器或CMOS構成，又或集成施密特觸發(fā)器，為方便起見，此處使用集成施密特觸發(fā)器74LS14 2.5倍頻電路為提高脈沖信號的頻率，從而縮短測量時間，使用鎖相環(huán)倍頻電路達到此效果。CD4046是目前常見的集成鎖相環(huán)，用CD4046實現(xiàn)的一種N倍頻電路如下圖所示。CD4046是可預置數(shù)的4位二進制計數(shù)器，用來實現(xiàn)N分頻。改變置數(shù)值，可以改變N。 若要在5s在完成測量，需將信號頻率加大12倍，倍頻部分應采用12倍頻電路（N=1011），若要在15s內完成

10、測量，需將信號頻率加大4倍，倍頻部分應采用4倍頻電路（N=0011）。2.6計數(shù)電路 選用芯片CD4518。引腳圖如下：圖2.4引腳功能說明： CD4518為16腳 2/10進制同步加計數(shù)器,其功能引腳分別為1-7,9-15.該計數(shù)器是單路系統(tǒng)脈沖輸入1腳或2腳；9腳或10腳）4路BCD碼信號輸出,（3-6,11-14腳）CD4518有兩個時鐘輸入端CP和EN,若用時鐘上升沿觸發(fā),信號由CP輸入,此時EN端為高電平（1）,若用時鐘下降沿觸發(fā),信號由EN輸入,此時CP端為低噸平（0）,同時復位端Cr也保持低電平（0）,只有滿足了這些條件時,電路才會處于計數(shù)狀態(tài)。2.7譯碼電路選用芯片CD4511

11、，引腳圖如下：圖2.5引腳功能說明： BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0時，數(shù)碼管不顯示任何東西。 LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出，LE=1時譯碼器處于鎖定保持狀 態(tài)。 LT：3腳是測試信號的輸入端，當BI=1時，LT=0時，數(shù)碼管將全部顯示，這主 要用于測試7段數(shù)碼管有沒有物理損壞。 A3,A2,A1,A0為8421BCD碼輸入端，高位到低位依次為A3A0。 A，b，c，d，e，f，g為譯碼輸出端，輸出高電平有效。 因此將CD4518的3-6引腳或11-14引腳接到CD4511的A，B，C，D四個引腳，再將CD4511的ag引腳接在數(shù)碼管的8個引腳處，便可實現(xiàn)譯碼，計數(shù)，顯

12、示過程。2.8數(shù)碼管顯示電路 直接用數(shù)碼管即可，需要注意在連線過程中要將數(shù)碼管com端與地相連。 故計數(shù)過程這部分的總原理圖如下：圖 2.6總 結經(jīng)過兩個星期的努力，課程設計終于大告成功了。通過這次的設計使我認識到我對單片機方面的知識知道的太少了，對于書本上的很多知識還不能靈活運用，有很多我們需要掌握的知識在等著我去學習，我會在以后的學習生活中彌補我所缺少的知識。本次的設計使我從中學到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉化，怎樣將我所學到的知識運用到我以后的工作中去。此次最大的困難是如何利用軟、硬件配合的方式產(chǎn)生中斷，對中斷的初始化、具體設置、中斷返回還不是很清楚，程序設計一度陷入停滯狀態(tài)，最后在同學的幫助下，我才完成了該實驗，實現(xiàn)了數(shù)字電子時鐘的基本功能。經(jīng)過這次課程設計，也總結了很多問題：1.在設計程序之前,務必要對所用單片機的內部結構有一個系統(tǒng)的了解,知道該單片機片內有哪些資源。2.設計程序采用什么編程語言并不是非常重要,關鍵要有一個清晰的思路和一個完整的軟件流程圖。3.在設計程序時,不能妄想一次就將整個程序設計好,“反復修改,不斷改進”是程序設計的必經(jīng)之路。4.在設計程序過程中遇到問題是很正常的,但我們應該將每次遇到的問題記錄下來,并分析清楚,以免下次再碰到同樣的問題。 我覺得課程設計反映的是一個從理論到實際應用的過程，但是更遠一點可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后