紅外線心率計

1、 紅外線心率計紅外線心率計 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 血液波動檢測電路血液波動檢測電路 放大濾波整形電路放大濾波整形電路門控電路門控電路計數(shù)、譯碼計數(shù)、譯碼 整機(jī)原理框圖組成整機(jī)原理框圖組成 負(fù)電源轉(zhuǎn)換電路負(fù)電源轉(zhuǎn)換電路基本要求基本要求掌握整機(jī)電路組成及工作掌握整機(jī)電路組成及工作原理原理, ,并能運(yùn)用所學(xué)過的電并能運(yùn)用所學(xué)過的電路知識分析、解決電路制路知識分析、解決電路制作過程中所遇到的問題。作過程中所遇到的問題。顯示電路顯示電路紅外線心率計原理框圖紅外線心率計原理框圖血液波動血液波動檢測電路檢測電路放大濾波放大濾波整形電路整形電路 三位計數(shù)器、三位計數(shù)器、譯碼電路譯碼電路門控電路門控電路+12V+1

2、2V電壓電壓 輸出輸出-10V-10V電壓電壓負(fù)電源負(fù)電源變換電路變換電路12345顯示電路顯示電路6血液波動檢測電路血液波動檢測電路（信號為（信號為mVmV級）級）電路功能電路功能：把血液脈動信號轉(zhuǎn)變成電信號，并把此信號送到放把血液脈動信號轉(zhuǎn)變成電信號，并把此信號送到放大器放大。大器放大。紅外光電傳感器紅外光電傳感器紅外發(fā)光管紅外發(fā)光管光敏三極管光敏三極管當(dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓，發(fā)光二極管發(fā)光，當(dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓，發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管接收到光線，光敏三極管接收到光線，C、E間電流增大而導(dǎo)通。間電流增大而導(dǎo)通。（接收到的光線越強(qiáng)，電流越大）（接收到的光線越強(qiáng)，電流越大）組組成成紅

3、外發(fā)光管的壓降紅外發(fā)光管的壓降U正正=1.0V左右左右 淺藍(lán)色或白色淺藍(lán)色或白色光電傳感器的檢測方法光電傳感器的檢測方法二極管擋二極管擋紅表筆紅表筆黑表筆黑表筆C CE E+ +- -R紅表筆紅表筆黑表筆黑表筆200k或或2M擋擋黑色黑色接收管接收管C、E極判別極判別若表頭有若表頭有幾十幾十k的阻值顯示的阻值顯示，紅表捧，紅表捧接的為接的為C極極，黑表捧接的為，黑表捧接的為E極極。若表頭顯示為若表頭顯示為0.91.1V,紅筆接的是紅筆接的是正極正極，黑筆接的是黑筆接的是負(fù)極負(fù)極。發(fā)射管正負(fù)極判別發(fā)射管正負(fù)極判別血液波動檢測電路調(diào)試血液波動檢測電路調(diào)試back示波器量程：示波器量程：DC5V/5

4、sC1正極的電壓波形應(yīng)為：幅度為正極的電壓波形應(yīng)為：幅度為+11V左右的一條直線，用手指觸左右的一條直線，用手指觸摸傳感器，如果波形能上下移動，摸傳感器，如果波形能上下移動，則判斷此電路工作正常。則判斷此電路工作正常。對微弱電信號進(jìn)行兩級線性放大、濾波、整形，對微弱電信號進(jìn)行兩級線性放大、濾波、整形，最后輸出反映心跳頻率的方波最后輸出反映心跳頻率的方波 電路功能：電路功能：放大、濾波、整形電路放大、濾波、整形電路運(yùn)算放大電路運(yùn)算放大電路 線性放大（負(fù)反饋）線性放大（負(fù)反饋）I I1 1I I2 213iouuRR 31oiufiRuuA uR 輸出信號與輸入信號輸出信號與輸入信號反相反相31u

