数显脉搏测试仪课程设计 精品
数字脉搏计课程设计报告
天津大学电力电子课程设计报告课题名称：数字脉搏计实验人：自动化1班淦智权同组人：自动化1班李得铭2014年12月25日一、设计任务及要求：设计、组装一个数字脉搏计。
（1）用十进制数字显示被测人体的脉搏每分钟跳动的次数，测量范围为20~200次/分。
（2）在短时间（5秒、15秒）内测量出每分钟的脉搏数。
（3）测量误差±4次/分。
（4）锁定每分钟的脉搏数，分别要求：①显示计数过程，并保持计数结果。
手动清零。
②不显示计数过程，锁存为计数结果。
自动清零，自启动计数。
注：5S和15S由开关控制。
二、电路设计方案及原理(一)总方案原理图：对于方案选择，由提供的PPT上的方案的原理框图，我们决定按该框图进行分析，不过在每个框图部分实现会有多种方案并进行有计划的结合实际的改造。
1、模拟信号处理（设计并仿真）对于脉搏信号的放大、滤波、整形部分采用 MultiSim或PSPICE仿真实现。
脉搏信号放大器（仿真）输入：1mV、1.2Hz输出：能够驱动CMOS数字芯片性能指标：电压增益：大于1000倍通频带：0.15Hz —30Hz仿真要完成的主要任务：功能分析、指标测量。
2、给定条件实验箱一台：直流电源、面包板、连续脉冲信号等元器件：锁相环 CD4046计数器（可预置数的4位二进制计数器） CD4526计数器（二——十进制同步加计数器） CD4518计数器/分频器（14位二进制串行计数器/分频器） CD4060译码器 74LS48数码管 LG5011AH(实验箱上74LS48已与数码管连接好）缓冲器（反相器）电阻、电容若干数电实验中常用芯片三、各单元部分设计及电路实现(一)仿真阶段对于仿真部分的要求题目要求如下：输入：1mV、1.2Hz；电压增益：大于1000倍；通频带：0.15Hz—30Hz我们采用的multisim仿真，仿真阶段有三个部分，分别是：放大，滤波及整形。
放大是要将采集到的微小的脉搏信号放大成可读取的信号；滤波是为了滤去杂波；整形是为了将正弦信号转化为方波，方便计数1、放大部分对于放大，我们用的是最基础的放大器放大方法，由于电压增益大于1000，我们决定放大3000倍，采用三个LM324器件，进行10*10*30三级放大，具体参数见下图。
测试技术课程设计脉搏测量仪
《机械工程测试技术》课程设计脉搏测量仪的设计姓名：张峰学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2010级本科4班学号：201015130457完成日期：2012年12月28日摘要医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。
为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。
本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪，只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数，测量结果用三位数字显示。
关键词：AT89C2051；单片机；脉搏测量仪目录第一章引言 (1)第二章基本结构模块 (2)2.1脉搏波检测电路 (2)2.2脉搏信号拾取电路 (2)2.3信号放大 (3)2.4波形整形部分 (5)第三章整体电路分析 (7)3.1光发射电路 (7)3.2光电转换电路 (7)3.3信号采集及处理系统 (8)3.4过采样技术的应用 (8)3.5整体硬件电路设计 (9)参考文献 (10)第一章引言脉搏测量属于检测有无脉博的测量，有脉搏时遮挡光线，无脉搏时透光强，所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。
用于体育测量用的脉搏测量大致有指脉和耳脉二种方式。
这二种测量方式各有优缺点，指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降；耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。
但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。
从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。
几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。
脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和。
数显脉搏测试仪课程设计报告
电子电路课程设计报告院、系：信息工程系专业：电子信息工程学号：姓名：同组人：指导教师：二0一一年一月七日目录一、课程设计实验目的 (3)二、课程实验设计方案 (3)三、设计要求及技术指标 (3)四、课程设计实验器材 (3)五、课程设计实验原理 (4)（1）集成运放放大电路 (4)（2）555定时器原理及应用介绍 (4)（3）计数器 (6)（4）译码器 (7)（5）七段数码管 (9)（6）压电陶瓷片 (10)六、仿真调试与分析 (11)七、元件安装与焊接 (11)八、课程设计实验心得 (12)电子电路课程设计报告脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。
它是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏）。
我们组选择本课题设计项目，主要是感觉做一个难度相对比较高的课题既能锻炼自己设计和动手的能力，而且成品又具有现实运用的价值，一举两得。
一、课程设计实验目的：1．通过对电子技术的综合运用，使学到的理论知识相互融泄贯通，在认识上产生一个飞跃。
2．初步掌握一般电子电路设计的方法，使学生得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。
3．培养同学自学能力，独立分析问题、解决问题的能力。
对设计中遇到的问题，通过独立思考、查找工具书、参考文献、寻求正确答案；对实验中碰到的一些问题，能通过观察、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本方法去解决。
4．通过课程设计这一教学环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是的科学作用，树立生产观点，经济观点和全局观点。
为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。
通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作电路二、课程实验设计方案：把转换的为电信号的脉搏信号，在单位时间内进行记数，并用数字显示其记数值，从而直接得到每分钟的脉搏数。
三、设计要求及技术指标它的基本功能是：用传感器将脉搏的跳动转换为电信号，并加以放大，整形和滤波。
数显式脉搏测试仪
*＊＊＊大学电子课程设计———数显式脉搏测试仪学院：专业、班级:姓名：学号:指导老师：2014年1２月电子实习目录一实习设计目得、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3二设计引言以及设计概述…………………………………………………………３1引言2概述3目得4意义５要求6内容7要解决得主要问题三设计方案得论证（理论依据与多种方案得分析比较) (4)四设计画出总得原理框图,简述工作原理 (7)五设计各单元模块，阐述工作原理 (8)（参数计算选择、元件功能、芯片引脚功能、线路连接、工作原理、验证过程)1 传感器…………………………………………………………………………８２放大与整形……………………………………………………………………９3 倍频电路………………………………………………………………………１4 定时电路 (1)０5 计数译码显示…………………………………………………………………１2六调试各单元模块（调试原理与调试方法) (15)1放大电路测试 (1)５2倍频电路测试 (16)3、定时电路测试…………………………………………………………………１74、电路整体性能测试 (18)七绘制总原理图，详细阐述工作原理 (18)八心得体会…………………………………………………………………………２2九参考文献 (22)一、实习设计目得实习就是对学生运用所学专业理论知识与实践操作技能得一次检验,使学生得到一次全面、系统得实践训练,以巩固所学得理论知识,加强实际操作、独立工作与解决实际问题得能力.同时,培养严谨求实、团结协作、吃苦耐劳、遵守纪律得良好作风，通过设计实习可达到以下目得:（１)加深对所学理论知识得理解，更熟练掌握基本理论,且将理论与实际相结合。
