数显式脉搏测试仪课程设计与制作
脉搏测试仪的设计制作与测试
脉搏测试仪的设计制作与测试（朱开明.电子技术实训指导.清华大学出版社.2005.11 p169～171）1．设计要求检测人体脉搏，并用数字显示。
可用于医用或运动中检查每分钟脉搏跳动次数。
2．设计分析①脉搏探测器，将脉搏跳动信号转换为电信号。
②对检测的脉搏跳动信号进行放大和整形。
③对脉搏信号进行计数和显示。
框图如图1所示。
图1 脉搏测试仪框图3．电路设计①为了使用方便，选用压电陶瓷片作脉搏探测器。
压电陶瓷也是一种人工合成的压电材料。
当受到外界压力时，两面会产生电荷，电荷量与压力成正比，这种现象称为压电效应。
选用直径约为20～30mm的圆片形压电陶瓷片，如HTD-27。
②脉冲整形放大电路，主要是用来放大由压电片转换而来的电信号，并将其整形为脉冲信号。
电路直接用CC4011实现。
③为使设计电路简单，这里选用CC4553作计数器，外形和引脚如图2所示。
CC4553是三位BCD码计数器，Q3、Q2、Q1、Q0为BCD码输出端，在内部分时电路控制下，三位BCD码分时从Q3、Q2、Q1、Q0端输出。
当百位BCD码输出时，＝0；当十位BCD码输出时，=0；个位输出时，=0。
所以常用、、作显示器控制端，分别实现三位数字显示。
DIS端为门脉冲控制端，这里用60s延时门脉冲输人，检测一分钟的心跳次数。
MR为清零端，MR＝1时清零。
图2 CC4553引脚图选用CC4511作译码显示CC4511集七段锁存／译码／驱动为一体。
配合CC4553使整个电路所用元件少。
60s门脉冲电路可用前面介绍过的秒脉冲发生器，计数60s得到门脉冲。
这里为使电路简单，将振荡频率降低，振荡器振荡周期约为T＝60/ (2.2RC213）=0.00333s。
f≈1/T=300Hz，C选0. 33μF，R约为l0kΩ，由CC4060计数分频电路直接得到计数60s关闭脉冲。
为使、、的输出驱动显示器，用三个输出信号推动晶体管，再驱动数码显示器。
晶体管可选用能驱数码管七段发光电流即可，这里选用9015，I CM＝100mA，P CM＝450mW。
数字脉搏测试仪毕业设计
摘要脉搏是一项重要生理参数。
目前，测试脉搏的设备已从传统的数字电路向以微控制器为核心的方向发展。
本文的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。
本题目主要设计一个由传感器、计数器、译码器和时基信号发生器等部分组成的数字脉搏测试电路。
能测量人在一分钟内的脉搏数，并以数字显示，能判断心率不齐且进行告警显示。
整个系统耗电低，体积小，具有便携性与精确性。
关键词：脉搏；计数器；译码器AbstractPulse is an important physiological parameter.At present, the test pulse equipment from the traditional digital circuit to the microcontroller as the core direction.The focus of this paper is that required to achieve a simple and accurate measurement.This topic mainly consists of sensor, counter, decoder and a time base signal generator and other components of the digital pulse testing circuit.Can be measured in one minute with the pulse number, and a digital display, can judge the heart rate and alarm display.The whole system of low power consumption, small volume, portable and precise.Key words: pulse; counter; decoder;目录摘要 (1)第一章引言 (4)第二章设计方案 (6)一设计要求及技术指标 (6)二原理方框图 (6)第三章单元电路的设计 (8)一信号检测放大与整形电路 (8)芯片CD4011 (8)二计数，译码，显示电路 (9)CD4511 (9)CD4553 （带扫描输出的三位十进制计数器） (10)三计时电路 (14)CD4060 (14)第四章总原理图及原理综述 (15)总体调试 (16)设计心得与体会 (17)参考文献： (19)致谢 (20)第一章引言在传统中医学的诊断中，“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。
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。
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。
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。
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。
课程设计--数字电子脉搏计
