便攜式脈搏測試儀設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

1、五邑大學(xué)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告題 目:便攜式脈搏檢測儀院 系 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué) 號 AP0905112 學(xué)生姓名 黃莞杰 指導(dǎo)教師 張京玲 目錄一、題目的要求和意義31、目的32、意義33、要求3二、方案論證31、全部用模擬電路實(shí)現(xiàn)。32、用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。33、用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。3三、設(shè)計(jì)31、系統(tǒng)組成框圖如下:32、放大整形的總電路:43、放大的單元電路:41）、信號采集42）、一級放大電路：53）、二階低通濾波：64)、二級放大：65)、后級放大：74、整形電路：85、單片機(jī)和液晶顯示電路:8四、程序9五、噪聲處理及注意事項(xiàng)10六、電路性能測試與結(jié)果分析101、整個放大電路的傳

2、遞函數(shù)為：102、采集到的信號經(jīng)過濾波放大后的波形圖:11七、調(diào)試過程遇到的問題與解決的方法11八、課程設(shè)計(jì)體會12九、參考文獻(xiàn)12便攜式脈搏檢測儀一、 題目的要求和意義1、目的 1）、通過對電子技術(shù)的綜合運(yùn)用，使和學(xué)到的理論知識相互融泄貫通，在認(rèn)識上產(chǎn)生一個飛躍。 2)、初步掌握一般電子電路設(shè)計(jì)的方法，使學(xué)生得到一些工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，并為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。 3)、培養(yǎng)同學(xué)自學(xué)能力,獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。對設(shè)計(jì)中遇到的問題，通過獨(dú)立思考、查找工具書、參考文獻(xiàn)、尋求正確答案；對實(shí)驗(yàn)中碰到的一些問題,能通過觀察、分析、判斷、改正、再實(shí)驗(yàn)、再分析等基本方法去解決。 2、意義 通過

3、觀測到的脈搏的次數(shù)、跳動的波形為臨床提供部分診斷價(jià)值的信息，為人體某些器臟結(jié)構(gòu)和功能的變換趨勢提供生理參考信號。 3、要求1）、心率信號由傳感器（例如光電傳感器) 模塊進(jìn)行采集。2）、采集后的信號經(jīng)過放大和濾波（特別濾除50HZ信號的干擾），進(jìn)行整形后，得到幅值在05v的脈沖信號。3）、可選用單片機(jī)進(jìn)行心率測定，在液晶上顯示出被測者心率。二、方案論證1、全部用模擬電路實(shí)現(xiàn)。對本次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不了.2、用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。用一個施密特觸發(fā)器,一個定時(shí)器，再用計(jì)數(shù)器記數(shù)，然后用譯碼器譯碼，最后用數(shù)碼管顯示。中間還要用到與非門。這種方案可以實(shí)現(xiàn)，不過要用到大量的數(shù)字芯片，電路復(fù)雜,成本也很高.3、用單片

4、機(jī)實(shí)現(xiàn)。一個紅外接受二極管、一個紅外發(fā)射二極管、一個LM324、一個555、一個單片機(jī)和一塊液晶，再加上一些電阻、電容。這種方案電路簡單成本也不是很高. 綜合上述的方案論證，考慮的電路的復(fù)雜性和作品的成本，本次設(shè)計(jì)采用第三種方案.三、設(shè)計(jì) 本次課程設(shè)計(jì)我們組有三個隊(duì)員,我負(fù)責(zé)的是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、程序和整個系統(tǒng)的調(diào)試.1、系統(tǒng)組成框圖如下: 信號采集一級放大二級放大 555整形后 級放 大二階低通濾波濾波單片機(jī) 液晶顯示 圖 三-12、放大整形的總電路： 圖 三-23、放大的單元電路： 1)、信號采集 圖三-3-1D1為紅外發(fā)光二極管，D2為紅外接收二極管。D1采用發(fā)射波長范圍在700nm左右的紅外

5、線發(fā)光二極管,發(fā)光二極管的壓降一般為1。52.0 V,其工作電流一般取1020 mA為宜,所以選取R1=360歐姆。R2主要起分壓限流作用，所以選取R2=100k歐姆。2）、一級放大電路： 圖 三-3-2該級放大為反相比例放大。放大倍數(shù)為:A1=.。A1=820K/75K=10。93；R6=R7/R8標(biāo)稱值取68K,C8為耦合電容大小為33uf。為了降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，R7不能太大，由于電阻在一定的溫度下，內(nèi)部的電子運(yùn)動,當(dāng)R7太大時(shí)，里面的電子產(chǎn)生一個脈沖電流，在經(jīng)過后面的電路放大后會對輸出有很大的干擾。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定度，LM324采用雙電源供電。電壓為正負(fù)5伏。3）、二階低通濾波：圖

6、三33為了提高系統(tǒng)的濾波的選擇性，本次設(shè)計(jì)才用二階壓控電壓源低通濾波。截止頻率為：f=.。f=7.07Hz放大倍數(shù)為1，為了匹配和找元件的方便，R14、R15都取150K。該低通濾波電路保留了有用的脈搏低頻信號，對50Hz工頻等噪聲進(jìn)行了較大的衰減，能基本達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求。4)、二級放大:圖 三-34該級為一個同相比例放大器，放大倍數(shù)A2=+1A2=22.4R7為平衡電阻，取150K.R11是可調(diào)電阻.5）、后級放大:圖 三35該級為一個反相比例放大器，放大倍數(shù)A3=A3=26。728R14為平衡電阻,取68K。C9為隔直電容，大小取4。7uF。R2為輸入電阻,為了和前一級的電路匹配，該電阻