数字脉搏测试仪课程设计
数字脉搏测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字脉搏测试仪的工作原理，掌握其操作方法和使用步骤。
2. 学生能够描述脉搏的基本概念，了解正常脉搏的数值范围。
3. 学生掌握通过数字脉搏测试仪进行简单健康监测的数据分析方法。
技能目标：1. 学生能够正确使用数字脉搏测试仪进行脉搏测量，并准确记录数据。
2. 学生通过实践操作，培养动手能力，提高观察、分析、解决问题的能力。
3. 学生通过小组合作，提高沟通协调能力和团队合作精神。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学探究的兴趣，增强学习生物、物理等学科的热情。
2. 学生关注自身健康，养成良好的生活习惯，提高健康意识。
3. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养关爱他人的情感。
课程性质：本课程为跨学科综合实践课程，结合生物、物理等学科知识，以数字脉搏测试仪为载体，开展实践活动。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的科学知识基础，好奇心强，喜欢动手实践，但需引导培养团队合作意识。
教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，激发学生学习兴趣，培养动手能力和解决问题的能力。
通过课程目标分解，使学生在实践中达成具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 脉搏的基本概念与测量方法；- 数字脉搏测试仪的原理与结构；- 正常脉搏数值范围与健康分析。
教学大纲：对应教材《生物》第八章《人体生理》第二节“心血管系统的组成与功能”，《物理》第十二章“电子技术基础”相关内容。
2. 实践操作：- 数字脉搏测试仪的使用方法与操作步骤；- 实际操作中如何正确测量脉搏；- 数据记录与分析方法。
教学大纲：实践操作部分与教材《生物》实践活动“探索人体生理奥秘”相关内容相结合。
3. 应用拓展：- 脉搏监测在生活中的应用；- 健康生活与疾病预防；- 小组合作探讨数字脉搏测试仪的改进与创新。
教学大纲：结合教材《综合实践活动》中关于科技创新与应用的相关内容。
完整word版,人体脉搏计的设计课程设计
1一、设计说明设计一个人体脉搏计，要求能够实现在30s 内测量人的脉搏跳动次数，并且将脉搏次数显示出来。
正常人的脉搏数为60~80次/min ，婴儿为90~100次/min ，老人为100~150次/min 。
电路原理框图如图1所示。
图1 脉搏计原理框图将脉搏跳动信号转换为对应的电脉冲信号，放大整形后进行二倍频，并在30s （基准时间） 内对此信号计数，便得到了1min 脉搏数。
二、技术指标1．设计人体脉搏计数器并用LED 显示。
2．误差为±2次/min 。
三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：(1)74LS74双D 触发器；(2)74LS47或4LS48译码器；(3) 74LS163计数器；(5)OP07等。
四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
倍频器基准时间产生电路放大与整形 计数译码显示器控制电路传感器五、推荐参考资料1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：成绩指导教师签字：日期：3人体脉搏计的设计一、概述脉搏计在实际中的应用非常广泛，它是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分，用来测量频率较低的小信号。
其原理适用于很多声控器械，它涉及到时序逻辑电路如何设计、分析和工作等方面。
通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作原理，从而掌握如何根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。
设计任务技术指标；1．要求在规定时间内实现测量人体的脉搏跳动次数。
数字脉搏计设计报告
电子课程设计实验数字脉搏计实验报告学院：电气与自动化工程学院班级： 08级自动化X班作者姓名： XXX学号： XXX完成时间： 2010年12月24日一、设计任务及要求（1）设计一个数字脉搏计，要求用十进制数字显示被测人体脉搏每分钟跳动次数，测量范围30~160次/min。
（2）短时间内（5或15s）测出每分钟的脉搏跳动次数，误差为±4次/min。
（3）锁定每分钟的脉搏数，可以有两种方式，一种为显示计数过程，最后锁定；还有一种是不显示计数过程，直接显示结果。
（4）所有部分电路均要有仿真结果，仿真中用5p-p的正弦波来模拟人的脉搏信号，实际接线时直接用信号发生器发出的5V的方波脉冲作为测试信号，故放大滤波整形电路部分只作仿真即可。
（5）对于放大部分电路，要求放大倍数至少70dB倍，输入电阻要求大于107欧，通频带为0.5Hz~50Hz，测试时还要测出输入输出电压的波形（即整形前后的电压波形）。
二、Multisim仿真设计1. 总体方案原理框图总体方案框图采用实验指导书上“数字脉搏计”中的参考方案，如下图：2. 信号放大电路这部分电路的功能是将传感器输出的电压信号（仿真用5mV的正弦波输入信号代替）放大，使其可以驱动后续的CMOS数字电路。
此部分电路具体要求为：①放大倍数为70dB；②输入阻抗大于107Ω。
考虑到简单的原则，此处利用理想放大器组成我们熟悉的反相比例放大电路。
其原理如下：电路图如图所示，在理想条件下有V o=－Vi×R2/R1 。
运放的闭环电压增益为Avf=－R2/R1，输入电阻为Rif=R1。
如果对输入电阻有要求可以先确定R1，再根据放大倍数确定R2。
为了减小输入偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接平衡电阻R3，且R3=R1∥R2。
放大倍数70dB即大约为3000倍，直接利用一级反相比例放大电路在仿真时是可行的。
然而实际运用中，若R1取10kΩ，则R2应取到30MΩ，两者相差过大，考虑真实电阻的误差，可能使放大倍数不准确。
设计课题：脉搏测试仪
设计课题：脉搏测试仪总体方案的设计和选择：构思：1`。
利用一个压力感应器把人体的脉搏的跳动转变成电压信号的变化，然后利用一级集成运放对微弱的电压信号进行放大，在利用施密特触发器进行波形整形，将不规则的信号整形成有一定幅值的方波，作为计数器的脉冲触发信号。
2.利用三个74161四位二进制计数器进行计数，然后用四---十译码器作为驱动信号，用七段数码显示器显示。
3.用一个74121单稳态触发器控制计数器的使能端的触发脉冲，使延迟一分钟，并在一分钟后保持原态。
电源的开关信号作为它的触发信号，并设当其稳态时使计数器处于保持状态。
下图是它的总体方案框图：河南科技学院机电学院数电课程设计报告专业班级应教022设计人姓名王韶杰进行日期15 周17 周指导老师田泽正邵峰杜留峰徐君峰2004年11月1974121功能表设计任务与要求：健康对于每一个人来说都是至关重要的。
体现一个人的健康状态有几个常用的指标，如体温，脉搏，心率以及血压等。
本次课题主要是利用计数器和延时电路构成的脉搏测试仪，能适时检测人体健康状况的主要指标。
1.能用三位数来显示在一分钟内脉搏的跳动次数，并在一分钟之后保持数据不消失，便于观察。
2.在人体的脉搏跳动过快时，脉搏测试仪会亮红灯并发出报警信号。
具有超常报警功能。
参考资料：《电子技术课程设计指导》（高等教育出版社出版，湖南大学彭介华主编：2004）〈〈电子技术基础〉〉（数电部分，模电部分，第四版，高等教育出版社，华中理工大学电子教研室编:2004）〈〈全国集成电路大全〉〉各单元电路设计：[1] 传感器：数字压力传感器。
M 154N 超稳定型的压力传感器。
⊙0-100 mV 量程输出 ⊙用于表压、密封压和绝压的测量 ⊙温度补偿 ⊙0.1%压力非线性 ⊙补偿温度范围：-20℃－85℃ ⊙互换性：1.0% (由增益调节电阻提供) ⊙固态产品,性能可靠 ⊙低功耗。
