電子設計報告

1、湛江師范學院信息學院課程設計報告2013-2014學年第二學期課程名稱 電子線路課程設計 設計題目 電子脈搏計的設計 專 業(yè) 應用電子技術教育 學生姓名 黃碧欣 學 號 2012340220 班 級 12應用電子技術教育2班 指導教師 梁啟文 2014 年 6 月 目 錄 1 系統(tǒng)設計要求22 系統(tǒng)構成22.1系統(tǒng)原理、設計思路與框圖22.2信號放大部分22.3信號濾波部分32.4信號整形部分42.5 計數(shù)部分.42.6 控制部分.63、調(diào)試過程與方法.74、總結9參考文獻.10附錄.10電子脈搏計的設計摘要：人體脈象中富含有關心臟、內(nèi)外循環(huán)和神經(jīng)等系統(tǒng)的動態(tài)信息。而脈搏的病理生理性改變常引發(fā)

2、各種心血管事件，脈搏生理性能的改變可以先于疾病臨床癥狀出現(xiàn)，通過對脈搏的檢測可以對如高血壓和糖尿病等引起的血管病變進行評估。同時脈搏測量還為血壓測量，血流測量及其他某些生理檢測技術提供了一種生理參考信號。 本文主要介紹了數(shù)字式脈搏計的具體實現(xiàn)方法，利用壓電傳感器產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)過放大整形后，輸入單片機內(nèi)進行相應的控制，從而測量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動次數(shù)，快捷方便。通過觀測脈搏信號，可以對人體的健康進行檢查,通常被用于保健中心和醫(yī)院。關鍵詞：脈搏計；脈沖信號；壓電傳感器1、 系統(tǒng)的設計要求1)、實現(xiàn)在1min測量人體脈搏數(shù)，也可在15s內(nèi)測量1min的脈搏數(shù)，并且用2-3位數(shù)碼管顯示其脈搏數(shù)。2)

3、、硬件部分使用模擬電子技術和數(shù)字電子技術方面的知識進行綜合設計，可使用信號發(fā)生器進行調(diào)試。3)、完成硬件部分電路的調(diào)試和課程設計報告。正常人的脈搏數(shù)為6080次/min，嬰兒為90100次/min，老人為100150次/min。2、 系統(tǒng)的構成2.1設計方案原理方框圖：2.2 信號放大部分“放大”的本質(zhì)是實現(xiàn)能量的控制，即能量的轉換：用能量比較小的輸入信號來控制另一個能源，使輸出端的負載上得到能量比較大的信號。放大的對象是變化量，放大的前提是不失真。本脈搏計采用同向集成運算放大器，放大為同向交流放大，對直流無放大作用，只對交流起作用。選用的集成運算放大器為LM324，電源電壓為+/-5v。其中

4、，R3=100，R4=3,2K電路元件如下圖2.2.1和2.2.2所示： 圖 2.2.1 放大電路 圖2.2.2LM324引腳圖2.3 信號濾波部分有源濾波電路的負載不影響濾波特性，因此常用于信號處理要求高的場合。有源濾波電路一般由RC網(wǎng)絡和集成運放組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用，同時還可以進行放大。但電路的組成和設計也較復雜。有源濾波不適用于高電壓大電流的場合，只適用于信號處理。有源濾波電路作用是把脈搏信號中的高頻干擾成分去掉，同時把脈搏信號加以放大。R5=R6=1.6K，C1=1000pF，R7=100，如下圖2.2.1所示：圖2.2.1 信號濾波2.4信號整形部分經(jīng)過

5、放大濾波后的脈搏信號是不規(guī)則的脈沖信號，且有低頻干擾，不滿足計數(shù)器的要求，需要要整形，用滯回電壓比較器，其目的是提高抗干擾能力。其中R9=100，R10=5.6K，如下圖2.4.1所示：圖2.4.1 整形電路2.5計數(shù)譯碼顯示部分以下圖2.5.1為74LS160引腳圖，圖2.5.2為計數(shù)譯碼顯示電路：2.5.1 74LS160引腳圖 2.5.2 計數(shù)譯碼顯示電路該電路的功能是讀出脈搏數(shù)，以十進制數(shù)形式用數(shù)碼管顯示出來。CC4511是常用的BCD碼七段顯示譯碼器，它本身由譯碼器輸出緩沖器組成，具有鎖存、譯碼、和驅(qū)動等功能，其輸出最大電流可達25mA，課直接驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。這里采用CC45

