脉搏传感器设计报告
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。
基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器设计
基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器设计目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 现有脉搏监测技术现状及不足 (4)1.3 本文研究目标及创新点 (5)2. 基于柔性压电薄膜的脉搏传感器工作原理 (6)2.1 压电材料的特性及应用 (7)2.2 传感器结构设计 (9)2.2.1 传感器组成部分 (10)2.2.2 柔性压电薄膜的特性与选择 (12)2.2.3 信号采集和处理电路设计 (13)2.3 脉搏信号获取及分析 (15)3. 材料及器件 (16)3.1 主流柔性压电薄膜材料研究 (17)3.2 器件加工工艺 (18)4. 实验设计与结果分析 (19)4.1 实验平台搭建 (21)4.2 传感器性能测试及分析 (22)4.3 压力感知特性研究 (24)4.3.1 传感器响应曲线 (25)4.3.2 传感器线性度分析 (27)4.4 脉搏信号采集与分析 (29)4.4.1 实验数据采集 (31)4.4.2 脉搏信号处理与提取 (31)4.4.3 信号分析与结果展示 (33)5. 讨论与结论 (34)5.1 研究成果总结和分析 (36)5.2 存在问题及未来展望 (37)1. 内容综述随着物联网与智能穿戴技术的不断进步,健康监测与远程医疗系统的发展需求日益显现。
在这个背景下,基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器设计成为了研究热点。
该设计旨在实现实时、连续、非侵入式的生理信号监测,特别是针对心血管健康的监测。
该设计以人体脉搏信号的精准检测为目标,结合了柔性压电薄膜技术与现代传感技术,为用户提供一种舒适且可靠的新型穿戴监测方式。
柔性压电薄膜作为一种新兴材料,具有灵敏度高、响应速度快、可弯曲等特点,适用于可穿戴设备的制造。
基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器不仅可用于医疗领域的心率失常预警、心血管疾病诊断,还可在运动健身领域用于运动效果评估和运动损伤预防等方面。
其设计理念的革新性在于将传统的医疗检测手段与现代可穿戴技术相结合,为用户提供个性化的健康监测服务。
数字脉搏计实验实训报告
一、实验目的1. 理解数字脉搏计的原理和组成;2. 掌握数字脉搏计的测量方法;3. 熟悉数字脉搏计的调试与维护;4. 提高数字电路的实验技能。
二、实验原理数字脉搏计是一种利用光电传感器检测人体脉搏的仪器,其原理是利用光电效应将脉搏信号转换为电信号,然后通过模数转换器(A/D转换器)将模拟信号转换为数字信号,最后由微处理器进行处理,得出脉搏频率。
实验原理图如下:光电传感器→光敏电阻→放大电路→滤波电路→A/D转换器→微处理器→显示屏三、实验器材1. 数字脉搏计实验装置;2. 信号发生器;3. 示波器;4. 电源;5. 线路连接线。
四、实验步骤1. 连接实验装置:将光电传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换器、微处理器和显示屏按照实验原理图进行连接。
2. 信号测试:使用信号发生器产生一定频率的模拟信号,输入到放大电路中,观察放大电路输出信号的变化。
3. 滤波电路测试:观察滤波电路对输入信号的滤波效果,确保输出信号稳定。
4. A/D转换器测试:将模拟信号输入到A/D转换器中,观察数字信号的输出。
5. 微处理器测试:将A/D转换器输出的数字信号输入到微处理器中,观察微处理器的工作状态。
6. 显示屏测试:观察显示屏是否能够正确显示脉搏频率。
7. 脉搏计调试:将光电传感器放置在人体脉搏部位,调整光电传感器与皮肤的距离,使信号输出稳定。
8. 脉搏计测量:将脉搏计佩戴在人体手腕上,观察显示屏上脉搏频率的实时变化。
9. 脉搏计维护:检查各电路连接是否牢固,确保脉搏计的正常工作。
五、实验结果与分析1. 放大电路输出信号稳定,滤波电路滤波效果良好。
2. A/D转换器输出数字信号准确,微处理器工作状态正常。
3. 显示屏能够正确显示脉搏频率。
4. 脉搏计佩戴舒适,测量结果准确。
六、实验总结通过本次实验,我们了解了数字脉搏计的原理和组成,掌握了数字脉搏计的测量方法,熟悉了数字脉搏计的调试与维护。
在实验过程中,我们遇到了一些问题,如放大电路输出信号不稳定、滤波电路滤波效果不佳等,通过分析原因,我们解决了这些问题,提高了实验技能。
基于光电传感器的脉搏信息检测系统设计
1 设计主要内容及要求1 设计主要内容及要求1.1 设计目的:(1)了解脉搏检测相关背景知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。
(2)初步掌握常用脉搏检测方法的特点和应用场合,并选择恰当方法应用于本设计。
(3)通过学习,具体掌握所选择脉搏测量传感器的使用特点、测量电路和使用方法。
1.2 基本要求(1)要求设计相关的硬件电路,选择合适的传感器、MCU和显示系统。
(2)设计恰当的测量电路,包括信号的放大、滤波及抗干扰设计等。
(3)设计异常心跳的报警电路。
1.3 发挥部分自由发挥2设计思路该装置是根据手指毛细血管的血容量随心脏搏动而改变这一生理特点,利用光电转换原理以及单片机计数测量原理完成对心率次数的测量。