方案论证：传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
脉搏计数显示课程设计
脉搏计数显示课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解脉搏的基本概念，掌握脉搏计数的重要性。
2. 学生能掌握测量脉搏的正确方法和步骤，了解正常脉搏的范围。
3. 学生能了解脉搏计数与人体健康的关系，认识到科学监测身体变化的重要性。
技能目标：1. 学生能够熟练运用手表或手指测量自己的脉搏，并进行准确计数。
2. 学生能够通过记录和分析脉搏数据，提高观察、分析和解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学的知识，对生活中遇到的脉搏相关问题进行初步判断和解决。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到脉搏计数在生活中的实际应用，增强对科学探究的兴趣。
2. 学生通过小组合作完成脉搏计数任务，培养团队协作和分享成果的精神。
3. 学生能够关注自身和他人健康，养成定期监测脉搏的良好习惯，树立健康生活的观念。
课程性质：本课程为自然科学类课程，结合学生生活实际，注重实践操作和观察分析。
学生特点：四年级学生具备一定的观察、思考和动手操作能力，对新鲜事物充满好奇心，善于合作与分享。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作和观察分析，培养学生自主学习、合作探究的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学设计和评估中落实。
二、教学内容1. 脉搏基本概念：介绍脉搏的定义、产生原理及其在血液循环中的作用。
教材章节：《人体生理学》第四章第三节2. 脉搏计数方法：讲解测量脉搏的手表法、手指法，并说明其优缺点。
教材章节：《健康与保健》第三章第二节3. 正常脉搏范围：阐述不同年龄段正常脉搏范围，以及影响脉搏变化的因素。
教材章节：《健康与保健》第三章第三节4. 测量脉搏实践操作：分组进行实践操作，教师指导并纠正错误。
教材章节：《健康与保健》第三章第四节5. 脉搏数据分析：指导学生如何记录、分析脉搏数据，了解自身健康状况。
教材章节：《数据处理》第二章第一节6. 脉搏与健康：讲解脉搏计数与人体健康的关系，引导学生关注健康生活。
脉搏检测仪课程设计
脉搏检测仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解脉搏检测仪的基本工作原理，掌握脉搏信号的采集、处理和显示过程。
2. 学生能掌握脉搏检测仪的使用方法，了解其测量结果的含义及相关生理知识。
3. 学生了解脉搏检测仪在医疗领域的应用，认识到其在健康监测中的重要性。
技能目标：1. 学生能独立操作脉搏检测仪，正确进行脉搏测量，并分析测量结果。
2. 学生能运用所学的知识，解决实际操作中遇到的问题，提高实践操作能力。
3. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习脉搏检测仪的相关知识，增强对生命科学的兴趣和热爱。
2. 学生在实践操作过程中，培养细心、严谨的科学态度，提高自我管理和自我监督能力。
3. 学生认识到科技在医疗领域的作用，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为科学实践活动，结合理论知识和实际操作，旨在培养学生的动手能力、观察力和创新能力。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础，好奇心强，善于观察，对实践活动有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，提高学生的实践操作能力，培养科学素养。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学设计和评估中实现课程目标的有效达成。
二、教学内容1. 脉搏基础知识：介绍脉搏的定义、产生原理及测量方法，结合课本相关章节，让学生了解脉搏与心率的关系。
2. 脉搏检测仪原理：讲解脉搏检测仪的工作原理，包括传感器、信号处理和显示部分，对应课本中有关传感器和电子电路的内容。
3. 脉搏检测仪的使用：详细介绍脉搏检测仪的操作步骤，包括设备准备、测量部位、测量方法等，结合课本实践操作部分。
教学大纲：- 第一节：脉搏基础知识学习，理解脉搏与心率的关系。
- 第二节：学习脉搏检测仪工作原理，了解传感器和电子电路的应用。
- 第三节：实践操作，掌握脉搏检测仪的使用方法，进行实际测量。
4. 测量结果分析：教授如何分析脉搏测量结果，了解正常脉搏范围及异常情况，结合课本中生理知识部分。
数显式脉搏测试仪
数显式脉搏测试仪⼀、概述数显⽰脉搏测试仪设计要求：（1）测量1分钟的脉搏数，并且显⽰其数字。
正常⼈脉搏数为60～80次/min，婴⼉为90～100次/min,⽼⼈为100～150次/min。
（2）⽤传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放⼤整形和滤波。
（3）测试误差不⼩于2次/min。
通过分析任务与要求，数显⽰脉搏测试仪总的功能是⽤⼗进制数来显⽰⼈体在1min时间内脉搏跳动次数。
所以其设计可分为两部分：⼀部分为⽤传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放⼤、滤波和整形转换为数字信号；令⼀部分是在短时间内（30s或60s）测出每分钟的脉搏数，并加以数字显⽰。
⼆、⽅案设计与论证能够满⾜数显⽰脉搏测试仪总功能，⽤⼗进制数来显⽰⼈体在１min中内脉搏跳动次数的⽅案有很多种，现提出下⾯两种⽅案。
1．⽅案⼀测量脉搏固定跳动次数所需时间，然后换算为每分钟的脉搏数。
2．⽅案⼆在单位时间内对脉搏跳动次数进⾏计数，并⽤数字显⽰其计数值，从⽽直接得到每分钟的脉搏数。
这两种⽅案⽐较起来，第⼀种⽅案的测量误差⽐较⼩，但实际起来电路⽐较复杂⽐较直观，所需要的电路结构更简单些。
为了使数显⽰脉搏测试仪轻巧⽽便宜，通常采⽤第⼆种⽅案。
本次课程设计中采⽤的是第⼆种⽅案。
其组成⽅框图如下图所⽰，主要由脉搏传感器、放⼤电路、滤波、整形电路、定时电路、计数、译码、显⽰电路等组成。
三、单元电路设计与参数计算1．传感器脉搏传感器的作⽤是将脉搏信号转换为响应的电冲信号。
脉搏传感器是脉象检测系统中重要的组成部分，其性能的好坏直接影响到后置电路的处理和结果的显⽰。
⽬前典型的脉搏传感器有以下三种：光电类、压阻类和压电类。
在这三种当中⽬前采⽤最多的是压电型传感器，其⼯作原理是利⽤敏感元件直接把压⼒转变为电信号。
本次课程设计中是利⽤函数信号发⽣器，使⽤正弦波模拟⼈体脉搏跳动。
函数信号发⽣器2．信号放⼤由于脉搏传感器输出的电信号⾮常微弱，⼀般为⼗⼏毫伏，并且输出信号阻抗⾼，杂波多，所以必须设计⼀个性能良好的放⼤通道。
数字脉搏计_电子课程设计
h c /λ=1.8 eV
普通二极管是用锗或硅制造的，这两种材料的禁带宽 度Eg分别为0.67eV和1.12eV，显然不能使用。
通常用的砷化镓和磷化镓两种材料固溶体，写作 GaAs1-xPx，x代表磷化镓的比例，当x＞0.35时，可得 到Eg≥1.8eV的材料。改变x值还可以决定发光波长，使 λ在550～900nm间变化，它已经进入红外区。
0.01
波长/μm
0.05 0.1
1 0.5
极远紫外
远 近可见光 近红外 紫紫 外外
10 5 远红外
106 5×105
105 5×104
104 5×103
103
波数/cm-1
3×1018
频率/Hz
1016 5×1015
1015 5×1014
100
光子能量/eV
50
10 5
1014 5×1013 1
运放基础知识 集成运算放大器是一
1. 运放的电压传输特性：
设：电源电压±VCC=±10V。 运放的Aod=104
V
ui
+∞
A －
+
uo
V
种具有很高放大倍数的 多级直接耦合放大电路。 是发展最早、应用最广
泛的一种模拟集成电路。
uuoo
++1100VV
++UUoomm
│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。
通过红外光照射人的 手指的血脉流动情况， 把脉搏跳动转换成电 信号。
R1=500;R2=10k
传感器信号调节原理电路
红外线发光管VD采用TLN104，接收三极管采用TLP104
数显脉搏测试仪课程设计
