数显脉搏测试仪课程设计报告样本
最新脉搏测试仪设计报告
脉搏测试仪设计报告摘要：本系统以ST12C5A60S2单片机为核心，利用红外线发射二极管和接收二极管作为信号检测传感器，通过LM324信号放大电路，最终使用四位一体数码管作为显示器件。
系统利用红外对管将人体心脏跳动使血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生的变化，红外接收二极管的电流也跟着改变，导致红外发射管输出脉冲信号，经过由LM324构成的放大电路将脉冲信号放大整形，传送至单片机进行信号计算处理，最后将数据结果送到数码管进行显示。
由此来对人体心率的数据进行测量。
关键词：ST12C5A60S2、红外线发射二极管、接收二极管、LM324、MY3641AHAbstract：The system is based on the ST12C5A60S2 single-chip microcomputer as the core, with the infrared emitting diode and receive diode as sensor, signal amplifier circuit with LM324 as the core device, with 2MY3641AH four in one as a digital control display device. Through infrared to control the human beating heart vascular blood saturation degree of change will cause the light intensity changes, the infrared receiving diode current also change, resulting in the infrared emission tube output pulse signal, after which is composed of LM3243stage amplifying circuit amplifies the pulse signal is transmitted to the single chip microcomputer, signal processing, finally the data sent to the digital tube display. According to the data measured on human heart rate.Key words: ST12C5A60S2, infrared emitting diode, receiving diode, LM324, MY3641AH目录1. 设计目标2. 设计总体框图一、系统方案论证二、理论分析与计算三、电路与程序设计3.1 硬件电路设计3.1.1 控制器ST12C5A60S23.1.2 信号采集电路3.1.3 信号放大、整形电路3.1.4 单片机处理电路3.1.5 数码显示电路3.2 软件程序设计3.2.1 主程序流程3.2.2 定时器中断程序流程3.2.3 INT中断程序流程3.2.4 显示程序流程四、系统测试结果分析1．测试使用的仪器设备2．测试方法3．测试数据4．测试结果分析五、心得体会六、参考资料附录1：硬件设计图1. 设计目标1） 设计一个脉搏测试仪；2） 能显示30~300次的脉搏跳懂次数； 3） 能绘制出测试变化波形。
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。
数字脉搏计 实验报告
数字脉搏计课程设计实验报告【设计任务与要求】1、要求用十进制数显示被测人体脉搏每分钟跳动的次数，测量范围30～160次/min；2、要求在短时间内（5s、15s）测出脉搏数/每分钟；3、测量范围要求在±4次/min以内；4、要求锁定每分钟脉搏数，将测量结果通过数码管出来，共分为显示计数过程，不显示技术过程两种方案；5、要求采用手动清零、自动清零（自启动）两种方式。
【课程方案原理框图】【课程方案】1、信号发生与采集将脉搏跳动信号传感器转换为与此相对应的电脉冲信号；2、放大电路把传感器的微弱电流放大，微弱电压放大，采用高输入阻抗的非门进行放大；3、低通滤波滤除空气中的高频，只让低频脉冲信号通过。
对脉搏信号进行采集的时候，空气中交流工频干扰最大，根据有源滤波原理将其滤除。
4、整形电路可用两个非门组成的施密特触发器对放大后的信号进行整形；5、定时电路用555定时器组成多谐振荡器，达到5s、15s的精确计时；6、通过计数、译码、显示读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。
数码管采用共阴数码管。
【单元电路设计与参数计算】1、信号发生与采集：通过陶瓷压电传感器对脉搏进行采样收集。
2、放大与滤波电路：将5mV的正弦信号放大为5V的正弦信号，即差模电压增益为1000。
图示为用LM324设计的同相放大器，其输出信号，Vi 为幅值为5mV 的输入信号。
则另：倍。
，即正弦信号放大了可得10001000,321,33≈=Ω==Ω=Vi VoAv K R R M RVi R R Vo )131(+=左图为二阶低通滤波器电压增益随频率变化曲线，在f=f o 之后随f 增加，增益急剧下降，从而达到低于f 频率通过的效果图示为二阶压控电压源低通滤波电路其实质是通带增益接近1的同相比例放大电路和滤波电路整合而成，通带增益A vP =451R R +≈1，截止频率为RCf π21=，令nF C C K R R 80021,176==Ω==，则f ≈200Hz 。
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。
脉搏测试仪报告
脉搏测试仪工作原理本设计采用单片机AT89C51为控制核心，实现脉搏测量仪的基本测量功能。
脉搏测量仪硬件框图如下图2.1 所示：图 2.1 脉搏测量仪的工作原理当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。
由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。
该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。
单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到液晶显示。