数字电子脉搏计一.设计任务要求设计一个电子脉搏计，要求：实现在15s 内测量１min 的脉搏数，并且显示其数字。
正常人脉搏数60～80次／min ，婴儿为90～100次／min,老人为100～150次/min 。
1.实现在15秒内测量1 min 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 。
二．总体框图图1总体框图方案设计：此方案采用脉搏传感器，74LS160计数器，集成运放放大电路，555构成的多谐振荡器，异或门组成的4倍频电路等电路。
脉搏传感器的作用是计时器信号发生放大整形电路四倍频器倒数计时555计时器计数器将脉搏信号转换为响应的电脉冲信号。
由一个运放器和三个电阻就组成了符合要求的放大电路。
倍频电路要对脉搏进行调频，如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。
555定时器是为了试验在规定时间内完成任务。
本设计中采用简单的74LS160作为计数器，因为它是十进制计数器无需改装，直接使用。
因为脉搏测试器中需要上百位的数字。
因此，将三片74LS160直接按并行进位方式连接即的千进制计数器。
三、元器件清单本实验采用数电中常见的器件，这样我们就可以熟练地使用而且可以降低该电路的故障率。
以下为本实验所使用的器件。
表一元器件清单1、异或门：当两个输入一致时，输出为0，输入相异时，输出为1。
异或门的原序号名称型号数量备注1 555定时器CB555 12 七段译码器DCD_HEX 63 十进制上升沿计数器74LS160D 64 与门74LS08 3 两输入5 与非门74LS08 2 两输入6 非门7400N 1 两输入7 同或门CD4077 1 两输入8 电阻ROHM 4 10KΩ9 电阻ROHM 1 9.1KΩ10 电阻ROHM 1 100KΩ11 电阻ROHM 1 5.1KΩ12 电容16CE470AX 1 0.01μF13 电容16CE470AX 1 0.1μF14 电容16CE470AX 1 3.8μF15 电容16CE470AX 1 33μF16 异或门4070BD 4 两输入17 单刀双掷开关 118 交流信号发生器 1 5000Hz，5V理图与真值表如图2-1所示图2-1异或门的逻辑符号与真值表２． 2输入与门如图2-2所示，A、B为与门的输入端，Y为与门的输出端。
数显式脉搏测试仪
****年夜学之欧侯瑞魂创作电子课程设计———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的....................................................... .. (3)二设计引言以及设计概述 (3)1引言 2概述 3目的 4意义 5要求 6内容 7要解决的主要问题三设计方案的论证（理论依据和多种方案的分析比力） (4)四设计画出总的原理框图, 简述工作原理 (7)五设计各单位模块, 论述工作原理 (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 (8)2 放年夜与整形 (9)3 倍频电路 (1)4 按时电路 (1)5 计数译码显示 (12)六调试各单位模块（调试原理和调试方法） (15)1放年夜电路测试 (15)2倍频电路测试 (16) (17)4.电路整体性能测试 (18)七绘制总原理图, 详细论述工作原理 (18)八心得体会 (22)九参考文献 (22)一、实习设计目的实习是对学生运用所学专业理论知识和实践把持技能的一次检验, 使学生获得一次全面、系统的实践训练, 以巩固所学的理论知识, 加强实际把持、自力工作和解决实际问题的能力.同时, 培养严谨求实、团结协作、享乐耐劳、遵守纪律的良好作风, 通过设计实习可到达以下目的：（1）加深对所学理论知识的理解, 更熟练掌握基本理论, 且将理论与实际相结合.（2）学会基本的设计方法, 能灵活运用所学理论知识进行设计, 为今后的结业设计打下良好的基础.（3）对所设计的电路进行实际电路验证, 学会基本的调试电路的方法,二设计引言以及设计概述（1）引言人体脉搏计的设计是基于传感器, 放年夜电路, 显示电路等基础电路的基础上, 实现对人体脉搏的精确丈量.其设计初志是适用于各年龄阶段的人群, 方便快捷的丈量脉搏次数, 并用十进制数显示出来.具体的各部份电路接下来将介绍.随着时代的发展, 人类进入了信息化电子时代, 传感器技术作为现代技术的主要内容将有较年夜的发展.信息技术包括技术、通信技术和传感器技术.现代人类社会已经进入信息时代, 因而信息技术对社会发展, 科学进步将起到决定性作用.现代信息技术的基础是信息收集、信息传输与信息处置, 他们就是传感器技术、通信技术和计算机技术.传统的脉搏丈量用手工丈量, 通常将指尖轻压动脉向较坚实的面, 以使脉搏的感觉传到指尖, 如果将动脉压上软的组织, 则脉动波会被吸收或抵消, 使指尖不容易触觉脉动；指尖压在动脉上的力量要适中, 用力太重将阻断血流, 反而无脉搏发生.这种手工方法虽然简单易行, 但容易发生误差, 特别是临床住院病人惯例的监测上, 这种手工测脉搏的方法不单影响工作效率, 而且不能连续监测, 无法实时观察.我们设计的数字脉搏计是一种自动丈量人体脉搏的仪器, 能直观地显示人体每分钟脉搏数, 可连续、静态监量, 价格廉价, 适于普及推广.