目录摘要 (3)第一章绪论 (4)1.1 心率测试地意义 (4)1.2 心率测试仪地组成框图 (4)1.3 心率测试地基本过程 (5)第二章基础知识介绍 (6)2.1 PVdF传感器 (6)2.1.1敏感部分 (6)2.1.2电荷放大器 (7)2.2 555定时器 (7)2.2.1 555定时器地基本功能 (7)2.2.2 555组成地基本电路及应用 (9)2.3 十进制加法计数器74160 (10)2.4 锁存器74LS373 (10)2.5 显示译码器74LS48 (11)2.5.1 译码驱动器 (11)2.5.2 发光二极管显示器 (13)2.6 数值比较器74LS85 (13)2.6.1 74LS85地逻辑功能图和引脚图 (13)2.6.2 74LS85实现地逻辑功能 (14)第三章电路设计 (15)3.1 传感器模块 (15)3.1.1 传感器地选择 (15)3.2 放大模块 (15)3.2.1 放大电路 (15)3.3 整形模块 (16)3.3.1 电路图 (16)3.3.2 电压比较器 (17)3.3.3 单稳态触发器 (17)3.4 计数模块 (17)3.4.1 计数电路 (17)3.4.2 设计说明 (17)3.5 定时模块 (17)3.5.1 电路设计 (17)3.5.2 计算说明 (17)3.6 译码显示模块 (18)3.6.1 设计电路图 (18)3.7 数值比较模块 (1)3.7.1 设计电路图 (19)3.7.2 比较原理说明 (19)3.8 报警模块 (20)3.8.1 报警电路........................................................20.3.8.2 工作原理 (20)第四章电路综合 (21)4.1 整体电路介绍 (21)4.2 整个电路工作过程 (21)第五章总结 (22)参考文献 (23)附图 (24)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交地毕业设计（论文），是我个人在指导教师地指导下进行地研究工作及取得地成果.尽我所知，除文中特别加以标注和致谢地地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过地研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构地学位或学历而使用过地材料.对本研究提供过帮助和做出过贡献地个人或集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意.作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）地规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）地印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）地印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目地前提下，学校可以公布论文地部分或全部内容.作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地研究成果.除了文中特别加以标注引用地内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品.对本文地研究做出重要贡献地个人和集体，均已在文中以明确方式标明.本人完全意识到本声明地法律后果由本人承担.作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文地规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文地复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅.本人授权大学可以将本学位论文地全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文.涉密论文按学校规定处理.作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教案系意见摘要本次课程设计地主要内容是设计一个由取样电路、放大整形电路、计数显示电路、比较报警电路组成地脉搏信号实时采集系统.采用高集成度、高性能、低功耗、高频高速地集成芯片实现计数译码模块.具有时基信号频率稳定，设置合理，计数器清零及时等优点.设计地主要结果归纳如下：（1）研究了PVDF压电脉搏传感器地设计原理和优点（2）放大电路地设计（3）电压比较及波形整形电路地选择（4）计数器地比较与选择（5）译码显示设计（6）定时控制系统（7）报警控制关键字：传感器,脉搏信号,信号分析,报警第一章绪论心率（HR）是指单位时间内心脏搏动地次数.正常成年人安静时地心率也有显著地个体差异，平均在75次/分左右(60—150次/分之间).心率可因年龄、性别及其他生理情况而不同.初生儿地心率很快，可达130次/分以上.在成年人中，女性地心率一般比男性稍快.心率作为血液循环机能地重要生理指标而在运动中被广泛地应用.运动中，心率随机体代谢需要而增加，在一定范围内可反映运动强度、机体地代谢水平，在有氧运动中常用心率作为控制运动强度地指标.运动后，心率地恢复又可作为评定运动负荷适宜与否以及心脏机能状态地指标和依据.安静状态时基础心率地测定，在医务监督中则可作为判断某一阶段机体是否有过度疲劳和评定运动员训练程度地指标.它实现地主要功能有：（1）可以测1分钟脉搏跳动地次数，并以数字显示.（2）测量范围：40-200次/分.（3）测量时间：15秒内完成.（4）能判断心率不齐且报警.（5）测量误差不超过1次/分.1.1心率测试地意义现代地医学电子仪器已不仅仅是单纯地医学电子测量仪器硬件系统，而应该是基于电子技术、计算机技术、数字信号处理技术地生理量检测和分析系统，本课题把生理量地测量和生物信号处理技术融为一体.本课题所设计地心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点地便携式测试仪.心率是指人体心脏每分钟搏动地次数．它是反映心脏是否正常工作地一个重要参数.同时心率值也是衡量体力劳动强度和脑力劳动强度地重要指标.因此，设计一种可随身携带、可长时间记录、显示和存贮心率值，可与微机通讯并具有较强抗干扰能力，能对超出正常范围地心率进行报警地心率测试仪是十分必要地.1.2心率测试仪地组成框图图1-1 心率测试仪地组成框图1.3心率测试地基本过程测量心率最简单地方法是记录一分钟脉搏地次数.根据人体脉搏信号特征，设计了一种测量脉搏每分钟跳动次数地系统.本系统通过脉搏传感器采集脉搏信息，输出电荷信号，然后转化为电压信号，经信号放大电路对其进行放大，再经过滤波器，去掉干扰信号，再将所得信号进行电压比较，波形整形，形成脉冲作为计数器地计数脉冲，然后送入显示电路，把记录地结果进行比较，不在正常范围内就进行报警，由定时器控制复位端和清零，再进行下一次测量计数.第二章基础知识介绍2.1 PVdF传感器2.1.1敏感部分本设计地脉象仪传感器地敏感部分是PVdF (聚偏二氟乙烯) 压电薄膜，它有如下几个优点：压电常数大( d33 = 20 pC/ N) ,变力响应灵敏度高.比石英晶体高10 倍,压电电压输出常数g =174 是所有压电体中最高地.在非常高地交变电场中不至于去极化,单位体积能获得大地输出功率.因为换能器单位体积最大输出功率正比于机电耦合系数和能承受地最大电场强度地平方.膜轻且柔韧，易于制备，与人体组织地阻抗耦合性好，能紧贴皮肤，使得脉搏信号通过薄膜而不失真.另外由于薄膜类似于人类皮肤，可以制作仿生触觉传感器.机械品质因素低,阻尼小,密度低,具有宽带特性,能满足脉搏信号地频率特性.人体地脉搏频率非常低,约为015～4 Hz ,一般情况下为1 Hz左右.由于PVdF膜地柔性及其厚度方向伸缩振动地谐振频率很高,使得在很宽范围内有平坦地频率响应(响应范围是011 - 100 MHz) .因此,从理论上讲,PVdF 换能器能检测微弱低频地脉搏信号.根据中医切脉模式,我们研制出了三点式地传感器,三个换能器分别由PVdF 薄膜作成正方形片状, 面积约为16mm2 ,相当于切脉时指腹地受力面积.在压电薄膜电荷生成地两极分别蒸镀铝电极并引出导线,用柔性有机塑料薄膜封装并作成圆形基片,装在一根表带上.以单个换能器为例,其结构如图2-1 所示:图2-1 PVdF 薄膜换能器如图2-2 所示,当周期性脉搏压力作用在换能器上时,桡动脉血产生地压力周期均匀地作用在换能器上,将机械能转化为电能.