测量脉搏的装置是以脉冲跳动间隔时间为基准的倒计数方式,从而保证在几秒钟内得到精确的每分钟脉冲次数,并提高了快速测量的准确性。
该系统采用光电传感器进行测量,在传感器两端加上一定的工作电压,则其输出电压随着光照强度的变化而变化,产生电压信号。
该信号经过滤波处理后,再由运放转将信号放大,然后送入单片机进行处理。
在进行处理前,信号将要分为两路,一路经波形变换后得脉冲信号,送单片机进行对电压信号的测频处理,并计算1min内脉搏跳动的次数;另一路经A/D 转换后送到单片机处理系统进行波形测量与显示。
单片机把传感器采集的数据经过译码器显示在液晶屏上,同时当测得脉搏跳动次数超于规定脉搏跳动次数范围时,电路将自动进入中断,发光二极管闪烁,蜂鸣器报警。
键盘控制器用于功能选择。
系统的测频利用软件进行精度的调整,节省了资源。
3设计方框图4各部分电路设计4.1.硬件系统的设计图4.1硬件数字前置电路设计图4.1.1.脉搏信号的检测硬件电路中,关键部分在于脉搏信号的检测。
系统采用红色发光二极管和硫化镉光敏电阻组成投射遮光指套式光电传感器发光二极管稳定性好,遮光指套式的装置式的装置减少了外界光的干扰,只需要将待测手指插入,便可以进行测量。
测量脉搏的实验报告结果
测量脉搏的实验报告结果实验四脉搏测量实验四脉搏测量一.实验目的1.学会人体脉搏波的测量方法。
2.观察脉搏波与心电波的区别及相互关系。
3.观察运动对脉搏的影响。
二.实验原理1.传感器:是由无源的精密压力换能器和一个指套组成,通过绑在手指上可测量脉搏。
2.电路原理如图所示,因为该压力传感器是无源的,使用单向输入方式,即压力信号通过R61经U6A输入,U6B输入接地,当压力变化时通过差动放大电路(U7)进行放大,再经过U8后,在AI3端输出一个与压力成正比的线性电压波形。
三.实验步骤1.接线:将传感器通过JP01连接至测量电路,将AI3和GND 连接至labjack的接口AI3和GND处。
2.通过调节电位器RP6来改变差动放大倍数(顺时针大),在U8输出端得到放大信号。
3.最终结果是:在U8的输出端得到一个放大后的信号,该信号特点是:当有脉搏时(压力增大)时,该信号曲线显示增大的信息;当无脉搏时(压力减小)时,该信号曲线幅度也响应减小。
四.实验内容1.测量脉搏波的变化情况,同时计算脉搏频率。
2.与心电测量一起显示计算,观察两个波型的特点及相互关系。
五、实验结果实验中通过将传感器绕着人体手指,开始测量并记录数据,用matlab程序处理过后,得到以下图像:根据图像,可以数出10秒内脉搏跳动次数约为14次,所以可计算得出人体脉搏约为84次/min。
六、实验总结在前面实验的基础上,脉搏的测量实验相对简单。
在连接好电路图后,装上脉搏测量传感器,缠绕手指过后,开始测量。
然后设置好相应的参数,采样率及采样时间,保存好数据并记录。
在实验过程中,示波器上的波形显示不明显,可以通过改变横轴的时间长度,便可以清晰看到波形显示。
回来便是数据处理,程序同呼吸测量实验中对数据的处理,要进行滤波处理,呈现出较为清晰的波形。
篇二:数电实验报告--电子脉搏计题目:电子脉搏计设计一、设计任务与要求设计一个电子脉搏计,要求: 1.实现在15S内测量1min的脉搏数;2.用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示;3.测量误差小于±4次/min。
毕业设计193数字式脉搏传感器设计报告
目录1 设计方案 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计要求 (2)1.3 设计思路 (2)2 设计原理框图 (2)3 设计内容及各部分简介 (3)3.1单元电路简介 (3)3.11 定时控制器 (3)3.12 电压放大器 (4)3.13 计数译码显示电路 (4)3.2部分元器件功能简介 (5)3.21 压电传感器 (5)3.22 555定时器 (10)4 元器件清单及总原理图 (11)4.1元件清单 (11)4.2总原理图 (11)5 设计过程中遇到的问题及其解决方法 (12)6 功能简介 (13)7 心得体会 (13)8 参考文献 (13)9 致谢 (14)第一部分设计思路设计目的:1.加深理解数字电路的基本理论知识,学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤,进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。
2.学习和练习在焊接上接线的方法、焊接的技术及需要注意的问题。
3.学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法。
4.练习细致、认真的习惯。
5.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
6.培养一种分工协作的团队精神。
7.学会熟练的查找相关资料。
8.加深对PROTEL、AUTOCAD等相关软件的使用方法。
设计要求:设计出一种数字式脉搏传感器。
具体要求如下:1.使用灵敏度较高的脉搏传感器(能发出10MV的脉动信号)。
2.测量误差不大于%1。
3.具有二位数字显示功能。
4.设计一个脉宽T=1minute的产生电路。
5.具有复位、启动及锁寸功能的电路图。
6.撰写设计报告、调试报告及心得体会。
设计思路:电子脉搏仪的目的是检测人的心率。
我们采用压电陶瓷片作为脉搏传感器。
压电陶瓷片是一种声电转化元件,在受到外界压力或振动时会因压电效应而产生微弱的电流,利用电压放大器将其放大作为记数脉冲输入计数器,便可以用来测量人的脉搏。
