数字心率监护计

1 设计任务描述

1.1设计题目：数字心率监护计

1.2 设计要求

1.2.1 设计目的

（1）掌握数字心率监护计的构成、原理与设计方法；

（2）熟悉集成电路的使用方法。

1.2.2 基本要求

（1）用传感器测量心率，把心率转换为可测信号，测出1分钟内心跳次数；

（2）常规与快速心率测量的切换，设计振荡器及分频系统，闸门时间：

1s,0.5s；

（3）心脏偷停的监护（建议设为2S左右，也可自行设置或可根据实际情况调节）

（4）可控制的计数、锁存、译码显示系统。

1.2.3 发挥部分

（1）心率超过100报警；

（2）心率低于50报警。

2 设计思路

（一）概述总体设计思路：

根据此次课程设计的要求,我设计的数字心率计基本电路由八个部分组成，其中振荡器和分频器组成产生闸门时间的信号发生器，由计数器、译码器和显示器组成数字心率计系统。跳信号送入计数器进行计数，把累计的结果以“个”“十”“百”的十进制数字显示出来。再由比较器，锁存器，D 触发器和计数器够成报警电路。最后还要在系统中还要加进一些控制电路来完善系统的功能。

（二）具体各基本电路的分析：

1 振荡电路设计：可采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器

选用555定时器构成多谐振荡器，振荡器的频率为100赫兹。

2 分频电路设计：采用4片74LS90级联，其中三个十进制一个三进制最

终得到的方波信触发JK触发器

3 由555定时器构成的单稳态触发器被从JK触发器的信号触发，通过电

阻的选择产生30s和60s的闸门时间。

4 传感器把信号传入由555定时器构成的施密特触发器正形成方波。

5 计数译码显示电路设计：心跳信号和闸门信号通过与门触发计数器和

锁存器，计数器和锁存器再将所得信号送入译码器，译码器把二进制数转换成十进制数由显示器显示出来。

6 比较报警电路设计：用二个74HC85比较器组成，一部分是数值大于

100的;另一部分是数值小于50的。由计数器输送信号通过比较器和已经定义好的数相比较，从而来判断心跳的次数是否超出预定的值，如果是则给报警电路一个信号。

7 心脏偷停电路的设计：如果心脏偷停就会触发由555定时器构成的可

重复的单稳态触发器，后者产生信号通过功率放大器带动扬声器报警。

8（一），555定时器构成的单稳态触发器控制锁存器的锁存端当一次测量结束时把记录的数值保留在显示器上。同时555定时器构成的单稳态触发器通过对电阻的选择，选取是30s还是60s的测量时间（二），555定时器构成的单稳态触发器控制计数器的清零端当一次测量结束时自动的把数值清零。同时555定时器构成的单稳态触发器通过对电阻的选择，选取是30s 还是60s的测量时间。

3设计方框图

4各部分电路设计及参数计算

4.1信号产生电路设计及其参数计算

4.1.1 信号产生电路设计

1．触发信号的最终形式：

图4.1 触发信号

2. 信号产生部分：

利用NE555直接产生100Hz直接供给计数器。NE555的1角为接地，2、6角外部数据输入端，3角输出端，4角复位，5角阈置电压端，7角放电端，8角

电源端。 当电路图连接好之后，只要接通电源，在其输出端便可获得矩形脉冲。用555定时器构成的多谐振当器是一种时钟源，它没有稳定的状态，同时不需要外加触发器，就能输出一定频率的矩形脉冲，调节1R ,2R 使其在输出端获得频率为100Hz 的信号。电阻1R ,2R 和电容C 构成了RC 定时电路，电容C 在 1/3Vcc~2/3Vcc 之间周而复始的进行充放电过程，在输出端就得到一系列的矩形脉冲信号。

4.1.2 信号产生电路参数计算

电容器C 放电所需时间为：

22ln 20.7PL t R C R C =≈ 4.1.1

向电容C 充电，即c v 有13

CC V 上升到2

3CC V 所需时间为：

120.7()ph t R R C =+

4.1.2 则频率为： 121.43

(2)f R R C

=

+ 4.1.3

欲使产生100HZ ，C=0.01uF ，25R =KΩ， 则根据公式4.2.3可计算得：

1 4.3R =KΩ

4.2 闸门时间单稳态的设计和计算

图4.2 单稳态触发电路

4.2.1 单稳态电路的参数： 公式： 1.1w t RC

因为取tw=30s 和60s 且令C=30uF 所以R1=90K,R2=180K 这样就能产生30s 和60s 的闸门时间。

4.3 计数，锁存，译码，显示电路的设计

4.3.1 译码显示电路：

对于译码显示电路,我使用的是7448集成四一七线译码器，7448是BCD 码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。在电路的整体设计中需要计数个，十，百位所以因此需要三个译码电路，即需要三块7448来完成译码功能。我使用的显示器是共阴极七端数码显示管，它的a.b.c.d.e.f 七个拐脚分别接接到7448译码器的七个输出端子。

图4.3 计数锁存译码显示电路

4.3.2 计数电路

个，十，百位计数均由利用三片74160组成10进制递增计数器来完成进。图所示，其中个位计数器接成十进制形式。将个位计数器的进位输出控制端（RCO ）接至十位计数器触发端（CP ），完成个位对十位计数器的进位控制。同样十位对百位计数器触发端（CP ），完成十位对百位计数器的进位控制。所有计数允许端都接高电平1。清零端串联接到一起接到由555构成的单稳态触发器。

4.3.3锁存电路

图4.3a) 锁存电路

由三个74LS194并联构成所存系统它的输入端接计数器的输出端，左串行和右串行都接低电平，清零端都接到高电平。它的锁存端接到由555构成的单稳态触发器，

当单稳态选择tw 为30s 和60s 当一次测量结束时s0和s1都为低电平锁存器为锁存状态把数锁在显示器上。S0和s1都为高电平时锁存器为让数通过状态。

4.4整形电路