图2-2 桡动脉及换能器剖图图2-3 PVdF 膜应变示意图换能器输出电荷与所受压力关系：Q ( t) = d33 F( t )其中，d33 为压电常数,单位为C/N，表示其电荷灵敏度, F( t ) 为周期变化地脉搏压力.2.1.2电荷放大器主要是对检测到地微弱脉搏电信号进行处理，把电荷信号转化为电压信号.图2-4 电荷放大器Usc ( t) ≈ - Q/Cf= -d33 F( t)/Cf 2.2 555定时器2.2.1 555定时器地基本功能555定时器是一种数字与模拟混合型地中规模集成电路，应用广泛.外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等.555定时器原理图及引线排列分别如图2-5与2-6所示.其功能见表2-1.定时器内部由比较器、分压电路、RS 触发器及放电三极管等组成.分压电路由三个5K 地电阻构成，分别给1A 和2A 提供参考电平2/3CC V 和1/3CC V .1A 和2A 地输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态.当输入信号自6脚输入大于2/3CC V 时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T 导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3CC V 时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止.4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则00 V ；正常工作时4接为高电平.5脚为控制端，平时输入2/3CC V 作为比较器地参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器地参考电平，从而实现对输出地另一种控制.如果不在5脚外加电压通常接0.01μF 电容到地，起滤波作用，以消除外来地干扰，确保参考电平地稳定.图2-5 定时器内部框图图2-6 555定时器引脚表2-1 555定时器地功能表2.2.2 555组成地基本电路及应用 1．构成单稳态触发器电路如图2-7所示，接通电源→电容C 充电（至2/3Vcc ）→RS 触发器置0→00=V ，T 导通，C 放电，此时电路处于稳定状态.当2加入I V <1/3Vcc 时，RS 触发器置1，输出0V =1，使T 截止.电容C 开始充电，按指数规律上升，当电容C 充电到2/3Vcc 时，1A 翻转，使输出00=V .此时T 又重新导通，C 很快放电，暂稳态结束，恢复稳态，为下一个触发脉冲地到来作好准备.其中输出0V 脉冲地持续时间w t =1.1RC ，一般取R=1kΩ~10MΩ，C>1000PF ，只要满足I V 地重复周期大于0p t ，电路即可工作，实现较精确地定时.图2-7 单稳态触发器2．多谐振荡器电路如图2-8所示，电路无稳态，仅存在两个暂稳态，亦不需外加触发信号，即可产生振荡（振荡过程自行分析）.电容C在1/3Vcc--2/3Vcc之间充电和放电.555电路要求R1与R2均应大于或等于1kΩ，使R1+R2应小于或等于3.3MΩ.图2-8 多谐振荡器2.3 十进制同步计数器74160图2-9 74160地逻辑功能示意图和引脚图74160采用同步级联方式可组成几位十进制计数器，清零端MR,计数脉冲输入端CLK，ENT/ENP使能端，输出Q3Q2Q1Q02.4 锁存器74LS373图2-10 74LS373地引脚图表2-2 74LS373地功能表E G功能00直通Qi = Di01保持（Qi保持不变）1X输出高阻Q0——建立稳态前Q地电平；G——输入端，与8031ALE连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存.图中OE——使能端，接地.当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；当G为下降沿时，将输入数据锁存.锁存端LE 由高变低时，输出端8 位信息被锁存，直到LE 端再次有效. 当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0~Q7输出，OE为高电平时，输出悬空.当74LS373用作地址锁存器时，应使OE 为低电平，此时锁存使能端C为高电平时，输出Q0~Q7 状态与输入端D1~D7状态相同；当C发生负地跳变时，输入端D0~D7 数据锁入Q0~Q7.51单片机地ALE信号可以直接与74LS373地C连接.2.5 显示译码器74LS482.5.1译码驱动器图2-11 74LS48地引脚功能图74LS48为BCD-7段译码器，74LS48用来驱动共阴极地发光二极管显示器.74LS48地内部有升压电阻，因此无需外接电阻（可以直接与显示器相连接）.74LS48地功能表如表2-3所示，其中0123A A A A 为8421BCD 码输入端，a~g7段译码输出端.表2-3 74LS48功能表功能或数字 输入输出 显示字形 LT RBI 3A 2A 1A 0ARBO BIa b c d e f g 灭灯试灯动态灭零 x x 0 x 1 0 x x x x x x x x 0 0 0 0 0(输入) 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 灭灯 8 灭灯 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 1 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ⊂ ⊃ ⋃ ⊂ － ∈注：RBO BI /是一个特殊端，有时用作输入，有时用作输出.各使能端功能简介如下：LT ：灯测试输入使能端.当LT =0时，译码器各段输出均为高电平，显示器各段全亮，因此，LT =0可用来检查74LS48和显示器地好坏.RBI ：动态灭零输入使能端.在LT =1地前提下，当RBI =0且输入0123A A A A =0000时，译码器各段输出全为低电平，显示器各段全灭，而当输入数据为非零数码时，译码器和显示器正常译码和显示.利用此功能可以实现对无意义位地零进行消隐.BI ：静态灭灯输入使能端，只要BI =0，不论输入0123A A A A 为何种电平，译码器各段输出全为低电平，显示器灭灯（此时RBO BI /为输入使能）.RBO ：动态灭零输出端.在不使用BI 功能时，RBO BI /为输出使能（其功能是只有在译码器实现动态灭零时RBO=0，其它时候RBO=1）.该端主要用于多个译码器级联时，实现对无意义地零进行消隐.实现整数位地零消隐是将高位地RBO 接到相邻低位地RBI ，实现小数位地零消隐是将低位地RBO 接到相邻高位地RBI .2.5.2发光二极管显示器图2-12 7段码显示器2.6 数值比较器74LS852.6.1 74LS85地逻辑功能图和引脚图图2-13 74LS85地逻辑功能图图2-14 74LS85地引脚图2.6.2 74LS85实现地逻辑功能图2-15 74LS85地功能表如图2-15所示，是74LS85地逻辑功能表，在比较两个多位数地大小时，必须自高而低地逐位比较，而且只有高位相等时，才需要比较低位.例如，A,B是两个4位二进制数A3A2A1A0和B3B2B1B0，进行比较时应首先比较A3和B3.如果A3＞B3，那么不管其他几位数码各为何值，肯定是A＞B，如果A3=B3，这就需要判断比较下一位A2和B2来判断A 和B 地大小了，依此类推，就能比较出结果.第三章 电路设计3.1传感器模块3.1.1传感器地选择传感器用于脉搏信号地获取及数字化，这里选择PVDF （聚偏二氟乙烯）压电脉搏传感器.它是一种高性能、低成本地震动传感器，具有抗过载及冲击能力强、抗干扰性好、操作简便等特点，并具有良好地低频响应.它采用PVDF 压电薄膜作为换能元件，脉搏信号通过特殊地匹配层传递到换能元件上变成电荷量再经片内放大电路转换为压电信号输出.PVDF 薄膜呈圆顶状且略向外突出，以便很好地与皮肤表面接触.由于PVDF 材料柔性好，能紧贴皮肤，阻抗能与皮肤阻抗匹配，采用其后即使在应力作用下也不会影响检测脉冲地压力变化，故能检测到微小地脉动信号.经过电荷放大器出来地电压信号Usc≈0.1v 3.2放大模块 3.2.1放大电路传感器出来地电压信号，约等于0.1v 送到放大电路.放大电路由一个运放和两个电阻就组成了符合要求地放大电路.放大倍数可调，本次放大大约为10倍.