第二部分:设计原理框图:原理框图如下页(图2-1),由脉搏传感器、电压放大器、定时控制电路和计数与显示电路组成。
光电脉搏测量仪
光电脉搏测量仪设计报告一、设计意义从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临Array床诊断和治疗的依据,历来都受到中外医学界的重视。
目前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,因此,需要有使用更加方便,测量精度更高的设备。
二、关键技术脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波检测系统以光电检测技术为基础,并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。
并利用过采样技术和数字滤波等数字信号处理方法,代替实现模拟电路中的放大滤波电路的功能。
本系统模拟电路简单,由ADC841芯片实现脉搏信号采集,信号处理和脉搏次数的计算等功能,因此体积小,功耗低,系统稳定性高。
本系统可实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机(PC机)的实时通讯, 因此可作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。
三、硬件设计3.1 设计框图光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件,把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号,用电子仪表进行测量和显示的装置。
本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。
脉搏测量仪硬件框图如图1所示。
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数码管显示。
3.2脉搏信号采集与放大整形目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法:光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。
传感器设计实验实验报告-脉搏
热电阻
工作原理: 几乎所有物质的电阻率都随其本身温度变化而变化, 这一物理现象称为热电 阻效应。 温度升高, 金属内部原子晶格的振动加剧,从而使金属内部的自由电子通过
2
传感器设计实验
金属导体时的阻碍增大,宏观上表现出电阻率变大,电阻值增加,我们称其为正 温度系数,即电阻值与温度的变化趋势相同。 而热电阻就是利用了热电阻效应做成的温度传感器。 性能测试:
蛋白所占百分数。血氧探头就是应用 Lambert-Beer 定律制作成的。 图 3.6 为血氧探头的发光驱动电路,当 U red 为高电平时,U ired 为低电平,红 光发光二极管亮;当 U ired 高电平时, U red 为低电平,红外发光二极管亮。 血氧传感探头是将光信号通过硅光管转化为电流信号。但是,电流信号处理 起来不方便,所以需要将电流信号转换为电压信号,然后对电压信号进行处理。 可以采用反相放大电路来完成电流电压转换。电路如图 3.7 所示:[2]
(数据见附表) 采集数据时,采集了 3 组数据,就是为了减少随机误差,所以数据处理的时 候我把三组数据取了均值,做出了如上的折线图。 普通 Excel 折线图就能清楚的看出来,热电阻产生的电流值随温度是线性变 化的,变化率大概在 0.38mA/摄氏度。
热电偶
工作原理: 热电偶是一种感温元件,是一种仪表。它直接测量温度,并把温度信号转换 成热电动势信号, 通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。 热电偶测温基本原理:将两种不同材料的导体或半导体 A 和 B 焊接起来,构 成一个闭合回路。当导体 A 和 B 的两个执着点 1 和 2 之间存在温差时,两者之
检验方法
容积脉搏血流是指存在于外周血管中的微动脉、 毛细血管和微静脉内流过的 血液。 该部分微血管的血液在心脏搏动下呈脉动性变化。当心脏收缩时血液容积 增大,而在心脏舒张时容积最小,它可以动态的反映脉搏的波动。如果把这样的 信号用电子产品测量出来可以为医生的诊断提供方便, 也可以为病人的自检提供
脉搏传感器课程设计
脉搏传感器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解脉搏传感器的工作原理,掌握其基本结构和功能。
2. 学生能掌握通过脉搏传感器进行生理信号采集的方法,了解数据传输与处理的初步知识。
3. 学生能了解脉搏传感器在医疗健康领域的应用,认识到科技进步对生活的积极影响。
技能目标:1. 学生能独立完成脉搏传感器的组装与调试,具备基本的实验操作能力。
2. 学生能运用传感器采集数据,并对数据进行分析,提高数据处理与问题解决能力。
3. 学生能通过小组合作,进行项目实践,提升团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标:1. 学生对脉搏传感器产生兴趣,培养对科学研究的热情和探究精神。
2. 学生在课程学习中,认识到科技对人类生活的重要性,增强社会责任感和使命感。