5、fRAR12II第一級放大電路仿真結(jié)果第一級放大電路仿真結(jié)果第二級放大電路仿真結(jié)果第二級放大電路仿真結(jié)果運(yùn)算放大電路運(yùn)算放大電路(2) 電壓比較（開環(huán)或正反饋）電壓比較（開環(huán)或正反饋）u+u-uo輸出高電位“1”u+ + u- - uo o輸出低電位輸出低電位 “ “0 0”運(yùn)算放大電路運(yùn)算放大電路(3) LM7411和5為偏置(調(diào)零端)2為反向輸入端3為正向輸入端4接地或負(fù)電源6為輸出7接電源8空腳放大、濾波、整形電路放大、濾波、整形電路放大、濾波、整形電路調(diào)試放大、濾波、整形電路調(diào)試在兩級放大電路分別調(diào)試完成后，在兩級放大電路分別調(diào)試完成后，把手指放在傳感器上，把手指放在傳感器上，V V4

6、 4能按心能按心跳頻率閃爍。跳頻率閃爍。放大、濾波、整形電路仿真結(jié)果放大、濾波、整形電路仿真結(jié)果門控電路門控電路電路功能電路功能: :按下按下S1后后,在在H點(diǎn)輸出點(diǎn)輸出30s低電平信號低電平信號(555的的3腳輸腳輸出出30s高電平信號高電平信號),控制計數(shù)器計數(shù)時間控制計數(shù)器計數(shù)時間門控電路：門控電路：H點(diǎn)輸出脈寬為點(diǎn)輸出脈寬為30秒的低電平秒的低電平通電后通電后2腳為腳為12V，3腳輸出腳輸出低電位低電位，V6截止截止，V5不發(fā)光。不發(fā)光。按下按下S1，3腳輸出腳輸出高電位高電位，V6飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通，V5亮。亮。V6的的C極輸出低電平，極輸出低電平，12V電壓通過電壓通過R17、 R3

7、1對對C6充電。當(dāng)充到充電。當(dāng)充到8V時，輸出狀態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，時，輸出狀態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，3腳輸出腳輸出低電位，低電位，V6截止截止，V6的的C極的輸出高電位。極的輸出高電位。backTW參數(shù)由什么決定？參數(shù)由什么決定？計數(shù)、譯碼、驅(qū)動、顯示電路計數(shù)、譯碼、驅(qū)動、顯示電路電路功能：電路功能：對來自整形電路的反映心對來自整形電路的反映心跳頻率的矩形脈沖進(jìn)行計跳頻率的矩形脈沖進(jìn)行計數(shù)，譯碼，驅(qū)動數(shù)碼管顯數(shù)，譯碼，驅(qū)動數(shù)碼管顯示心跳次數(shù)（示心跳次數(shù)（30s）計數(shù)電路計數(shù)電路-MC14553MC14553是是3位十進(jìn)制計數(shù)器，但只有位十進(jìn)制計數(shù)器，但只有1個個輸出端，要完成輸出端，要完成3位輸出，采用掃描輸出

8、方位輸出，采用掃描輸出方式，通過它的選通脈沖信號，依次控制式，通過它的選通脈沖信號，依次控制3位位十進(jìn)制的輸出，從而實現(xiàn)掃描顯示方式。十進(jìn)制的輸出，從而實現(xiàn)掃描顯示方式。CLOCK：計數(shù)脈沖輸入端，下降沿有效。：計數(shù)脈沖輸入端，下降沿有效。 CIA、CIB：內(nèi)部振蕩器的外接電容端子。：內(nèi)部振蕩器的外接電容端子。 MR：計數(shù)器清零（只清計數(shù)器部分），高電平有效。：計數(shù)器清零（只清計數(shù)器部分），高電平有效。 LE：鎖定允許。當(dāng)該端為低電平時，：鎖定允許。當(dāng)該端為低電平時，3組計數(shù)器的內(nèi)容分別進(jìn)入組計數(shù)器的內(nèi)容分別進(jìn)入3組鎖存器，當(dāng)組鎖存器，當(dāng)該端為高電平時，鎖存器鎖定，計數(shù)器的值不能進(jìn)入。該端為高