本此课设设计了一款基于压电传感器的电子脉搏计, 实现在30s内丈量人的脉搏跳动次数, 而且将脉搏次数显示出来.该传感器可与电子电路相结合, 将脉搏信号转化为模拟电信号, 并利用滤波技术等信号处置方法准确的丈量人体微弱的脉搏信号, 而且可以进一步实现显示记录功能.（2）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丈量监控已成为肯定的趋势.随着电子科技的不竭发展, 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, 招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布, 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, 而心率的丈量是一种评价人生理状况很好的方法.心率和脉搏在身体正常的时候是相等的.在房颤等心脏疾病的时候可呈现不等.因此心率丈量问题可以转化为脉搏的丈量, 而脉搏的丈量更容易实现特点.在实际应用中获得广泛应用.脉搏计在实际应用中非常广泛, 他是用来丈量一个人的心脏跳动次数的电子仪器, 也是心电图的主要组成部份, 用来丈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.通过使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求设计满足要求的各种电路图, 解决生活中的实际问题, 将所学的知识应用于实践.（3）实习目的加深对所学理论知识的理解, 更熟练掌握基本理论, 且将理论与实际相结合.学会基本的设计方法, 能灵活运用所学理论知识进行设计, 为今后的结业设计打下良好的基础.对所设计的电路进行实际电路验证, 学会基本的调试电路的方法和熟悉焊接技术.熟悉脉搏计电路的组成, 工作原理和设计方法.掌握多谐振荡器、倍频器、计数器、译码器等工作的原理和使用方法等的特点、用途以及主要参数的计算方法.熟悉集成电路芯片74LS00、74LS160、晶闸管、有源滤波等电路的特点以及主要参数的选择方法.（4）意义培养理论联系实际的正确设计思想, 训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力.培养学生的立异能力.（5）要求最终的电路要能够实现在15s内丈量人体1min的脉搏振动的次数, 而且将振动的次数通过显示器显示出来.一般来说, 正凡人的脉搏振动的次数为60~80次/min, 婴儿为90~100次/min, 老人为100~150次/min.（6）内容人体脉搏计的设计是基于传感器、放年夜电路、显示电路等基础电路的基础上实现对人体脉搏的精确丈量.其设计初志是适用于各年龄阶段的人群, 方便快捷的丈量脉搏次数, 并用十进制数显示出来.（7）要解决的主要问题主要解决传感器、放年夜与整形、倍频电路、按时电路、计数译码显示这五个单位模块的设计和连接, 最终实现要求设计的功能.三设计方案的论证（理论依据, 多种方案的分析比力）方案一：（1）传感器是将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号.（2）放年夜整形电路把传感器的微弱电流, 微弱电压放年夜, 整形出去杂散信号.（3）倍频器是将整形后所获得的脉冲信号的频率提高.如将15s 内传感器所获得的信号频率4倍频, 即可获得对应一分钟的脉冲数, 从而缩短丈量时间.（4）控制电路用555保证基准时间控制, 4倍频后的脉冲信号送计数、显示电路中.（5）计数、译码、显示电路用来读出脉搏数, 以十进制数的形式由数码管显示出来.上述丈量过程中, 由于对脉冲进行了4倍频, 计数时间也相应地缩短了4倍15S, 而数码管显示的数字却是1min的脉搏跳动次数.用这种方案丈量的误差为±4次／min, 丈量时间越短, 误差也就越年夜.电路原理框图如图1所示：图1 方案一脉搏计原理框图此方案采纳脉搏传感器, 74LS160计数器集成运放放年夜电路, 555构成的单稳态触发器, D触发器组成的4倍频电路等电路.脉搏传感器作用将脉搏信号转换为响应的电脉搏冲信号.放年夜电路多种多样, 本次试验采纳比力简单, 廉价的运放电路.由一个运放器和三个电阻就组成了.放年夜倍数可调.倍频电路对脉搏进行调频, 如将15S内传感器所获得信号频率4倍频即可获得对应一分钟的脉冲数, 从而缩短丈量时间.555按时器是为了实验在规按时间内完成.本设计采纳简单的74LS160作为计数器, 因为它是十进制计数器, 无需改装, 直接使用.因为脉搏丈量器所需的上百位的数字.因此将三片74LS160直接进行进位方式连接, 即得千进制计数器.结合以上各部份电路内容及设计要求分析, 以控制电路为枢纽, 将经传感器、放年夜整形电路、倍频电路的脉搏信号和时间信号通过控制电路实现对计数器的控制, 使其能够准确的显示脉搏数.根据此框图, 各部份电路有如下几种设计方案：放年夜电路可以在同相放年夜器和反相放年夜器之间选择, 二者几乎没有区别, 在此选择使用反相比力器, 整形电路可以用555构成的施密特触发器或者由运放组成的迟滞电压比力器, 考虑到运放的使用较555简双方便, 选择用运放构成迟滞比力器, 倍频电路的形式很多, 可以用锁相倍频器或者异或门倍频器等, 由于锁相倍频器电路比力复杂, 本钱比力高, 所以这里采纳了能满足设计要求的D触发器组成的4倍频电路.