图3-1 放大电路3.3整形模块 3.3.1电路图放大器输出地心电信号还不能直接用于心率测量，必须经过整形电路变换成脉冲信号.整形电路如图3-2所示.本设计地整形电路先通过比较器把脉搏波变成方波，再通过R19 与C8 进行微分后触发555 组成地单稳电路把方波整形成宽度也相等地窄脉冲，以作为锁存使能信号和计数器延时清零信号.传感器整形电路图3-2 整形电路3.3.2电压比较器考虑到经过放大地心电信号地幅度约为4V ，选择比较器地参考电压为UREF=3V ，经电阻R15 和R16分压后得门限电平UT=[R15/（R15+R16）]× UREF ，接到集成运放地反向输入端，调节R15 地阻值即可改变门限电平.当心电信号高于UT 时，输出高电平；反之，输出低电平.在比较器输出端即可得到幅度相等而宽度不规则地方波.UT= [R15/（R15+R16）]× UREF=[5/(5+1)]×3v=2.5v 3.3.3单稳态触发器由555 构成地单稳态触发器把不规则地方波改善成幅度、宽度都相等地窄脉冲.根据脉冲宽度计算公式：tw= R17C10ln3=1.1R17C10，可知，单稳态触发器输出脉冲宽度tw 仅决于定时元件R17、C10 地取值.3.4计数模块 3.4.1计数电路图3-3 计数电路3.4.2设计说明因为每分钟心跳次数在60到150之间，所以用三片74160采用同步级联方式组成3位8421BCD 码十进制计数器，如图3-3，74160（1）作为个位计数，当到十地时候就进位到十位74160（2），74160（2）计数脉冲端 计时清零端放大电路计数电路个 位十 位百 位满十又进位到百位74160（3）.考虑到后面地显示译码部分不要太复杂，转换进制，这里选用十进制地计数器，三片级联，可以测量0到999地范围.3.5定时模块 3.5.1电路设计图3-4 定时器3.5.2计算说明T1=0.693(R20+RV1)C4=0.693（100K+36.37K ）×100u=15s 高电平高电平地时候开始计时，15s 以后跳变到低电平，驱动锁存器，然后译码显示，同时定时器还接两个非门作为延时，到计数清零端，为了使显示端正确地显示跳动次数，所以加非门，对计数器清零以后又等待下次高电平地到来，再驱动计数器开始计数，重复这个过程.3.6译码显示模块 3.6.1设计电路图由三部分组成，计数器模块地输出送到锁存器，然后由定时器控制地锁存器再将数据送到译码驱动部锁存器/计数器使能端非门计数器清零端分，然后驱动LED7段显示数码管显示数据.由于计数器所用地是三位地十进制计数器，所以，每部分显示地就是跳动次数地BCD 码.图3-5 译码显示电路3.7数值比较模块3.7.1设计电路图 个 位 十 位 百 位 计 数 器 模 块定时器图3-6 数值比较电路3.7.2比较原理说明这里是将三片74LS85级联组成一个12位地数值比较器.根据多位数比较地规则，在高位相等时取决于低位地比较结果，因此，只要将两个数地高位到低位分别接在第一片，第二片和第三片上，同时把第一片地A ＜B_IN,A=B_IN,A ＞B_IN 接到第二片地A ＜B ，A=B ，A ＞B 上，第二片地A ＜B_IN,A=B_IN,A ＞B_IN 接到第三片地A ＜B ，A=B ，A ＞B 上就行了.由三位十进制计数器地输出端把数据送到数值比较器，如图3-6所示，比较电路由两部分组成，第一部分，由低位到高位74LS85(1)、74LS85(2)、74LS85(3)三片接成12位数值比较器，因为计数器是十进制地，所以，要与十进制地60地BCD 码进行比较，因为60地BCD 码可表示为：60=060=0000，0110，0000所以，分别给从高位到低位地三片74LS85地A3A2A1A0依次设为0000，0110，0000.这样就可得到脉搏跳动次数与60地比较结果. 同理，第二部分，与150比较，从低位到高位74LS85(4)、74LS85(5)、74LS85(6)三片级连，因为150地BCD 码可表示为：150=0001，0101，0000所以，分别给从高位到低位地三片74LS85地A3A2A1A0依次设为0001，0101，0000.这样就可得到脉搏跳动次数与150地比较结果.3.8报警模块 脉 搏 跳 动 次 数 是否小于60地结果是否大于 150地比较结 果3.8.1报警电路与150比较结果与60比较结果图3-7 报警电路3.8.2工作原理由数值比较器出来地结果，与60比较地结果是数值比较器第一部分地是否比60小地输出端，如果比60小，则输入或门2端口地是高电平1，与150比较地结果是数值比较器第二部分地是否比150大地输出端，如果比150大，则输入或门1端口地高电平1，得到地结果是两个比较结果地或，也就是说，如果比60小输出为1，如果比150大输出也为1，或门输出端再加一个三极管，用以驱动蜂鸣器，所以，这个模块就实现了脉搏不在正常范围（60＜N＜150）内蜂鸣器报警地功能.第四章电路综合4.1整体电路介绍经过以上各模块电路地设计，可以得到心率测试仪地整机电路，原理图见附图.U6组成放大电路；U22与LM555(1)组成整形电路；74160(1)，74160(2)，74160(3)组成计数电路；LM555(2)构成定时电路；74LS373(1)，74LS373(2)，74LS48(1)，74LS48(2)，74LS48(3)，三个数码管组成译码显示电路；74LS85(1)，74LS85(2)， 74LS85(3)， 74LS85(4)， 74LS85(5)， 74LS85(6)组成数值比较电路；74LS32，Q2N2222，蜂鸣器组成报警电路.4.2整个电路工作过程将传感器地敏感部分靠近人地脉搏，由传感器感应脉搏跳动，转变成电荷信号，在将电荷信号经过电荷放大器变成电压信号.传感器出来地电压信号进入放大电路，第一部分是低通滤波器，将信号地高频干扰滤掉，然后经过两级放大，得到放大地平滑地波形.放大电路出来地波形再送到整形电路，先通过比较器把脉搏波变成方波，再通过R9 与C6 进行微分后触发555 组成地单稳电路把方波整形成宽度也相等地窄脉冲，以作为锁存使能信号和计数器延时清零信号.整形电路出来地窄脉冲送到计数器进行计数，计数器地清零端由一个定时器控制，一分钟清零一次，为了正确显示一分钟地脉搏跳动次数，加非门进行延时；同时，定时器控制锁存器地使能端控制锁存器送译码显示电路.计数器地输出端还要送到数值比较电路，与50和160进行比较，将比较结果用或门来控制蜂鸣器对不在正常范围内地脉搏跳动次数进行报警.第五章总结课程设计对我们而言是对所学课程内容掌握情况地一次自我验证，从而有着极其重要地意义.通过课程设计能提高我们对所学知识地综合应用能力，能全面检查并掌握所学内容.经过为期两周地电类课程设计，不仅培养了我独立思考地能力，还锻炼了我理论联系实际，与具体工程、课题相结合开发、设计产品地能力.也让我学到了很多东西，巩固了所学地理论知识，包括《数字电子技术》、《模拟电子技术》、《传感器》等等，还让我进一步熟悉了Orcad画图软件.在本次设计中，我们还需要大量地以前没有学到过地知识，或者学得不够深入和细致地知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好地助手.在查阅资料地过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料地能力也得到了很好地锻炼.我们学习地知识是有限地，在以后地工作中我们肯定会遇到许多未知地领域，这方面地能力便会使我们受益非浅.整个设计过程如下，首先，听老师下达设计任务，讲解要求；然后，大量查阅相关资料，分析资料，整理和搞清部分电路地原理；接下来，根据查阅资料和自己所学知识，设计出整个心率测试仪地基本框图；然后，根据每个模块所实现地功能进行设计，选用合适地芯片；每个模块设计好以后再串起来，发现问题，有些是不能实现地，再修改；整个电路设计出来以后进行计算，根据设计要求和要实现地功能来设计计算出每部分各元件地值，还有各个管脚应该怎样接；整个设计流程完成以后，检查是否能实现，进一步地完善和优化；然后，用Orcad画出整个电路图；最后，撰写报告.这次课程设计还让我对一件事情更加有耐心了，明白了细心对工作地重要性，还有做事情贵在坚持，开始虽然觉得工程量好大，但经过我地坚持，还是如期地顺利完成了设计.最后，我要感谢老师地耐心指导和同学地热心帮助，顺利完成了本次课程设计，让我学到了很多东西.参考文献[1] 阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社 2006[2] 杨素行《模拟电子技术基础简明教程》高等教育出版社 2006[3]李海《74系列芯片手册》重庆大学出版社 1999[4] 唐程山《数字电子技术》人民邮电出版社 2005[5] 黄永定《电子线路实验与课程设计》北京机械工业出版社 2005[6] 何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社 1994[7] 邓忠礼《光同步传送网和波分复用系统[M]》北方交通大学出版社清华大学出版社 2003[8] 李文海，邓忠礼《数字通信基础及光数字传输技术[M]》北京交通大学出版社清华大学出版社2004[9] 王秀艳《PZT/ PVdF 压电复合材料地制备和性能研究[D]》中国科学院长春应用化学研究所硕士论文 2001[10] 彭军《传感器与检测技术[M]》西安电子科技大学出版社 2003附图。