光电传感器的原理根据朗伯一比尔(Lamber —Beer)定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。
当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减外部中断信号光电传感器 低通放大器 比较器和振荡器单片机 AT89C51数码显示电路 外部晶振后，测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征[7]。
脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。
手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略。
因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号[7]。
光电传感器的结构传感器由红外发光二级管和红外接收三极管组成。
采用GaAs红外发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。
红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。
在本设计中，红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。
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。
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。
脉搏测量仪报告
脉搏测量仪报告五⾢⼤学电⼦系统设计开题报告题⽬：脉搏测量仪五⾢⼤学教务处制2011年8⽉⼀、课题来源、国内外研究现状与⽔平及研究意义、⽬的。
1．课题来源便携式⼼率测试仪2．国内外研究现状与⽔平在先进科学技术的推动下，医疗仪器的相关技术⽇新⽉异，全球医疗仪器的发展朝微⼩化迈进。
便携式、低功耗的⼼率计会越来越受到⼈们的青睐。
长期以来，各种静态的、动态的、随⾝携带的、远程遥控的⼼率计已经相继问世。
由于⼼率和⼼率变异是临床⼼⾎管疾病诊断所需要的重要⽣理参数，有关⼼率和⼼率计的研究⼀直以来成为医学、电⼦学、⼯程技术领域科研的⼯作者们的涉⾜焦点。
在国外到06年底，已经开始研究可佩戴式⼼率计。
植⼊⼈体式⼼率计。
国内的⼼率计产品由于受相关科学⽔平及⽣产设备的限制，功能和集成度不及国外。
脉搏测量仪的发展主要向以下⼏个趋势发展：（1）⾃动测量脉搏并且对所得到的脉搏进⾏⾃动分析。
⽬前很多脉搏测量仪都具有检测⾎氧等其他功能，但是对于这些信号的分析和诊断还需要⼀些有经验的医⽣观察，进⾏分析以后才能确认结果，浪费⼤量的⼈⼒，且认为引⼊的误差较⼤。
因此，未来脉搏⾃动监测的内容将更加详细，⾃动分析诊断的功能也将更加强⼤。
（2）数字化技术等先进技术的应⽤。
随着数字科学技术的发展，脉搏测量仪的集成度将更⾼，更便于携带。
数字信号处理的运⽤将使⼲扰更⼩，测量更加准确。
（3）多功能化越来越明显。
⽬前的脉搏测量仪，⼀般都有测试⾎氧、⼼电图等功能，单纯的脉搏测量仪已经很少见到。
随着电⼦技术的发展，脉搏测量仪必将实现更多的功能。
设计中使⽤到的系统利⽤压电陶瓷⽚将脉搏转化为电压信号，经过信号调理后利⽤AT89S51单⽚机进⾏信号采集和处理，在短时间内，测量⼈体⼀分钟的脉搏数，并将⼼率进⾏实时显⽰，便于携带。
达到了⽅便、快速、准确测量⼼率的⽬的。
这样的脉搏测量系统性能良好，结构简单，性价⽐⾼，输出显⽰稳定，⽐较适应⼤众化，适合家庭进⾏⾃我检查以及医院护⼠进⾏每⽇的临床记录。
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。
人体脉搏计--课程设计报告
人体脉搏计（1）设计内容及要求设计题目：设计一个人体脉搏计。
内容简要：人体脉搏计的设计是基于传感器，放大电路，显示电路等基础电路的基础上，实现对人体脉搏的精确测量。
其设计初衷是适用于各年龄阶段的人群，方便快捷的测量脉搏次数，并用十进制数显示出来。
具体的各部分电路接下来将介绍。
传感器信号：传感器采用了红外光电转换器，作用是通过红外光照射人的手指的血脉流动情况，把脉搏跳动转换为电信号。
放大电路：由于人体脉搏跳动经过传感器后的初始信号电压值很小，所以利用反相放大器将采集的电压信号放大约50倍。
又因为该信号不规则，将接入有源滤波电路，对电路进行低通滤波的同时，再次将电压信号放大1.6倍左右。
该电路使信号得到80倍的放大，充分的放大方便了后面的工作电路。
整形电路：本电路旨在采用滞回电压比较器对前面放大以后的信号进行整形，使信号更规则，最终输出矩形信号。
倍频电路：倍频电路的作用是对放大整形后的脉搏信号进行4倍频处理，以便在15s 内测出1min内的人体脉搏跳动次数，从而缩短测量时间，以提高诊断效率。
基准时间产生电路：基准时间产生电路的功能是产生一个周期为30s（即脉冲宽度为15s）的脉冲信号，以控制在15s内完成一分钟的测量任务。
具体各部分是由555定时器产生一个周期为0.5秒的脉冲信号，然后用一个D触发器进行二分频得到周期为1s的脉冲信号。
再经过由74LS161构成的十五进制计数器，进行十五分频，再经D触发器二分频，产生一个周期为30s的方波，即一个脉宽为15s的脉冲信号。
计数、译码、显示电路：计数器采用3个二进制计数器74LS161分别作个、十、百位，并将其设计成十进制计数器（逢十进位），再由7448译码器译码后接到七段数码管LTS547R（共阴极）上完成三位数十进制数的显示。
控制电路：控制电路的作用主要是控制脉搏信号经放大、整形、倍频后进行计数的时间，另外还具有启动电路及为各部分电路清零等功能设计要求：最终仪器要能够实现在15s内测量1min的脉搏数，并且显示其十进制数字。
数字式人体脉搏仪的设计-毕业设计