3. 学生通过课程实践,养成合作、分享、尊重他人成果的良好品质,培养创新意识。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面:1. 脉搏传感器基础知识:- 介绍脉搏传感器的工作原理、结构组成及功能特点。
- 分析脉搏传感器在医疗领域的应用,如心率监测、血压测量等。
2. 脉搏传感器实验操作:- 教学学生如何组装、调试脉搏传感器。
- 指导学生使用传感器进行生理信号采集,学习数据传输与处理方法。
- 引导学生分析实验数据,探讨影响脉搏信号的因素。
3. 项目实践与拓展:- 分组进行项目实践,设计并实现基于脉搏传感器的简易心率监测装置。
- 分析项目实施过程中的问题,探讨解决方案,提高学生的问题解决能力。
- 引导学生思考脉搏传感器在其他领域的应用,如运动健身、心理监测等。
教学内容依据教材相关章节进行组织,确保科学性和系统性。
在教学过程中,教师需关注学生的实际操作能力,合理安排教学进度,确保学生能够扎实掌握所学知识。
三、教学方法本课程采用以下多元化的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:教师通过生动的语言和形象的表达,向学生讲解脉搏传感器的原理、结构、应用等基础知识,帮助学生建立完整的理论体系。
单片机脉搏计实训报告
一、实训目的1. 掌握单片机的应用方法和基本编程技巧。
2. 熟悉脉搏计的工作原理和硬件电路设计。
3. 学会使用单片机实现脉搏计的测量和显示功能。
4. 提高动手能力和团队合作能力。
二、实训环境1. 实训设备:51单片机开发板、脉搏传感器、LCD显示屏、电阻、电容等电子元件。
2. 软件环境:Keil C51软件、Proteus仿真软件。
三、实训原理1. 脉搏传感器原理:脉搏传感器是一种无创测量人体脉搏的传感器,它将脉搏的机械振动转化为电信号。
当脉搏通过传感器时,传感器内部的振动元件会产生相应的电信号,该信号经过放大、滤波等处理后,即可得到与脉搏相对应的电压信号。
2. 单片机原理:单片机是一种集成了CPU、RAM、ROM、I/O接口等功能的微型计算机。
在本实训中,我们使用51单片机作为核心控制单元,通过编写程序实现对脉搏信号的采集、处理和显示。
3. LCD显示屏原理:LCD显示屏是一种低功耗、高清晰度的显示设备。
在本实训中,我们使用LCD显示屏显示脉搏计的测量结果。
四、实训过程1. 硬件电路设计(1)设计脉搏传感器电路:将脉搏传感器与单片机连接,通过放大电路放大传感器输出的微弱信号。
(2)设计单片机电路:将单片机与LCD显示屏、按键等外围电路连接。
2. 软件编程(1)编写脉搏信号采集程序:使用单片机的A/D转换功能,将脉搏信号转换为数字信号。
(2)编写脉搏信号处理程序:对采集到的脉搏信号进行滤波、去噪等处理。
(3)编写LCD显示程序:将处理后的脉搏信号显示在LCD显示屏上。
(4)编写按键控制程序:实现按键控制LCD显示内容的功能。
3. 联调测试(1)连接电路:将设计的电路连接到单片机开发板上。
(2)软件编译:将编写的程序编译成hex文件。
(3)程序烧录:将编译好的hex文件烧录到单片机中。
(4)测试:观察LCD显示屏上显示的脉搏计测量结果,检查程序是否正常运行。
五、实训结果1. 成功实现了脉搏信号的采集、处理和显示。
便携式人体脉搏信号检测系统设计报告
综合实训报告2014 — 2015学年第1 学期实训名称:便携式人体脉搏信号检测系统设计指导教师:学院:电气工程及其自动化学院班级:姓名:学号:2014 年10 月17 日便携式人体脉搏信号检测系统设计一.综合实训的主要内容设计一种人体脉搏信号检测系统,使得系统能够采集人体脉搏信号,并对信号进行处理,分析每分钟脉搏次数及其他生理指标。
人体脉搏信号检测系统能够通过USB端口与PC机通讯,并在PC机上对采集数据进行处理,并显示每分钟脉搏跳动的次数和脉搏波形。
二.硬件方案设计HK-2000B脉搏传感器:HK-2000B集成化脉搏传感器将力敏组件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿组件、感温组件、信号调理电路集成在传感器内。
具有灵敏度高、抗干扰能力强、过载能力大、一致性好、性能稳定可靠、使用寿命长等特点。
压电式原理采集信号,能够输出完整的脉搏波电压信号。
它的输出是和脉压对应的0~1.0v 脉动模拟电压信号。
AD/DA转换器PCF8951:8位AD/DA转换器。
PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。
它具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。
PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程,允许在同个I²C总线上接入8个PCF8591器件,而无需额外的硬件。
在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I²C总线以串行的方式进行传输。
PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。
PCF8591的最大转化速率由I²C总线的最大速率决定。
STC89C52单片机:与51指令兼容。
通用型,有总线扩展和较强的位处理功能,其全双工异步串行通信口,所以具有串口通讯功能。
作为数据采集和传输的控制器。
RS232转USB芯片PL2303:PL2303 是Prolific 公司生产的一种高度集成的RS232-USB 接口转换器,可提供一个RS232 全双工异步串行通信装置与USB 功能接口便利联接的解决方案。