基准时间发生电路的设计方案也较多, 可以选择石英晶体振荡电路、555按时器构成的单稳态触发器, 因为石英晶体振荡电路还需要接入4060集成芯片, 使用比555复杂, 所以选择555发生基准时间, 计数译码显示电路的计数器设计有较多方案, 可以选择160、161、279等芯片均可以设置为10进制来满足要求, 在此选择使用普遍, 较熟悉的160作为计数器电路.方案二丈量脉搏跳动固定次数（比如5次, 10次）所需的时间, 然后转换为每分钟的脉搏数.电路原理图如图2所示.自动停止对脉搏的计数以获得准确的脉搏数.下次工作时通过按钮来清零, 重新显示脉搏数.其工作原理简介：电路连接好以后, 通过红外光照射人的手指的血脉流动情况, 将脉搏信号转换成电平信号, 由三极管接受之后经过放年夜电路将信号放年夜10倍, 流入整形电路成为规则的矩形波, 再由倍频电路对此信号进行二倍变频.与此同时, 基准时间电路由单稳态555发生一个周期为15秒的信号. 整个电路的核心部份控制电路的工作, 按下开关, 输出为低电平, 对计数器和D触发器进行清零, 输出高电平.计数器的脉冲信号由锁存器输出信号、时间基准电路的输出信号、倍频电路信号通过三输入与非门发生. 由三输入与非门的输出信号作为计数器的时钟信号, 驱动计数器计数.计数器是由16进制的74LS160的10进制计数器, 三个计数器从左至右分别为百位、十位、个位.十位的计数受各位的影响, 只有当个位计数到9后十位的使能端信号才有效.十位开始计数, 百位的计数原理同十位.74LS160计数器集成运放放年夜电路, 555构成的单稳态触发器, D触发器组成的4倍频电路等电路.脉搏传感器作用将脉搏信号转换为响应的电脉搏冲信号.放年夜电路多种多样, 本次试验采纳比力简单, 廉价的运放电路.由一个运放器和三个电阻就组成了.放年夜倍数可调.倍频电路对脉搏进行调频, 如将15S内传感器所获得信号频率4倍频即可获得对应一分钟的脉冲数, 从而缩短丈量时间.555按时器是为了实验在规按时间内完成.本设计采纳简单的74LS160作为计数器, 因为它是十进制计数器, 无需改装, 直接使用.因为脉搏丈量器所需的上百位的数字.因此将三片74LS160直接进行进位方式连接, 即得千进制计数器.结合以上各部份电路内容及设计要求分析, 以控制电路为枢纽, 将经传感器、放年夜整形电路、倍频电路的脉搏信号和时间信号通过控制电路实现对计数器的控制, 使其能够准确的显示脉搏数.（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份, 其性能的好坏直接影响到后置电路的处置和结果的显示.目前典范的脉搏传感器有以下三种：光电类、压阻类和压电类.传感器采纳了红外光电转换器, 作用是通过红外光照射人的手指的血脉流动情况, 评脉搏跳动转换为电信号.传感器信号调节, 该部份结构简单R1和R2的值分别选取510Ω和10KΩ, 电源采纳5V供电, 红外线发光管采纳TLN104接收三极管采纳TLP104.本次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.其原理电路如图3：图3 红外光电传感器(2)放年夜与整形由于传感器输出电阻比力高, 本次课程设计中的放年夜电路采纳了同相放年夜器, 如图所示, 运放采纳了OP07, 电源电压采纳正负5V, 放年夜电路放年夜倍数为20倍左右.整形电路在这里采纳了最为简单的与非门电路.电路如图4所示.图4 放年夜与整形电路NE5532AI的功能介绍：1、等效输入噪声电压5纳伏/Hz的典范值在1kHz2、单位增益带宽, 典范值为10MHz3、高直流电压增益, 典范值为100V/mV4、峰峰值输出电压摆幅为32V典范的电压CC+=+18V和R L=600Ω5、高转换率, 典范值为9V/us6、宽电源电压范围, +3V到+20VNE5532AI管脚接线图（3）倍频电路该电路的作用是对放年夜整形后的脉搏信号进行4倍频, 以便在15s内测出1min内的人体脉搏跳动次数, 从而缩短丈量时间, 以提高诊断效率.倍频电路的形式很多, 如锁相倍频器、异或门倍频器等, 由于锁相倍频器电路比力复杂, 本钱比力高, 所以这里采纳了能满足设计要求的D触发器组成的4倍频电路.电路如图5所示.图5 倍频电路（4）按时电路555按时器是为了试验在15s内完成任务, 使单稳态的时间长度为15s.所以按时时间为15s.本试验采纳555单稳态按时电路.工作原理年夜概如下：开关翻开, RST、VCC、1端都为高电平, 此时比力器1、2都输出高电平, 输出端输出为低电平. 触发时：开关翻开, RST、VCC、1端都为高电平, 此时比力器1、2都输出高电平, 输出端输出为低电平. 触发时：触发信号加在触发端, 比力器2输出低电平, 锁存器置1, 输出端输出高电平.电源通过电阻R6向电容C2充电, 暂稳态开始.经过一个小的延迟时间, 触发信号消失, 触发端为高电平. 暂稳态结束时：随着电容的充电, 那时间到达15s的时候, 电容两端电压为2/3VCC,THR和THI为1/3VCC, 此时输出酿成低电平.时间常数有t=1.1RC可以求得.取C5=10nF, C2=4.7uF, R6=MΩ.图6 按时电路图7 555内部原理图和逻辑图（5）计数译码显示这部份电路主要要完成对方波脉冲计数, 将计数结果译码显示出来的功能.