9、電平時，鎖存器鎖定，計數(shù)器的值不能進(jìn)入。DIS：該端接地時，計數(shù)脈沖才能進(jìn)行計數(shù)。：該端接地時，計數(shù)脈沖才能進(jìn)行計數(shù)。 DS1、DS2、DS3：位選通掃描信號的輸出，這：位選通掃描信號的輸出，這3端端能循環(huán)地輸出低電平，供顯示器作為位通控制。能循環(huán)地輸出低電平，供顯示器作為位通控制。 Q0、Q1、Q2、Q3：BCD碼輸出端，它能分時輪碼輸出端，它能分時輪流輸出流輸出3組鎖存器的組鎖存器的BCD碼。碼。O.F.：溢出進(jìn)位端：溢出進(jìn)位端 CD4553內(nèi)部雖然有內(nèi)部雖然有3組組BCD碼計數(shù)器（計數(shù)最大值為碼計數(shù)器（計數(shù)最大值為999），但），但BCD的的輸出端卻只有一組輸出端卻只有一組Q0Q3通過內(nèi)

10、部的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)能分時輸出個、十、百位通過內(nèi)部的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)能分時輸出個、十、百位的的BCD碼，相應(yīng)地，也輸出碼，相應(yīng)地，也輸出3位位選通信號。例如：當(dāng)位位選通信號。例如：當(dāng)Q0Q3輸出個位的輸出個位的BCD碼時，碼時，DS1端輸出低電平；當(dāng)端輸出低電平；當(dāng)Q0Q3輸出十位的輸出十位的BCD碼時，碼時，DS2端輸出端輸出低電平；當(dāng)?shù)碗娖?；?dāng)Q0Q3輸出百位的輸出百位的BCD碼時，碼時，DS3端輸出低電平時，周而復(fù)始、端輸出低電平時，周而復(fù)始、循環(huán)不止。循環(huán)不止。計數(shù)電路計數(shù)電路反映心跳的脈沖信號輸入反映心跳的脈沖信號輸入14553的的12腳腳門控電路控制信號從門控電路控制信號從11腳輸入，控制

11、腳輸入，控制計數(shù)的計數(shù)的啟停啟停。低電位低電位：開始計數(shù)：開始計數(shù)高電位高電位：停止計數(shù)：停止計數(shù)13腳：腳：低電平低電平計數(shù)計數(shù)高電平高電平復(fù)位復(fù)位驅(qū)動、顯示電路驅(qū)動、顯示電路驅(qū)動電路由三個三極管驅(qū)動電路由三個三極管(8550)組成組成當(dāng)當(dāng) DS1 輸出低電平時，輸出低電平時，V7導(dǎo)通，依次類推。導(dǎo)通，依次類推。顯示電路把計數(shù)結(jié)果顯顯示電路把計數(shù)結(jié)果顯示出來示出來abcdefg數(shù)碼管顯示原理數(shù)碼管顯示原理數(shù)字萬用表二極管擋，紅黑數(shù)字萬用表二極管擋，紅黑表棒分別接觸二個電極，如某位表棒分別接觸二個電極，如某位某筆段發(fā)光，由紅筆接的是位選某筆段發(fā)光，由紅筆接的是位選位，黑表棒接的是筆段位，依次位

12、，黑表棒接的是筆段位，依次可以判斷位選位與筆段位可以判斷位選位與筆段位共陽極數(shù)碼管共陽極數(shù)碼管數(shù)碼管顯示原理數(shù)碼管顯示原理00000011.8V左右左右12V若數(shù)碼管要顯示若數(shù)碼管要顯示“000”某位筆段要顯示，三極管基極某位筆段要顯示，三極管基極低電平，控制該筆段譯碼器輸出端低電平，控制該筆段譯碼器輸出端為低電平。為低電平。12V12Va ab bc cd de ef fg g位選位選a ab bc cd de ef fg gICIC7 7DS1,2,3a、b、c、d、e、f、g各引腳電壓為多少？各引腳電壓為多少？DS1、DS2、DS3由計數(shù)器由計數(shù)器2腳、腳、1腳、腳、16腳輸出腳輸出驅(qū)動