脉搏测量实验报告结论(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过设计并实现一个基于ATmega8微控制器的脉搏测量与显示系统,验证脉搏测量技术的可行性和实用性,并探索其在实际应用中的潜在价值。
实验过程中,我们对脉搏信号的采集、处理、显示以及存储等环节进行了深入研究,取得了以下结论。
二、实验方法1. 硬件组成:实验中使用了ATmega8微控制器、LCD1602显示器、DS1302时钟芯片、AT24C02存储芯片、蜂鸣器、按键以及脉搏测量电路等。
2. 系统设计:采用模块化设计方法,将脉搏测量、显示、报警和数据存储等功能模块进行集成,形成一个完整的脉搏测量与显示系统。
3. 脉搏信号采集:利用脉搏测量电路将人体脉搏信号转换为电信号,通过ATmega8微控制器进行采样和处理。
4. 脉搏信号处理:对采集到的脉搏信号进行滤波、放大、去噪等处理,提取脉搏信号的频率和幅度信息。
5. 显示与报警:将处理后的脉搏信号在LCD1602显示器上实时显示,并根据设定的上下限值判断是否触发报警。
6. 数据存储:利用AT24C02存储芯片将测量数据、设定的上下限值以及报警状态等信息进行存储,实现数据的掉电保护。
三、实验结果与分析1. 脉搏信号采集:实验中成功采集到人体脉搏信号,并进行了有效处理,提取出脉搏信号的频率和幅度信息。
2. 显示与报警:系统实时显示脉搏测量结果,并根据设定的上下限值判断是否触发报警。
实验结果表明,系统对脉搏信号的检测和报警功能均达到了预期效果。
3. 数据存储:实验过程中,成功将测量数据、设定的上下限值以及报警状态等信息存储在AT24C02芯片中,实现了数据的掉电保护。
4. 实验误差分析:实验过程中,脉搏信号的采集和处理过程中可能存在一定的误差。
通过对实验数据进行统计分析,得出以下结论:(1)脉搏信号采集误差:主要受脉搏测量电路性能和人体脉搏信号波动的影响,误差范围在±5%以内。
(2)脉搏信号处理误差:主要受滤波、放大、去噪等处理环节的影响,误差范围在±3%以内。
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。
设计报告-光电脉搏信号检测电路
医用电子设计报告光电脉搏信号检测电路一、设计目的与意义脉搏的概念:脉搏的广义内容包括心尖搏动波、动脉波和静脉波。
其共同特点是频率甚低。
动脉脉搏为一般所说的脉搏,由心脏节律性地收缩和舒张引起主动脉中的容积和压力发生改变,从而使动脉管壁出现振动而产生的。
脉搏产生后沿管壁向全身动脉传播,在身体浅表有动脉通过的部位,都可触摸到脉搏。
所以动脉波的测量相对来说比较方便。
正常动脉波形如图。
它由以下几个部分组成。
上升支:在心室快速射血期,动脉血压迅速上升,管壁被扩张,形成脉搏波形中的上升支;下降支:心室射血的后期。
射血速度减慢,进入主动脉的血量少于由主动脉流向外周的血量,故被扩张的大动脉开始回缩,动脉血压逐渐降低,形成脉搏波形中下降支的前段。
随后,心室舒张,动脉血压继续下降,形成下降支的其余部分。
因为心室舒张时室内压下降,主动脉内的血液向心室方向返流。
这一返流使主动脉瓣很快关闭。
返流的血液使主动脉根部的容积增大,并且受到闭合的主动脉瓣阻挡,发生一个返折波,因此在降中峡的后面形成一个短暂的向上的小波,称为降中波。
老年人或者高血压病人由于血管顺应性较差,所以降中波不明显或者消失。
血管弹性不良而硬化时,上升及下降段也均呈陡峭状。
脉搏能反映心血管系统多方面的状态,如心跳的频率和节律、心脏的收缩力、血管充盈度、动脉管壁的弹性等等。
所以脉搏的测定是一项重要的临床检查顶目。
中医更将扪脉作为诊治疾病的主要方法。
在中医现代化研究中,对脉搏的分析更为细致,可以分辨出迟脉、数脉、代脉、浮脉、弦脉、滑脉和涩脉等等。
其中有以频率之不同而区分的(如迟脉、数脉),有以节律区分的(如结脉、代脉),有以深浅和形态区分的(如弦脉、滑脉、涩脉)等。
这就要求在设计脉搏传感器时,要对其灵敏度、频响、拾取信号的方向等作认真的考虑。
二、系统设计光电转换器的设计:①原理:利用光电池的光生电流大小与被测光的照度成正比的特性,用光电池作为光电变换器件。
生物体组织对波长大于600nm 的红光和近红外光线吸收的较少,透过较多。
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。
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。
课程设计 光电脉搏检测电路设计报告
光电脉搏检测电路设计报告脉搏波的概述1.脉搏波的定义脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。
当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。
这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。
2.脉搏信息血液在人体内循环流动过程中, 经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。
脉搏波不仅受到心脏状况的影响, 同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。
所以脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息, 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。