数字式人体脉搏仪的设计学生：XXX 指导老师：XXX内容摘要：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：AT98C2051单片机脉搏测量仪光电图Design for digital dermic measuring instrument Abstract: Nurse Hospital wants to give in hospital every day the patient takes the pulse to record the patient each minute pulse number, the method is with the hand according to on the patient wrist's department artery, carries on the counting according to pulse's beat. For the saving of time, will not make 1 minute survey generally, usually will be surveys in 10 seconds time palpitation's number, will be multiplied by again the result 6 namely obtains each minute palpitation number, even if will do this is quite time-consuming, moreover the precision will not be high. This article introduced that one kind the pulse measuring instrument which manufactures with the monolithic integrated circuit, so long as the human places the finger in the sensor 2 seconds to be possible the precision measuring each minute pulse number, the measurement result showed with three digits.Keywords: AT89C2051 monolithic integrated circuit photo electricity目录前言 (1)1 硬件电路设计 (2)1.1 AT89C2051主要性能 (2)1.2 AT89C2051的结构框图 (3)1.3 AT89C2051的引脚说明 (4)1.4 复位电路 (5)1.5 振荡电路 (5)2 基本结构模块 (6)2.1 脉搏波检测电路 (6)2.2 脉搏信号拾取电路 (7)2.3 信号放大 (8)2.4 波形整形部分 (9)3 整体电路分析 (10)3.1 光发射电路 (10)3.2 光电转换电路 (10)3.3 信号采集及处理系统 (11)3.4 过采样技术的应用 (11)3.5 整体硬件电路设计 (12)4 软件设计 (13)4.1 程序设计 (13)4.2 程序源代码 (14)5 结束语 (16)参考文献 (18)数字式人体脉搏仪设计前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。
脉搏测试仪设计报告
便携式脉搏测试仪•摘要：本设计由六个模块组成：脉搏信号的收集模块，放大滤波模块，信号调理模块，信息处理模块，控制显示模块和电源模块组成。
光电脉搏检测的基本原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。
当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大，这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。
利用波长600-1000nm的红光或红外发光二极管产生的光线照射到人体的手指尖、耳垂等部位，用装在该部位另一侧或同侧旁边的光电接收管来检测机体组织的透明程度，即可将搏动信息转换成电信号。
本题目的难点在于怎样在噪声和干扰中采集微弱的脉搏信号以及电池供电条件下使用双电源运放。
•关键词：脉搏数字显示•Abstract:The design consists of six modules: pulse signal collection module, an amplifying and filtering module, a signal conditioning module, information processing module, display module and a power module control.Photoelectric pulse detection principle is: as the beating of the heart, human tissue translucent degree change. When the blood to the body tissue, tissue translucency decreases; when the blood flow to the heart, tissue semi-transparency increases, this phenomenon in human tissues thinner finger, earlobe and other parts of the most obvious. Using 600-1000nm wavelength red light or infrared light emitting diode produces light irradiation to human finger, earlobe and other parts, use at the site of the other side or the same side next to the photoelectric receiving tube to detect tissue transparency, information can be converted into electrical signals. The subject of the difficulty lies in how the noise and interference in the acquisition of weak pulse signal and battery power supply under the conditions of the use of dual power operational amplifier.•Keywords: pulse digital display一、系统方案脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的,在人体指尖,组织中的动脉成分含量高,而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄,透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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：指引教师：二0一一年一月七日目录一、课程设计实验目………………………………………………3二、课程实验设计方案…………………………………………………3三、设计规定及技术指标 (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定期器原理及应用简介 (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种人心脏跳动次数电子仪器，也是心电图重要构成某些。