7、的阻值不能太小，這里取75K。R12是可調(diào)電阻。加上R12是為了可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精確度。4、整形電路:圖 三4-1本次設(shè)計(jì)采用555整形。用555構(gòu)成一個施密特觸發(fā)器，8腳為VCC,1腳GND，4腳為復(fù)位輸入端直接接VCC,2、6輸入，3腳輸出，5腳為電壓控制端，不用時(shí)接一個10nf的電容接地仿真高頻干擾。當(dāng)輸入電壓大于VCC時(shí)，3腳輸出低電平；當(dāng)輸入電壓小于VCC時(shí)，3腳輸出高電平.5、單片機(jī)和液晶顯示電路：圖 三5四、程序這次設(shè)計(jì)的主程序?yàn)?main() unsigned long int a; char temp16； P1=0xFF;Init_Timer1(）； /開定時(shí)器 Init_T

8、imer0（）; /開計(jì)數(shù)器 LCD_Init(); /液晶初始化 DelayMs(10）； LCD_Clear(）； LCD_Write_String(0,0,”Please wait for”）; LCD_Write_String(0,1,”10 seconds"); LCD_Write_String（11,1，”="）; LCD_Write_String（12,1,"”)； LCD_Write_String（13,1,"_”); LCD_Write_String(14,1，”)； LCD_Write_String(15，1，”="）； w

9、hile（1) if（TIMERFLAG） /10秒鐘掃描一次 a=TL0+TH0256； /取值 a=6*a； if（a1&a<50)|（a>150）) /判斷錯誤，在一分鐘50150下外都警告 LCD_Clear();LCD_Write_String（0,0，”mai bo ce shi yi")； sprintf(temp，"WARNING:%04。0f”/min"，(float）a); LCD_Write_String(0，1,temp)；TR0=1； /開計(jì)數(shù)器T0 TR1=1； /開定時(shí)器T1 TH0=0; /計(jì)數(shù)器初值 TL0=0

10、; TIMERFLAG=0； /打開計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)標(biāo)志 else /脈搏沒有錯誤就執(zhí)行 LCD_Clear()； LCD_Write_String(0，0,”Your heartbeat "）； sprintf（temp，”is:%04。0f”"/min”,(float)a）； LCD_Write_String（0,1,temp); LCD_Write_String(12，1,”）; LCD_Write_String（13,1，”_")； LCD_Write_String(14，1，”）； TR0=1; TR1=1; TH0=0； TL0=0； TIMERFLAG=0；

11、 本次采用的是98C52單片機(jī)里面的定時(shí)計(jì)數(shù)器，用T0計(jì)數(shù)，T1定時(shí).五、噪聲處理及注意事項(xiàng)1、紅外接收二極管采用黑膠布包住，避免手指外環(huán)境光的干擾。2、放大器采用LM324，高信噪比，低偏置電流，注意：反饋電阻不能太大。3、電路中盡量避免采用大電容。4、測量時(shí)測量者盡量保持穩(wěn)定，減少手指與傳感器間的相對運(yùn)動六、電路性能測試與結(jié)果分析 1、整個放大電路的傳遞函數(shù)為:1.005e005 s2H（S）=- .0。8724 s4 + 80.38 s3 + 1976 s2 + 5674 s + 1975用MATLAB仿真，該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)波形如下：圖 六-1可以知道系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間為t=10s左右。

12、2、采集到的信號經(jīng)過濾波放大后的波形圖：七、調(diào)試過程遇到的問題與解決的方法1、在調(diào)試信號采集部分時(shí)，用示波器看采集的信號,可是一開始，采集不了,后來通過上網(wǎng)查資料后知道,紅外接收二極管要反相相接。把紅外接收二極管接回來后，用示波器可以看到了采集的信號.2、剛開始做的時(shí)候，把所有的原件都焊上去，直接測量最后一級的波形，可是什么都沒有。因?yàn)橄到y(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)，后來把每一級斷開，一級一級來調(diào)試.然后計(jì)算各個元件的參數(shù)。 3、程序是在Keil uVision4上編寫，然后一步步調(diào)試，最后下載到開發(fā)板上運(yùn)行，看有沒有達(dá)到要求，不行的話又調(diào)試,這樣一步步完善。八、課程設(shè)計(jì)體會作為一名電子信息工程專業(yè)的學(xué)生,電

13、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門非常重要的課程，而這門課程的課程設(shè)計(jì)運(yùn)用到了我們所學(xué)過的知識。我覺得做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義.在這兩年多的大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是理論知識。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實(shí)中的各種電子設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書，以及大量的網(wǎng)絡(luò)資料。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱指導(dǎo)書是十分必要的,同時(shí)也是必不可少的。 通過這次課程設(shè)計(jì)，我加深了對模擬電子線路的理解，對集成放大器也有了初步的認(rèn)識,

14、對單片機(jī)原理有了更深入的認(rèn)識。我也了解和學(xué)會了如何使用Multisim軟件，并復(fù)習(xí)了對Protel 99SE、Keil uVision4軟件的使用。尤其是Multisim這個軟件，在以前很少用,通過學(xué)習(xí)，逐漸學(xué)會了Multisim軟件基本的使用方法,也認(rèn)識到其在電路仿真方面的強(qiáng)大功能. 另外，課堂上也有部分知識不太清楚,于是我又不得不邊學(xué)邊用,時(shí)刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。通過查資料，對LM324、NE555、89C52、LCD16024等等這些器件有了深刻的了解,把理論應(yīng)用到了實(shí)踐當(dāng)中。整個設(shè)計(jì)我基本上還滿意，由于水平有限,難免會有錯誤,整個系統(tǒng)也不是很穩(wěn)定,還望老師批評指正。由此我可用更好地了解到自己的不足,以便課