3.脉搏测量的意义脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象, 包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。
人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。
人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。
通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息, 可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势, 如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变, 而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件, 脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现, 通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。
同时脉搏测量还为血压测量, 血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。
设计目的与意义❖目的应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息❖意义通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分诊断价值的信息, 为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号系统设计1.测量信号的特征❖人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。
脉搏传感器设计报告
为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力,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基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。
电子脉搏计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。
要求:(1)实现在1min内测量脉搏数;(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示;(3)测量误差小于±4次/min。
二、方案设计与论证1.设计框图方案一1)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。
可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,根据有源滤波的原理,在接至非门的输入与输出之间作为直流偏置电阻上并联一个电容。
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定时器组成的单稳态触发器进行1分钟的精确定时。
6)计数、译码、显示用来读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出来。
片CD4 0110有计数译码功能,数码管采用共阴数码管。
方案二与方案一相比,信号发生与采集、定时电路、计数译码显示电路不变。
其他有所改变。
2)放大电路用普通运放进行发大,为达到高输入阻抗的要求,采用同相比例放大。
3)低通滤波在运放的反馈电阻上并联一个电容,达到滤波的效果。
4)整形电路通过运放组成的单限比较器进行脉冲整形。
方案二的放大电路除了在阻抗匹配方面略显弱势之外,使用更为普遍,。
为了探索非门再放大方面的应用,选择了方案一。
三、单元电路设计与参数计算1.信号发生与采集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:led/' target='_blank'>光电类、压阻类和压电类。
基于STM32的脉搏心率检测仪的传感器模块设计与优化
基于STM32的脉搏心率检测仪的传感器模块设计与优化脉搏心率检测仪是一种常见的医疗设备,可用于实时监测人体的心率数据。
本文将基于STM32微控制器,对脉搏心率检测仪的传感器模块进行设计与优化。
主要包括硬件设计和软件开发两个方面。
一、硬件设计1. 传感器选择:为了准确测量脉搏心率,需要选择合适的传感器。
常见的脉搏心率传感器有光电传感器和压力传感器。
光电传感器适用于非接触式测量,可通过LED和光敏二极管来测量血液中的脉搏波形。
压力传感器通常用于接触式测量,通过感知来自脉搏的微弱脉动压力信号。
根据具体的需求,选择合适的传感器进行设计。
2. 传感器接口设计:将选择好的传感器与STM32微控制器连接。
可以通过模拟输入通道或者数字接口来连接传感器,需要根据传感器的输出信号进行合适的电路设计。
如果选择了光电传感器,可以使用OP放大器将传感器的输出信号放大到合适的范围。
如果选择了压力传感器,需要设计适当的滤波和放大电路。
输入通道的设计需要合理选择增益和滤波器参数,以确保获得准确的传感器数据。