它是用来测量频率较低小信号（传感器输出电压普通为几种毫伏）。
咱们组选取本课题设计项目，重要是感觉做一种难度相对比较高课题既能锻炼自己设计和动手能力，并且成品又具备现实运用价值，一举两得。
一、课程设计实验目：1．通过对电子技术综合运用，使学到理论知识互相融泄贯通，在结识上产生一种奔腾。
2．初步掌握普通电子电路设计办法，使学生得到某些工程设计初步训练，并为后来毕业设计奠定良好基本。
3．培养同窗自学能力，独立分析问题、解决问题能力。
对设计中遇到问题，通过独立思考、查找工具书、参照文献、谋求对的答案；对实验中遇到某些问题，能通过观测、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本办法去解决。
4．通过课程设计这一教学环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是科学作用，树立生产观点，经济观点和全局观点。
为更好运用所学知识，加深对电子电路掌握，达到创新目。
通过实践制作一种数字频率计，学会合理运用集成电子器件制作电路二、课程实验设计方案：把转换为电信号脉搏信号，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脉搏数。
三、设计规定及技术指标它基本功能是：用传感器将脉搏跳动转换为电信号，并加以放大，整形和滤波。
在短时间内（15s)测出每分钟脉搏数。
它作用可以再15S内测量1min脉搏数，并且显示其数字。
正常人脉搏为60-80次每分钟，婴儿为90-100次每分钟，老人为100-150次每分钟。
规定：1、实当前30~60内秒测量1分钟脉搏数，并且显示其数字。
正常人脉搏数为60~80次/min，小孩为90~100次/min,老人为100~150次/min.。
2、用传感器将脉搏跳动转换为电压信号，并加以放大整形和滤波。
3、测试误差不不大于2次/min。
四、课程设计实验器材：电阻（共22个）：357 ohm 14个100 ohm 1个100 kohm 1个 6.2 Mohm 1个1 kohm 3个8.2 Mohm 1个10 Mohm 1个电容： 6.8 uF 1个 1 uF 1个按键开关：2个集成运放：LM324AJ 1个施密特触发器：7414N 1个定期器：LM555 1个计数器：74160 2个译码器：4511BD 2个共阴极七段数码管：2个与门：7408N/74LS08 1个发光二极管：红色，蓝色各一种压电陶瓷片：1个电源盒：（4节5号电池）1个附带：导线若干，烙铁，焊锡，尖头钳图0 同相比例放大电路五、课程设计实验原理：（1）集成运放放大电路：从已学过电路知识可知，单级放大电路基本规定是：放大倍数要足够大，通频带要足够宽，波形失真要足够小，电路温度稳定性要好，因此设计电路时，重要以上述指标为根据。
同相比例放大器是一种电压串联负反馈放大电路，它具备高输入电阻，输出电压与输入电压同相等特点。
是应用较广泛基本电路组态之一，如图0所示。
1) 集成运放选取。
在设计同相比例放大器时，对集成运放选取原则除考虑反相比例放大器设计中提出各项规定外，还应特别注意此时存在共横输入信号问题，除规定集成运放共模输入电压范畴必要不不大于实际共模输入信号幅值外，还规定有很高共模抑制比。
2） 反馈网络元件参数计算。
最佳反馈电阻R foP 为R foP i o Uf R R A 2R 1为R 1=foP Uf R A -1（2）555定期器原理及应用简介：555 定期器是一种模仿和数字功能相结合中规模集成器件。
普通用双极性工艺制作称为 555，用 CMOS 工艺制作称为 7555，除单定期器外，尚有相应双定期器 556/7556。
555 定期器电源电压范畴宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA ，因而其输出可与 TTL 、CMOS 或者模仿电路电平兼容。
555 定期器成本低，性能可靠，只需要外接几种电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定期器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555 定期器内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。
它内部涉及两个电压比较器，三个等值串联电阻，一种 RS 触发器，一种放电管 T 及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3图1 555定期器内部方框图<555定期器内部构造图>555电路工作原理555电路内部电路方框图如图1所示。
它具有两个电压比较器，一种基本RS触发器，一种放电开关T，比较器参照电压由三只5KΩ电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2反相输入端参照电平为和。
A1和A2输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过时，触发器复位，555输出端3脚输出低电平，同步放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，5553脚输出高电平，同步放电，开关管截止。
Rd非是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接VCC。
Vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1参照电平，当5脚外接一种输入电压，即变化了比较器参照电平，从而实现对输出另一种控制，在不接外加电压时，普通接一种0.01uf电容器到地，起滤波作用，以消除外来干扰，以保证参照电平稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7电容器提供低阻放电电路。
555定期器应用555定期器单稳态触发器图2 555构成单稳态触发器上图2为由555定期器和外接定期元件R、C构成单稳态触发器。
D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处在电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo 输出低电平，当有一种外部负脉冲触发信号加到Vi端。
并使2端电位瞬时低于，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一种稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。
当Vc充电届时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo 从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上电荷不久经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲来到作好准备。
波形图见图3。
图3 单稳态触发器波形图暂稳态持续时间Tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C大小。
Tw=1.1RC 通过变化R、C大小，可使延时时间在几种微秒和几十分钟之间变化。
当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地办法来终结暂态，重新计时。
此外需用一种续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。
（3）计数器：本实验咱们用到是74160·用于迅速计数内部超迈进位·用于n 位级联进位输出·同步可编程序·有置数控制线·二极管箝位输入·直接清零·同步计数本电路是由4 个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除53位2进制计数器所用附加选通所构成。
有选通零复位和置9输入。
为了运用本计数器最大计数长度（十进制），可将B输入同QA 输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应功能表上所规定那样。
LS90可以获得对称十分频计数，办法是将QD 输出接到A输入端，并把输入计数脉冲加到B输入端，在QA输出端处产生对称十分频方波。
74160引脚图（4）译码器：本实验咱们用到是4511BDBCD七段显示屏译码器/译码器CD4511引脚图及真值表IC CD4511 是一组用来作为BCD 对共阴极LED 七段显示屏译码包装。
其引脚图，图1与真值表图2所示，其各脚功能如下：LT：做灯泡测试用，当LT=0，则无论其他输入状态为什么，其输出abcdefg=1111111，使七段显示屏全亮，即显示8，以便观测七段显示屏与否正常。
当LT=1，则正常*。
BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时) 则无论DCBA 之输入为什么，其输出abcdefg皆为0，即七段显示屏完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义数据输入时显示出来导致字型系乱。
LE：数据栓锁致能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具备数据栓锁记忆功能。
当LE=0 时(LT=1 且BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1 时，则IC 中暂存器会关闭，仅保存本来在LE=0 时DCBA数据供译码器译码。
换句话说当LE=1 时，无论DCBA 输入数据为什么，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保存本来在LE 由0 转为1 此前资料。
（图一）（图二）（5）七段显示屏简朴简介十进制加减计数器/锁存/七段简要阐明：为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具备加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。
计数器有2个计数时钟输入端CPU和CPD分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。
由于电路内部有一种时钟信号预解决逻辑，因而当一种时钟输入端计数工作时，另一种时钟输入端可以是任意状态。
计数器进位输出CO 和借位输出BO普通为高电平，当计数器从0～9时，BO输出负脉冲；从9～0时CO输出负脉冲。
在多片级联时，只需要将CO和BO分别接至下级计数器CPU和CPD端，就可构成多位计数器。
引出端符号：BO 借位输出端CO 进位输出端CPD 减计数器时钟输入端CPU 加计数器时钟输入端CR 清除端/CT 计数容许端/LE 锁存器预置端VDD正电源Vss 地Ya~6g 锁存译码输出端推荐工作条件：电源电压范畴…………3V～18V输入电压范畴…………0V～VDD极限值：电源电压…...－0.5V～18V 输入电压……－0.5V~VDD+0.5V输入电流…………….±10mA储存稳定…………－6（6）压电陶瓷片原理及应用当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率变化产生机械变形。
另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一种电荷。
运用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一种金属片构成振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一种电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。