对这部份电路, 有很多方案都可以实现这个功能, 而且电路都很相似, 对计数器, 选择曾在这个学期做过的电子技术实验中屡次用到的十进制计数器74LS160.电路如图8所示.图8 计数与显示芯片使用说明：74LS160逻辑功能测试74LS160是中规模集成同步十进制加法计数器, 具有异步清零和同步预置数的功能.使用74LS160通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器.其引脚图见图9.先对74LS160的基本功能进行测试, 并将计数器的工作状态填入表9中.①异步清零：当DR ＝0时, Q 0＝Q 1＝Q 2＝Q 3＝0.②同步预置：当LD ＝0时, 在时钟脉冲CP 上升沿作用下, Q＝D 0, Q 1＝D 1, Q 2＝D 2, Q 3＝D 3.③锁存：当使能端0EP ET ＝时, 计数器禁止计数, 为锁存状态.④计数：当使能端EP ＝ET ＝1时, 为计数状态. 表9 74LS160的逻辑功能表时钟CP 异步清除DR 同步置数LDEP ET 工 作 状 态 × 0 × × × 清零 ↑ 1 0 × × 预置数 × 1 1 0 1 坚持× 1 1 × 0 坚持（但C=0)↑111 1送数五、性能的测试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.如图10所示.图10 函数信号发生器1.放年夜电路测试在本次课程设计中, 由于传感器电阻年夜, 所以需要放年夜电路, 放年夜电路的电路图为图11所示, 波形图如图12所示 图9 74LS160引脚图图11 放年夜电路图 12 放年夜前与放年夜后的波形比较（A通道为信号源波形,B通道为放年夜后波形）（2）倍频电路测试四倍频电路：原理图如图13所示, 其工作原理为：当a点为低电平稳按时, b点为0.a=b,c=0.当a由低变高时, 第一个异或输出为高.给电容充电, b点电压逐渐升高, 当电压到达异或门的阈值电压2V时, c点为低.高电平时间由R1, C1的值共同确定.当a点由高到低时, b点电压不变, 且电容开始放电, 此时, a=!b, c点电位为高, 直到电容放电致电压小于2V, c点跳酿成低.整个过程组成一个二倍频电路, 两个二倍频电路构成一个四倍频电路.输入与输出波形如图14所示.输入脉搏信号用250HZ的矩形波, T=4ms.前级二倍频电路的高电平应为2ms.经计算得：T W×7K×=1.96ms.为使上升沿分布均匀, 二级倍频电路的高电平应小于1/2T W.且如果电容过年夜, 则波形可能呈现丢步现象.故我们只需要分布均匀的上升沿即可.所以：T W2×1K×.图13 倍频电路图144倍频波形（A通道为频率放年夜4倍后波形, B通道为信号源波形）（3）按时电路测试本次课题中, 要求用15秒测出1min的人体脉搏, 所以用555按时器使输出端在15秒以内为高电平, 15秒之后为低电平.电路如图15所示, 波形如图16所示.图15 555按时器部份电路图16 555按时输出波形（4）电路整体性能测试在本次课程设计中当加入一个1Hz, 10V的信号源时, 在15秒时脉搏计上的示数为60, 在题目要求的误差范围内图17 加入1hz信号源时15秒所测出的脉搏数其他丈量值如表一所示六、结论本次课程设计基本实现了课题的要求, 将脉搏跳动信号转换为对应的电脉冲信号, 放年夜整形后进行四倍频, 并在15s（基准时间）内对此信号计数, 便获得了1min脉搏数.七、性价比555集成芯片, 74LS160, NE5532AI, 7400,74LS86以及数码管都是在市场上的销售价格都比力廉价, 可以买到, 而且经常使用的芯片, 在一定条件上可以取代市场上销售昂贵的脉搏计.此脉搏计, 制作简单, 方便, 本钱昂贵, 性价比良好.八、实训心得体会经过为期两周的数字电子技术综合课程设计实习, 我学到了很多工具, 这一课程设计使我们对课堂上所学的理论知识有了进一步的认识, 并增强了我对数字电子技术这门课程的兴趣, 我对实验要求有新的提高, 增强我对焊接的严谨性, 入手能力也有一定的提高, 对电路板布线也知道了一些注意事项.经过实训进一步加深对逻辑电路和一些经常使用IC如74LS160、7400、555等应用的熟悉和掌握.另外, 我也发现自己对数电知识和电子设计软件掌握得不够, 其次在此次设计过程中由于我们频繁的使用Multisim10这个仿真软件, 因此我也进一步熟悉了此软件的使用, 同时使用电脑对绘图把持上有了进一步提高.我首先应选出一个比力该兴趣的课题, 然后根据设计题目的技术指标或电路所实现的功能, 对各单位模块进行设计, 在设计过程中遇到了一些问题, 使得我查找各种相关资料, 在增长知识的同时增强解决问题和入手的能力, 熬炼我做事细心、用心、耐心的能力.这一课程设计, 使我向更高的精神和知识条理迈向一年夜步.在以后的学习生活中, 我会努力学习, 培养自己自力思考的能力, 积极介入多种设计活动, 培养自己的综合能力, 从而使得自己成为一个有综合能力的人才而更加适应社会.最后将各单位模块进行总体设计并画出原理框图.最后我们用仿真软件对我们所设计的电路进行了仿真, 经过我们不竭地调试才到达我们实际的要求.通过这次实践, 使我对笼统的理论有了具体的认识.也使对我专业知识和专业基础知识做了一次实际检验和巩固, 这次课程设计使我理解了理论与实际相结合是很重要的, 只有理论知识是远远不够的, 只有把所学的理论知识与实践相结合起来, 从理论中得出结论, 才华真正为社会服务, 从而提高自己的实际入手能力和自力思考的能力.