3. 电源与噪声抑制:为保证传感器模块的稳定性和准确性,需要对电源进行良好的设计。
可以采用稳压电源以稳定供电,并使用滤波器来抑制电源噪声。
此外,传感器模块的输入信号也容易受到环境电磁干扰的影响,因此还需要添加适当的屏蔽和滤波电路,以减小外界干扰对传感器测量结果的影响。
二、软件开发1. 数据采集与处理:在STM32微控制器上,可以使用定时器和中断等功能进行数据采集和处理。
可以设置一个固定的时间间隔,通过采样传感器输出信号来获得脉搏波形数据,然后进行信号处理提取心率信息。
常用的信号处理方法包括滤波、峰值检测和心率计算等。
2. 数据显示与存储:设计一个用户友好的界面,可以使用LCD或者OLED显示屏显示脉搏波形和心率数值。
通过编写相应的驱动程序,将数据以可视化的方式呈现给用户。
此外,还可以添加存储功能,将测量的心率数据保存到SD卡或者闪存中,以便用户随时查看和分析。
压电传感器SC0073脉搏测量仪设计
民族学院机电信息工程学院自动化系单片机系统课程设计报告设计完成日期: 2012年 11月28日目录1任务分析和性能指标 (1)1.1任务分析 (1)1.2性能指标 (1)2总体方案设计 (2)2.1硬件方案 (2)2.1.1传感器 (2)2.1.2 信号处理 (2)2.1.3 单片机 (2)2.1.4 电源 (2)2.2软件方案 (3)3硬件设计与实现 (4)3.1前置放大电路 (4)3.2二阶有源滤波电路 (4)3.3波形整形电路 (5)3.4单片机接口电路 (6)4软件设计与实现 (7)4.1主程序 (7)5 调试及性能分析 (8)5.1调试分析 (8)总结 (9)参考文献 (10)附录1 元器件清单 (11)附录2 调试系统照片 (12)附录3源代码 (13)1任务分析和性能指标1.1任务分析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。
为了提高脉搏测量的精确与速度,多种脉搏测量仪被运用到医学上来,从而开辟了一条全新的医学诊断方法。
随着科学技术的发展,脉搏测量技术也越来越先进,对脉搏的测量精度也越来越高,国外先后研制了不同类型的脉搏测量仪,而其中关键是对脉搏传感器的研究。
动态微压传感器是一种高性能、低成本的压电式小型压力传感器,产品采用压电薄膜作为换能材料,动态压力信号通过薄膜变成电荷量,在经传感器部放大电路转换成电压输出。
该传感器具有灵敏度高,抗过载及冲击波能力强,抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点,广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。
但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
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为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力,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基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。
电子脉搏计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。
要求:
(1)实现在1min内测量脉搏数;
(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示;
(3)测量误差小于±4次/min。
二、方案设计与论证
1.设计框图
方案一
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。
可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,根据有源滤波的原理,在接至非门的输入与输出之间作为直流偏置电阻上并联一个电容。
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定时器组成的单稳态触发器进行1分钟的精确定时。
6)计数、译码、显示用来读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出来。
片CD4 0110有计数译码功能,数码管采用共阴数码管。
方案二
与方案一相比,信号发生与采集、定时电路、计数译码显示电路不变。
其他有所改变。
2)放大电路用普通运放进行发大,为达到高输入阻抗的要求,采用同相比例放大。
3)低通滤波在运放的反馈电阻上并联一个电容,达到滤波的效果。
4)整形电路通过运放组成的单限比较器进行脉冲整形。
方案二的放大电路除了在阻抗匹配方面略显弱势之外,使用更为普遍,。
为了探索非门再放大方面的应用,选择了方案一。
三、单元电路设计与参数计算
1.信号发生与采集
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:led/' target='_blank'>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,在电路调试部分可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.放大与滤波电路
非门电路在高低电平转换之间,即载止与饱和之间,有一过渡区,这一段过渡区就是放大区(线性区),利用这一区域,可将非门作放大器之用。