13、、顯示電路驅(qū)動、顯示電路V7、V8、V9集電極集電極輸出電壓波形輸出電壓波形三個管子在工作三個管子在工作在什么狀態(tài)？在什么狀態(tài)？開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)譯碼電路譯碼電路1：鎖存：鎖存6：相位：相位7：消隱：消隱-10V電源變換電路電源變換電路40494049反相器的開門電平為反相器的開門電平為6V6V，關(guān)門電平為關(guān)門電平為4V4V當(dāng)當(dāng)D點(diǎn)變成點(diǎn)變成低電平低電平的時候，由于的時候，由于C8兩端電壓不能突變，兩端電壓不能突變，UG-12V此時此時V2導(dǎo)通，導(dǎo)通， C9充電，充電，UE=-12V，帶上負(fù)載后，帶上負(fù)載后，UE-10V。當(dāng)當(dāng)D點(diǎn)是點(diǎn)是高電平高電平的時候，的時候，V1導(dǎo)通，導(dǎo)通，C8被充電，被充

14、電，UC812V，V1、V2起開關(guān)作用起開關(guān)作用輸入輸入輸出輸出置零端置零端（1313腳）腳）時鐘時鐘（1212腳）腳）使能使能（1111腳）腳）測試（測試（1010）0 0上升沿上升沿0 00 0不變不變0 0下降沿下降沿0 00 0計數(shù)計數(shù)0 0X X1 1X X不變不變0 01 1上升沿上升沿0 0計數(shù)計數(shù)0 01 1下降沿下降沿0 0不變不變0 00 0X XX X不變不變0 0X XX X上升沿上升沿鎖存鎖存0 0X XX X1 1鎖存鎖存1 1X XX X0 0Q0123=0Q0123=0MC14553真值表真值表電路板制作要求電路板制作要求1.1.在裝配時，盡量把同一功能電路器件

15、放在一起。在裝配時，盡量把同一功能電路器件放在一起。2.2.電阻器、短路線在安裝時要注意橫平豎直，臥式電阻器、短路線在安裝時要注意橫平豎直，臥式安裝，安裝時貼近印刷線路板。安裝，安裝時貼近印刷線路板。3.3.三極管在安裝時要注意引腳高度（散熱）；電解電三極管在安裝時要注意引腳高度（散熱）；電解電容一定要緊貼電路板容一定要緊貼電路板 5.5.焊點(diǎn)一定要美觀焊點(diǎn)一定要美觀* *6.6.焊盤要保持干凈，不能沾滿汗?jié)n焊盤要保持干凈，不能沾滿汗?jié)n友情提示：友情提示：元器件在焊接前，元器件在焊接前，用透明膠布固定用透明膠布固定在電路板上，在電路板上，便于焊接便于焊接7.7.一線不得二用一線不得二用5 58mm8mm三極管三極管85508550電阻、二極管電阻、二極管電解電容電解電容短路線短路線印制板布局印制板布局+12V+12V0V0V傳感器傳感器放大放大1 1放大放大2 2濾波濾波整形整形負(fù)電源變換電路負(fù)電源變換電路-10.7V-10.7V通電調(diào)試注意事項及要求通電調(diào)試注意事項及要求2.2.采取分塊調(diào)試的原則，即每做完一塊功能的電路，采取分塊調(diào)試的原則，即每做完一塊功能的電路， 則對其調(diào)試，記錄測量數(shù)據(jù)波形則對其調(diào)試，記錄測量數(shù)據(jù)波形( (具體方法參考教材具體方法參考教材) )1.1.通電