通过实训明白数字电路的装置, 焊接过程是一个考验人耐心的过程, 对电路的装置、焊接、分析.调试要一步一步的来, 不能急躁, 在测试问题时对电路原理的理解显得尤为重要,只有明白原理才华很好的排除故障,固然, 完成此次电路制作与老师的辛勤指导也是有很年夜关系的, 很感谢老师每天指导我们完成这次实训, 总之这次的实训是一次很好的理论结合实际的熬炼, 从中受益匪浅.九、参考文献[1]夏路易基础.[M]北京：科学出书社, 2012年[2]毕满清主编.电力技术实验与课程设计.[M]北京：机械工业出书社, 2005年附录I 总电路图附录II 元器件清单。
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。
脉搏心率测试仪测试与制作报告
五邑大学电子系统课程设计题目：脉搏心率测试仪测试与制作院系信息工程学院专业电子信息工程学号学生姓名指导教师陈鹏讲师报告日期2013年1月脉搏心率测试仪测试与制作引言脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。
本系统是采用STC89C52单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。
采用红外发射管和接收管对人体的脉搏心率进行数据采集，得到的信号滤波放大整形后送入STC89C52单片机进行采集和处理。
单片机将采集到的脉搏心率在液晶LCD1602上实时显示出来。
本文将首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节，最后列出完善的计算和处理方式与结果。
1.设计解析与设计方案介绍平均心率值是指一分钟内心脏实际跳动的次数，本心率测量仪是测试平均心率值，测量方法主要有两种: 一种是心电测量. 即根据心电图上相邻二次波形之间的间隔时间来计算心率值; 另一种是脉搏测量。
通常心脏的跳动与脉搏的跳动是同步的, 因此只需测出脉搏跳动次数就可以知道心率值测量脉搏是通过记录处理脉搏传感器发出的指脉电信号来实现的。
本方案选择的比较简单直接的脉搏测量方式。
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。
近年来, 光电检测技术在临床医学应用中发展很快, 这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰, 具有很高的绝缘性, 且可非侵入地检测病人各种症状信息。
本系统设计了指套式的透射型光电传感器, 实现了光电隔离,减少了对后级模拟电路的干扰。
采用指套式的透射型光电传感器模块对人体实行心率数据采集，采集所得信号通过放大电路模块实行电信号放大，然后信号通过滤波电路模块进行滤波（特别滤除50Hz市电干扰），再通过整形稳压电路进行整形后，得到幅值在0~5v的正弦信号，再最后将信号通过斯密特比较器NE555形成矩形波并送入单片机控制显示电路模块实现平均心率结果显示。
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。
数字式正脉搏计设计与制作
《数字电子技术》课程设计报告课题：数字式正脉搏计设计与制作班级电气3091 学号 3092110132学生姓名朱彤专业电气工程及其自动化系别电子与电气工程学院指导教师电子技术课程设计指导小组淮阴工学院电子与电气工程学院2011年12月1、设计目的：a) 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
b) 学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。
c) 进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。
d) 培养学生的创新能力。
2、设计要求：1主要单元电路和元器件参数计算、选择；2画出总体电路图；3安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。
焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。
4调试电路5电路性能指标测试要求：实现在15S内测量1min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。
3、总体设计：4、3·1数字脉搏测试仪原理方框图上图即为数字式脉搏计的总体设计框图。
该数字式脉搏计由以下几部分组成：1）脉冲产生电路 2）放大整形电路 3）计数电路4）定时电路 5）译码显示电路3·2电路组成及工作原理数字式脉搏计设计的思路是：先由压电陶瓷片YD将拾取的脉搏跳动信号转换成电信号，经LM324放大整形后，送到由CD4553和CD4511组成的计数显示电路。
CD4553内部输入端设置了脉冲整形电路，所以对脉冲无甚特殊要求。
它只有一组BCD 码输出，但通过内部分时控制可形成三位十进制数字显示。
CD4511是译码器，其输出驱动三位LED共阴数码管。
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。
数字脉搏测试仪的设计与实现_毕业设计论文