使用方法:将兆欧级电阻接至非门的输入与输出之间作为直流偏置电阻,这时,非门工作于放大区.就可作放大器用了。
一般情况下,一级放大倍数可达20多倍。
对脉搏信号进行采集的时候,空气中交流工频干扰最大,根据有源滤波的原理,在接至非门的输入与输出之间作为直流偏置电阻上并联一个电容。
依据公式1/2πRC<50HZ算出各参数。
3. 整形电路
由两个非门组成的施密特触发器,输入电压经电阻R4和R5分压后来控制非门的工作状态,要求R5>R4。
当输入电压上升到略大于正向阈值电压或下降到略小于负向阈值电压时,施密特触发器的状态才会迅速翻转,从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。
4.定时电路
本试验采用555单稳态定时电路,定时时间为60s。
工作原理大概如下:
将555定时器的2脚作为触发信号的输入端,同时将放电段DIS和阈值输入端TH相恋后和定是原件R、C相连,通过R接电源,通过C接地,便组成了单稳态触发器。
时间常数有t=1.1RC可以求得。
本次试验C7=47uF,R=1.16M,精确定时可调R8得到。
表1 CD4O110逻辑功能表
5.计数译码显示
本设计中采用CD40110作为计数器,因为它有译码功能,可与数码管直接连接。
因为脉搏测试器中需要上十位的数字。
因此,将两片CD40110直接按并行进位方式连接的百进制计数器。
R12、R15的TE(4脚)为低电平时,允许计数脉冲输人,当TE为高电平时,计数器被禁止,不能计数。
555集成定时器与C7、R7、R8、R9构成的定时电路,其输出端(3脚)接非门后与R12、R15的TE(4脚)相连接。
平时,555的输出为低电平,经非门后为高电平,使R12、R15计数禁止;当按下S1时,555的输出变为高电平(经非门后为低电平),C10经R7、R8、R9充电,定时开始。
与此同时,R12、R15允许计数脉冲进入,60秒后,555的输出又变为低电平,使计数器停止计数,此时,数码管显示的计数结果即为一分钟内脉搏跳动的次数。
C10、R10组成清零电路,用来保证在电源接通瞬间,R12、R15自动复位清零。
七段数码管与CD40110的连接方式如下:
6、电源电路
电源退耦电路,采用了大容量电解电容旁边并联一只小电容的电路结构,这样大容量电解电容肩负着低频交变信号的退耦,滤波,平滑之作用;而小容量电容则以自身固有之优势,消除电路网络中的中,高频寄生耦合。
在这些电路中的这一大一小的电容均称之为退耦电容。
所谓退耦,既防止前后电路网络电流大小变化时,在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。
换言之,退耦电路能够有效的消除电路网络之间的寄生耦合。
四、总原理及元器件清单电路工作
1、总电路图:
2、工作原理:
打上电源开关,电路各部分开始工作。
首先是压电陶瓷片采集人体的的脉搏信号,经放大和整形后,脉冲数进入计数器,经译码后显示,计数开始。
来一个脉冲计数器就加一。
按键按下,定时开始,60s后,定时器输出端电平翻转,计数器停止工作。
数码管显示出脉搏跳动的次数。
3、元器件清单
五、调试与分析
第一次调试:接通电源,数码管亮的段码有错。
原因:原理图中数码管管脚与CD40110
管教连接不匹配。
解决办法:重新画了一小块数码管段码转换电路。
电路图如下:
再将模拟脉搏信号从函数发生器发出,Vpp设置为5mv,计数器不工作,依次上调,直到V pp=5v,计数器开始工作。
原因:放大电路没有工作。
解决办法:不接信号源,测试CD40 69各管脚工作电压均为2.5,正常。
接通信号源,CD4069的1脚输入信号,2脚无信号输出。
在实验板上连接放大电路,改变非门的直流反馈电阻大小,3M、7M、10M均无反应。
上网查找相关资料,解释说非门的放大作用效果不容易出现,对信号、电阻要求的条件也较高。
最后,重新搭建运放放大电路。
第二次调试:接通电源,加上信号,Vpp设置为5mv,电路工作,开始计时。
调节滑动变阻器,以使电路精确定时。
最后发现,滑动变阻器调节为零,定时时间仍然超过60s。
原因:可能由于电路结构的影响,定时电阻并不符合公式t=1.1RC,稍显过大。
解决办法:将用做定时电阻的100K短接。
重新调节滑动变阻器,可达到60s精确定时。
六、实验结果
通过上述调试,电路能正常工作,但是接上压电陶瓷片采集人体的脉搏信号,结果仍不理想。
六、实验结果
左图为方案一整体电路PCB(包括电源退耦电路),右上图为数码管转换PCB,右下图为放大部分的PCB(包括电源退耦电路)。
七、结论与心得:
本次实验由我和队员共同完成,在这个过程中使我受益匪浅。
在确定各模块电路的过程中,不但训练了我们查找资料的能力,更是一次很好考验我们用所学的模拟电子技术基础和数字电子技术基础等相关知识来判断电路正确与否的机会。
通过此次课程设计的锻炼,自己的动手能力有了很大的提高,查找问题、解决问题的能力也有了相应的进步。
当然,这次试验也让我看到了我们的很多缺陷。
首先就是在画原理图的时候没有看清数码管的管脚,以致出现乱码的情况。
还有就是在确定方案之前,没有在实验板上认真搭建电路,事前摸清放大模块的工作情况。
由于这两次较大的失误使整个设计与制作过程耗时耗力耗材超过预算。
总的来说,本次设计有苦也有甜。
设计思路是最重要的,只要你的设计思路是成功的,那你的设计已经成功了一半,因此我们应该在设计前做好充分的准备。
同时熟练地掌握课本上的知识,这对试验中出现的问题进行分析解决也是相当重要的。
这次设计留给我们印象最深的是要设计一个成功的电路,必须要有耐心,更要有坚持的毅力。