6、11作為譯碼器。如下圖2.5.3為CC4511管腳排列圖：2.5.3 CC4511管腳排列圖數(shù)碼管限流電阻值根據(jù)數(shù)碼管電流的允許進行計算。若把電路中的某位電路單獨顯示出來，如圖2.5.4： 圖 2.5.4 2.6 控制部分控制電路的作用主要是控制脈搏信號經(jīng)放大、整形后進入計數(shù)器的時間，另外還應具有各部分電路清零等功能，如圖2.6所示： 圖2.63、 調(diào)試過程與方法 本次設計是直接輸入正弦信號來模擬傳感器的輸出信號進行實驗的。3.1放大電路的測試由于考慮到是一級放大的原因，從放大電路的信號輸入端（即3端口）輸入一5mvp-p，30HZ的正弦信號來檢測電路的。在這個過程中由于電路的接觸不良及各種接

7、線問題，多次調(diào)試都不成功，心情很煩躁，但還是堅持了。結果測得輸出的波形被放大將近1000倍。在電子示波器顯示的峰峰值是4.76V。如圖（1）的電路： 圖（1） 放大3.2濾波整形電路的測試 這個部分是整個實驗中的核心。輸入正弦波通過整形電路后變成方波信號，從而激發(fā)計數(shù)器來計數(shù)。這是最重要的內(nèi)容！這是花了最多時間調(diào)試的。每次都是差一點點。最后在老師和同學們的幫助下，方波才被調(diào)試出來。我發(fā)現(xiàn)好多同學在這部分調(diào)試的時候都遇到了同樣的問題，可能是因為實驗室的條件有限吧。與先前一樣，在這個部分我們調(diào)試的信號依然是5mvp-p，30HZ的正弦信號，但是經(jīng)過555定時器調(diào)試之后輸出的波形正確地來說應該是將近

8、5V的方波。如圖（2）的電路圖：圖（2） 濾波、整形電路圖3.3控制電路的測試這部分的測試相對來說簡單一些，我們要用555定時器構成的基準時間產(chǎn)生電路，把輸入的信號傳到計數(shù)顯示部分進行計數(shù)。電路接通電源后，按下按鈕，看藍燈是否亮，亮了就接著下一步計算燈亮的時間。由于我們是要測量1min的人的脈搏次數(shù)，因此藍燈亮的時間也應該在1min左右，誤差最多為2s?？刂齐娐啡缦聢D（3）所示：圖（3）555定時器基準時間產(chǎn)生電路圖3.4計數(shù)部分的測試接通電源，在各個使能端處于計數(shù)譯碼的狀態(tài)時輸入方波來檢查，若在計數(shù)的狀態(tài)下計數(shù)譯碼器開始計數(shù)譯碼，顯示譯碼正常就開始進行下一步的整機連接測試。 3.5整機的調(diào)試

9、把各部分調(diào)試好的電路連接好后，接通電源和加上5mvp-p，1HZ的正弦波信號，按下清零鍵和基準時間產(chǎn)生鍵，使藍燈亮。我們的計數(shù)器開始計數(shù)，并在62秒停了下來。整機電路在附錄2中4.總結 經(jīng)過這經(jīng)次課程設計，讓我再次對之前學的數(shù)電和模電加深了理解，通過網(wǎng)上查閱相關資料了解了脈搏計的基本制造流程和方法，對以后的學習有很大的幫助，不僅有利于我們的實踐而且有助于我們思維的開拓，加強了我們對專業(yè)知識的理解和鞏固，使我們對脈搏計的設計有了比較清楚的定位。然而，在調(diào)試計數(shù)、譯碼、顯示及復位電路的過程中，我們的顯示管顯示時并沒有我們想象的那么如意，它先從個位、百位再到十位依次顯示，我們猜測是電路連接時連錯了，由于電路連接有點亂，就重新接了一遍才能正常調(diào)試?？偠灾@次實驗不僅使自己發(fā)現(xiàn)一些問題，而且通過實驗使自身的知識和能力有了一定的深化和提高。在此感謝老師指導以及同學的幫助。參考文獻1 申永山.電工電子技術實驗與課程設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2011：142-143.2 余孟嘗主編. 數(shù)字電子技術基礎簡明教程.（第三版）M.北京：高等教育出版社，2006年3 康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分）M.第五版.北京：高等教育出版社，2006.414-4244 何希才，薛永毅.傳