毕业设计论文数字脉搏测试仪的设计与实现目录目录 (I)摘要 ................................................................................................................ III I ABSTRACT...................................................................................... I错误!未定义书签。
1绪论 (4)1.1脉搏测量的概况及意义 (4)1.2本文研究的主要内容 (5)2系统总体设计方案 (3)2.1 硬件设计方案选择 (3)2.1.1 脉搏传感器的选择 (3)2.1.2 单片机的选择 (5)2.2 软件设计方案 (6)3系统硬件电路设计 (8)3.1脉搏信号放大电路设计 (8)3.2A/D转换电路设计 (8)3.3 单片机最小系统的设计 (16)3.4显示电路设计 (17)3.5 报警电路设计 (11)4系统软件设计 (18)4.1脉搏频率测量原理 (19)4.2 系统主程序的设计 (21)4.3 系统子程序的设计 (21)4.3.1 显示子程序的设计 (21)4.3.2 报警子程序的设计 (21)5仿真与调试 (26)5.1 Protues简介 (26)5.2 仿真结果 (27)5.3 系统调试 (28)结束语 (30)致谢 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献.. (32)附录 (33)附录一：硬件电路原理图 (33)附录二：数字脉搏测试仪PCB图 (30)附录三：数字脉搏测试仪设计的源程序................................................ 错误!未定义书签。
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数显式脉搏测试仪课程设计与制作专业:电子信息工程学号：200602004025 姓名：谢业辉一、课程设计的目的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、设计要求及技术指标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）。
要求：1、实现在30~60内秒测量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，小孩为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。
4、要求完成的任务：设计电路，在时间允许的情况下要安装测试，分析实验结果，写出设计说明书。
三、总体设计方案脉搏计的上述功能要求，可采用两个不同的方案来实现：1 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。
2 测量脉搏跳动固定次数所需的时间，然后换算为每分钟的脉搏数。
这两种方案比较起来，第一种比较直观，所需要的电路结构更简单些；第二种方法的测量误差比较小，但实现起来电路要复杂些。
为了使脉搏计轻巧而便宜，通常采用第一种方案。
以下进行的设计就基于第一方案。
四、搏计组成方框图方框图中各部分的作用是：（1）传感器：将脉搏转换为相应的电脉冲信号；（2）放大电路：对微小电脉冲信号进行放大；（3）记时基产生电路：产生固定时间的控制信号，作为计数器的门控信号，使计数器只有在此期间才进行记数。
（4）计数，译码，显示电路。
在门控信号作用期间，对电脉冲信号进行计数，并经显示译码器译码，再由数码管显示其数值。
（5）心率监测电路40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。
图1555 无稳电路无稳电路有2 个暂稳态，它不需要外触发就能自动从一种暂稳态翻转到另一种暂稳态，它的输出是一串矩形脉冲，所以它又称为自激多谐振荡器或脉冲振荡器。
555 的无稳电路有多种，这里介绍常用的3 种。
（1 ）直接反馈型555 无稳利用555 施密特触发器的回滞特性，在它的输入端接电容C ，再在输出V 0 与输入之间接一个反馈电阻R f ，就能组成直接反馈型多谐振荡器，见图7 （ a ）。
用等效触发器替代555 电路后可画成图7 （ b ）。
现在来看看它的振荡工作原理：图7在刚接通电源时，C 上电压为零，输出V 0 =1 。
通电后电源经内部电阻、V 0 端、R f 向C 充电，当 C 上电压升到＞2 /3 V DD 时，触发器翻转V 0 =0 ，于是C 上电荷通过R f 和V 0 放电入地。
当C 上电压降到＜1 /3 V DD 时，触发器又翻转成V 0 =1 。
电源又向C 充电，不断重复上述过程。
由于施密特触发器有 2 个不同的阀值电压，因此C 就在这 2 个阀值电压之间交替地充电和放电，输出得到的是一串连续的矩形脉冲，见图7 （c ）。
脉冲频率约为f=0.722 ／R f C 。
（2 ）间接反馈型无稳另一路多谐振荡器是把反馈电阻接在放电端和电源上，如图8 （ a ），这样做使振荡电路和输出电路分开，可以使负载能力加大，频率更稳定。
这是目前使用最多的555 振荡电路。