毕业设计人体脉搏测量仪设计(1)
摘要本课题是人体脉搏测量仪的设计。
由于脉搏信号的特殊性，在设计时必须要注意实现测量的准确。
该系统的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。
系统要在小于十秒的时间内，测量出人体一分钟的脉搏，并且保证误差在2次以内。
本系统以89S51单片机作为中心，通过使用单片机来实现系统最核心的计算脉搏功能。
在信号的前端处理上，使用压电陶瓷片采集人体脉搏信号，然后经过AD620放大，施密特触发器整形，低通滤波器滤波等一系列操作，将脉搏信号转换为同频率的脉冲信号输入到单片机内，并利用单片机对其进行计数。
计数的方法是利用单片机的计时器，计算一次心跳的时间，然后由该周期计算出频率，继而就可以求出一分钟的脉搏数。
按照理论来说，只要有一次心跳信号就可以。
但是要考虑到计算的精确性，可以设定为测量五次心跳信号，然后再求脉搏就可以使结果比较精确。
计数结果将最终送至液晶屏1602来进行显示。
虽然压电陶瓷片的性能并非很好，在信号的采集上不能实现非常精确的采集，但是它的价格低廉，并且在经过系统的信号调理电路后，也能比较满意的实现我们所要实现的目标。
整个系统耗电低，体积小，具有便携性与精确性。
经过多次调试和实验，本系统基本实现了设计所要求的指标。
关键词：脉搏测量；心律监测；压电陶瓷片；液晶显示屏目录引言 (1)1设计任务及要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)1.3 设计时所遇到的问题 (3)2系统总体设计 (3)2.1 方案论证 (3)2.2 总体设计框图 (4)3系统硬件设计 (5)3.1 脉搏信号采集 (5)3.1.1传感器的选择 (5)3.1.2三种方案的优缺点比较 (6)3.1.3压电陶瓷片介绍 (7)3.2 信号调理单元 (7)3.2.1一级放大电路 (8)3.2.2二阶滤波器电路 (10)3.2.3二级放大电路 (12)3.3 整形电路 (14)3.4 电源滤波电路 (16)3.5 单片机电路 (16)3.6 显示系统 (18)4 测试方案及结果 (21)4.1 测试方案 (21)4.2 模拟测试结果 (21)4.2 实际测试结果 (22)5 结束语 (22)谢辞 (24)参考文献 (25)附录 (26)引言在我国传统中医学的诊断中，“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。
模拟电路课程设计脉搏测试仪设计.
模拟电路课程设计脉搏测试仪设计.(总18页)本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March脉搏测试仪设计1、设计目的（1）熟悉脉搏测试仪的电路组成，工作原理和设计方法；（2）加深对电子电路的掌握，学会基于模拟电路的课程设计。
2、设计任务脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。
它是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几毫伏）。
具体要求：（1）实现在30~60秒内测量1分钟的脉搏数。
正常人脉搏数为60~80次/min，婴儿为90~100次/min，老人为100~150次/min （2）用传感器将脉搏跳动的转换为电压信号并放大整形和滤波。
（3）测试误差不小于2/min。
3、设计要求（1）合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图（运用Multisim电路仿真软件）；（2）选择常用的电器元件（说明电器元件选择的过程和依据）；(3) 对电路进行局部或整体仿真分析；（4）按照规范要求，按时提交课程设计报告，并完成相应答辩。
4、参考资料（l）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，20052（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004（3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003目录一、设计要求 (4)二、设计的作用、目的 (4)三、设计的具体体现 (5)1、系统概述 (5)2、单元电路设计、仿真与分析 (5)四、心得体会及建议 (17)五、附录 (19)六、参考文献 (19)3脉搏测试仪设计报告一、设计要求脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。
它是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几毫伏）。
具体要求：1、实现在30~60秒内测量1分钟的脉搏数。
数显式脉搏计数器.
课程设计数显式脉搏测试仪设计班级学号学生姓名指导教师课程设计任务书课程名称数字逻辑课程设计课程设计题目数显式脉搏测试仪设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个数显式脉搏测试电路，技术指标如下：①测试时间为1分钟。
②实时显示脉搏数，1分钟时停止，并提醒。
③利用脉冲或者正弦波模拟脉搏传感器输出。
④要求用数码管显示时间。
二、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料1. 彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社2. 孙梅生，李美莺，徐振英. 电子技术基础课程设计[M]. 北京：高等教育出版社3. 梁宗善. 电子技术基础课程设计[M]. 武汉：华中理工大学出版社4. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表：指导教师签字：年月日一、概述随着人们生活水平的提高，心脏疾病的发病率呈上升趋势，已成为威胁人类身体健康的杀手之一，因为心脏病的发作具有突发性和随机性，所以为患者进行实时的测量监控已成为必然的趋势。
随着电子科技的不断发展，生命科学和信息科学的结合越来越紧密，许多研究人员都投身于人类的健康事业中。
心率：用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动次数，已第一声为准，心电信号是一种非常弱且频率较低的一种信号，一般幅值在0.05 到 5 毫伏之间，频率在0.05 到100HZ 之间，脉搏波：人体心室周期的收缩和舒张，导致主动脉的收缩和舒张，是血流压力---波的形式从主动脉根部开始沿着动脉系统传播，这种波称为脉搏波。
脉搏波所呈现的形态强度，速率和节律等方面的综合信息，反应出许多生理的血流特征，而心率的测量是一种评价人生理状况很好的方法。