这个电路在刚通电时，V 0 =1 ，DIS 端开路，C 的充电路径是：电源→R A →DIS→R B →C ，当C 上电压上升到＞2 /3 V DD 时，V 0 =1 ，DIS 端接地，C 放电，C 放电的路径是：C→R B →DIS→ 地。
可以看到充电和放电时间常数不等，输出不是方波。
t 1 =0.693 （R A ＋B B ）C 、t 2 =0.693R B C ，脉冲频率f=1.443 ／（R A ＋2R ）C（3 ）555 方波振荡电路要想得到方波输出，可以用图9 的电路。
它是在图8 的电路基础上在R B 两端并联一个二极管VD 组成的。
当R A =R B 时，C 的充放电时间常数相等，输出就得到方波。
方波的频率为f=0.722 ／R A C （R A =R B ）在这个电路的基础上，在R A 和R B 回路内增加电位器以及采用串联或并联二极管的方法可以得到占空比可调的脉冲振荡电路。
555 脉冲振荡电路常被用作交流信号源，它的振荡频率范围大致在零点几赫到几兆赫之间。
因为电路简单可靠，所以使用极广。
只要按上述步骤细心分析核对，一定能很快地识别555 电路的类别和了解它的工作原理。
下面的问题就比较好办了，例如定时时间、振荡频率等都可以按给出的公式进行估算。
CD4011用门电路组成的多谐振荡器(包括由反相器、与非门和或非门)在各种电子电路中几乎都能见到，它们最主要的用途是用来作时钟脉冲发生器，用来驱动计数器或脉冲分配器，使电路的各组成部分能够按照所设定的工作程序有条不紊地工作。
用与非门和或非门组成的多谐振荡器如图所示。
CD4011是四-2输入与非门集成电路。
逻辑电路的输入端呈现高输入阻抗特性，门电路本身对于超过【阈值】的输入信号具有类似极大放大倍数的【限幅放大器】，输入端在【悬空】状态下很容易接收附近的电磁干扰，这个干扰被放大并造成输出端无规律地【翻转】。
CD4011管脚图及外形：六、硬件电路设计1数电路的选型及外围电路设计选用cd40110及对其介绍：CD40110能完成十进制的加法、减法、进位、借位等计数功能，并能直接驱动小型七段LED 数码管，其逻辑功能见表1，其引脚排列如图1（a）所示。
40110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。
由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。
40110的进位输出CO和借位输出BO一般为高电平，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40110的CPU和CPD端，就可组成多位计数器。
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 计数允许端；/LE 锁存器预置端推荐工作条件：电源电压范围…………3V～18V ；输入电压范围…………0V～VDD工作温度范围：M类：－55℃～125℃；E类.－40℃～85℃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－65℃～150℃R（5脚）为清零端，R＝1时，计数器异步清零。
CP为时钟端，CPu（9脚）为加法计数时钟，CPD（7脚）为减法计数时钟。
Qco（10脚）加计数进位输出，QBO（11脚）减计数借位输出。
TB（4脚）为触发器使能端，TE＝0时，计数器工作，TE＝1时，计数器处于禁止状态，即不计数。
LE（6脚）为锁存控制端，LE＝1，显示数据保持不变，但它的内部计数器仍正常工作。
a，b，c，d，e，f，g（1，15，14，13，12，3，2脚）为信号输出端，与七段显示器连接。
表1 CD4O110逻辑功能表2、LED八段数码显示管：数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。
（实物参照图片）【数码管的分类】数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
[数码管的驱动方式]数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
①静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
②动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
怎样测量数码管引脚，分共阴和共阳?找公共共阴和公共共阳首先，我们找个电源（3到5伏）和1个1K（几百的也欧的也行）的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED 会发光的找到一个就够了，，然后用GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。
相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳的。
也可以直接用数字万用表，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。
1）、内部结构：常见数码管的内部结构大体分为两类，一是共阴极，二是共阳极。
共阴就是将数码管内部SEL521，如图2a、b、c、d所示。
四例均为共阴极接法。
10脚的数码管管脚分为上下排列和左右排列两种，14脚为左右排列。