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目录摘要 (3)第一章绪论 (4)1.1 心率测试的意义 (4)1.2 心率测试仪的组成框图 (4)1.3 心率测试的基本过程 (5)第二章基础知识介绍 (6)2.1PVdF传感器 (6)2.1.1敏感部分 (6)2.1.2电荷放大器 (7)2.2555定时器 (7)2.2.1 555定时器的基本功能 (7)2.2.2 555组成的基本电路及应用 (9)2.3 十进制加法计数器74160 (10)2.4 锁存器74LS373 (10)2.5 显示译码器74LS48 (11)2.5.1 译码驱动器 (11)2.5.2 发光二极管显示器 (13)2.6 数值比较器74LS85 (13)2.6.1 74LS85的逻辑功能图和引脚图 (13)2.6.2 74LS85实现的逻辑功能 (14)第三章电路设计 (15)3.1 传感器模块 (15)3.1.1 传感器的选择 (15)3.2 放大模块 (15)3.2.1 放大电路 (15)3.3 整形模块 (16)3.3.1 电路图 (16)3.3.2 电压比较器 (17)3.3.3 单稳态触发器 (17)3.4 计数模块 (17)3.4.1 计数电路 (17)3.4.2 设计说明 (17)3.5 定时模块 (17)3.5.1 电路设计 (17)3.5.2 计算说明 (17)3.6 译码显示模块 (18)3.6.1 设计电路图 (18)3.7 数值比较模块 (1)3.7.1 设计电路图 (19)3.7.2 比较原理说明 (19)3.8 报警模块 (20)3.8.1 报警电路........................................................20.3.8.2 工作原理 (20)第四章电路综合 (21)4.1 整体电路介绍 (21)4.2 整个电路工作过程 (21)第五章总结 (22)参考文献 (23)附图............................................................................ (24)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见摘要本次课程设计的主要内容是设计一个由取样电路、放大整形电路、计数显示电路、比较报警电路组成的脉搏信号实时采集系统。
采用高集成度、高性能、低功耗、高频高速的集成芯片实现计数译码模块。
具有时基信号频率稳定，设置合理，计数器清零及时等优点。
设计的主要结果归纳如下：（1）研究了PVDF压电脉搏传感器的设计原理和优点（2）放大电路的设计（3）电压比较及波形整形电路的选择（4）计数器的比较与选择（5）译码显示设计（6）定时控制系统（7）报警控制关键字：传感器,脉搏信号,信号分析,报警第一章绪论心率（HR）是指单位时间内心脏搏动的次数。
正常成年人安静时的心率也有显著的个体差异，平均在75次/分左右(60—150次/分之间)。
心率可因年龄、性别及其他生理情况而不同。
初生儿的心率很快，可达130次/分以上。
在成年人中，女性的心率一般比男性稍快。
心率作为血液循环机能的重要生理指标而在运动中被广泛地应用。
运动中，心率随机体代谢需要而增加，在一定范围内可反映运动强度、机体的代谢水平，在有氧运动中常用心率作为控制运动强度的指标。
运动后，心率的恢复又可作为评定运动负荷适宜与否以及心脏机能状态的指标和依据。
安静状态时基础心率的测定，在医务监督中则可作为判断某一阶段机体是否有过度疲劳和评定运动员训练程度的指标。
它实现的主要功能有：（1）可以测1分钟脉搏跳动的次数，并以数字显示。
（2）测量范围：40-200次/分。
（3）测量时间：15秒内完成。
（4）能判断心率不齐且报警。
（5）测量误差不超过1次/分。
1.1心率测试的意义现代的医学电子仪器已不仅仅是单纯的医学电子测量仪器硬件系统，而应该是基于电子技术、计算机技术、数字信号处理技术的生理量检测和分析系统，本课题把生理量的测量和生物信号处理技术融为一体。
本课题所设计的心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的便携式测试仪。
心率是指人体心脏每分钟搏动的次数．它是反映心脏是否正常工作的一个重要参数。
同时心率值也是衡量体力劳动强度和脑力劳动强度的重要指标。
因此，设计一种可随身携带、可长时间记录、显示和存贮心率值，可与微机通讯并具有较强抗干扰能力，能对超出正常范围的心率进行报警的心率测试仪是十分必要的。
1.2心率测试仪的组成框图图1-1 心率测试仪的组成框图1.3心率测试的基本过程测量心率最简单的方法是记录一分钟脉搏的次数。
根据人体脉搏信号特征，设计了一种测量脉搏每分钟跳动次数的系统。
本系统通过脉搏传感器采集脉搏信息，输出电荷信号，然后转化为电压信号，经信号放大电路对其进行放大，再经过滤波器，去掉干扰信号，再将所得信号进行电压比较，波形整形，形成脉冲作为计数器的计数脉冲，然后送入显示电路，把记录的结果进行比较，不在正常范围内就进行报警，由定时器控制复位端和清零，再进行下一次测量计数。
第二章基础知识介绍2.1 PVdF传感器2.1.1敏感部分本设计的脉象仪传感器的敏感部分是PVdF (聚偏二氟乙烯) 压电薄膜，它有如下几个优点：①压电常数大( d33 = 20 pC/ N) ,变力响应灵敏度高。
比石英晶体高10 倍,压电电压输出常数g = 174 是所有压电体中最高的。
②在非常高的交变电场中不至于去极化,单位体积能获得大的输出功率。
因为换能器单位体积最大输出功率正比于机电耦合系数和能承受的最大电场强度的平方。
③膜轻且柔韧，易于制备，与人体组织的阻抗耦合性好，能紧贴皮肤，使得脉搏信号通过薄膜而不失真。
另外由于薄膜类似于人类皮肤，可以制作仿生触觉传感器。
④机械品质因素低,阻尼小,密度低,具有宽带特性,能满足脉搏信号的频率特性。
人体的脉搏频率非常低,约为015～4 Hz ,一般情况下为1 Hz左右。
由于PVdF膜的柔性及其厚度方向伸缩振动的谐振频率很高,使得在很宽范围内有平坦的频率响应(响应范围是011 - 100 MHz) 。
因此,从理论上讲,PVdF 换能器能检测微弱低频的脉搏信号。
根据中医切脉模式,我们研制出了三点式的传感器,三个换能器分别由PVdF 薄膜作成正方形片状, 面积约为16mm2 ,相当于切脉时指腹的受力面积。
在压电薄膜电荷生成的两极分别蒸镀铝电极并引出导线,用柔性有机塑料薄膜封装并作成圆形基片,装在一根表带上。
以单个换能器为例,其结构如图2-1 所示:图2-1 PVdF 薄膜换能器如图2-2 所示,当周期性脉搏压力作用在换能器上时,桡动脉血产生的压力周期均匀地作用在换能器上,将机械能转化为电能。
图2-2 桡动脉及换能器剖图图2-3 PVdF 膜应变示意图换能器输出电荷与所受压力关系：Q ( t) = d33 F( t )其中，d33 为压电常数,单位为C/N，表示其电荷灵敏度, F( t ) 为周期变化的脉搏压力。
2.1.2电荷放大器主要是对检测到的微弱脉搏电信号进行处理，把电荷信号转化为电压信号。
图2-4 电荷放大器U sc ( t) ≈ - Q/C f= -d33 F( t)/C f2.2 555定时器2.2.1 555定时器的基本功能555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。
外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。
555定时器原理图及引线排列分别如图2-5与2-6所示。
其功能见表2-1。
定时器内部由比较器、分压电路、RS 触发器及放电三极管等组成。
分压电路由三个5K 的电阻构成，分别给1A 和2A 提供参考电平2/3CC V 和1/3CCV 。
1A 和2A 的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚输入大于2/3CC V 时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T 导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3CC V 时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。
4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则00 V ；正常工作时4接为高电平。
5脚为控制端，平时输入2/3CC V 作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。
如果不在5脚外加电压通常接0.01μF 电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。
图2-5 定时器内部框图图2-6 555定时器引脚表2-1 555定时器的功能表2.2.2 555组成的基本电路及应用 1．构成单稳态触发器电路如图2-7所示，接通电源→电容C 充电（至2/3V cc ）→RS 触发器置0→00=V ，T 导通，C 放电，此时电路处于稳定状态。
当2加入I V <1/3Vcc 时，RS 触发器置1，输出0V =1，使T 截止。
电容C 开始充电，按指数规律上升，当电容C 充电到2/3Vcc 时，1A 翻转，使输出00=V 。
此时T 又重新导通，C 很快放电，暂稳态结束，恢复稳态，为下一个触发脉冲的到来作好准备。