电子脉搏测试仪bxuy.docx

Xx学 院课程设计计说明书书课程名称称： 数数字电子子技术课课程设计计 题 目： 电子子脉搏计计设计 学生姓名名：专 业：班 级：学 号：指导教师师：日 期： 20009 年月日 学 院院 课课 程 设计 任务书一设计计题目：电子脉脉搏计设设计二主要要内容及及安排脉搏测试试仪是用用来测量量一个人人心脏跳跳动次数数的电子子仪器，也也是心电电图的主主要组成成部分。它它是用来来测量频频率较低低的小信信号。(1)实实现在115S内内测量11minn的脉搏搏数；(2)用用数码管管将测得得的脉搏搏数用数数字的形形式显示示；(3)测测量误差差小于±±4次/minn。(4)设设计电路路，在时时间允许许的情况况下要安安装测试试，分析析实验结结果，写写出设计计说明书书。 三、安排排进度6月122号：图图书馆收收集资料料6月144号：互互联网收收集资料料6月288号：资资料的整整理6月200号：模模拟电子子电路初初步完成成6月211号：设设计报告告初步完完成7月088号：论论题答辩辩四、总评评成绩指导教师师学生签名名电子脉搏搏计设计计一、设计计任务与与要求为更好的的运用所所学的知知识，加加深对电电子电路路的掌握握，达到到创新的的目的。通通过实践践制作一一个数字字频率计计，学会会合理的的利用集集成电子子器件制制作电路路基于数数字电路路和模拟拟电路的的课程设设计与制制作。简述了在在EDAA平台上上利用硬硬件描述述语言VVHDLL结合CCPLDD/FPPGA器器件，设设计了一一种数显显式脉搏搏测试仪仪。通过过测试和和实际应应用表明明：其性性能稳定定、工作作可靠、升升级方便便。实现现了对人人体脉搏搏的电子子测量，并并且能通通过外界界扩音器器实现听听诊的功功能。文文章给出出了系统统的功能能特点，设设计原理理，硬件件电路及及软件设设计等。该该系统利利用脉冲冲干扰动动平均值值法滤波波，在提提高精度度的同时时也大大大提高了了系统的的响应速速度，该该仪器成成本低，可可靠性高高，操作作方便。 电子子脉搏计计设计：由压电电陶瓷片片、三个个2输入入与或门门CD440700组成四四倍频器器、5555集成成定时器器、十进进制集成成块7441600N三片片、七段段数码管管(DCCH-HHEX）组成。， 74160N与它配套使用可直接驱动显示。脉搏测试试仪是用用来测量量一个人人心脏跳跳动次数数的电子子仪器，也也是心电电图的主主要组成成部分。它它是用来来测量频频率较低低的小信信号。要求： (1)实实现在115S内内测量11minn的脉搏搏数；(2)用用数码管管将测得得的脉搏搏数用数数字的形形式显示示；(3)测测量误差差小于±±4次/minn。二、方案案设计与与论证方案一1传感器器 将脉脉搏跳动动信号转转换为与与此相对对应的电电脉冲信信号。2 放大大整形电电路 把把传感器器的微弱弱电流放放大，微微弱电压压放大。3倍频器器 将整整形后所所得到的的脉冲信信号的频频率提高高。如将将15ss内传感感器所获获得的信信号频率率4倍频频，即可可得到对对应一分分钟的脉脉冲数，从从而缩短短测量时时间。4控制电电路 用用5555定时器器以保证证在基准准时间控控制下，使使4倍频频后的脉脉冲信号号送到计计数、显显示电路路中。5计数、译译码、显显示电路路 用来来读出脉脉搏数，并并以十进进制数的的形式由由数码管管显示出出来。6电源电电路 按按电路要要求提供供符合要要求的直直流电源源。上述测量量过程中中，由于于对脉冲冲进行了了4倍频频，计数数时间也也相应地地缩短了了4倍(15ss)，而而数码管管显示的的数字却却是lmmin的的脉搏跳跳动次数数。用这这种方案案测量的的误差为为±4次minn，测量量时间越越短，误误差也就就越大。方案二该方案是是首先测测出脉搏搏跳动55次所需需的时间间，然后后再换算算为每分分钟脉搏搏跳动的的次数，这这种测量量方法的的误差小小，可达达±1次minn。此方方案的传传感器、放放大与整整形、计计数、译译码、显显示电路路等部分分与方案案I完全全相同。方案的比比较：方案结结构简单单，易于于实现，但但测量精精度偏低低；方案案电路结结构复杂杂，成本本高，测测量精度度较高。根根据设计计要求，精精度为 ±4次minn，在满满足设计计要求的的前提下下，应尽尽量简化化电路，降降低成本本，故选选择方案案。大致致框图如如下：放大整形电路四倍频器信号发生555定时器解码显示三、单元元电路设设计与参参数计算算1传感感器脉搏传感感器的作作用是将将脉搏信信号转换换为响应应的电冲冲信号。脉脉搏传感感器是脉脉象检测测系统中中重要的的组成部部分，其其性能的的好坏直直接影响响到后置置电路的的处理和和结果的的显示。目目前典型型的脉搏搏传感器器有以下下三种：光电类类、压阻阻类和压压电类。在在这三种种当中目目前采用用最多的的是压电电型传感感器，其其工作原原理是利利用敏感感元件直直接把压压力转变变为电信信号。本次课程程设计中中是利用用函数信信号发生生器，使使用正弦弦波模拟拟人体脉脉搏跳动动。函数信号号发生器器2放大大与整形形 放大大电路多多种多样样，本次次实验采采用比较较简单、廉廉价的运运放电路路。由一一个运放放器和两两个电阻阻就组成成了符合合要求的的放大电电路。放放大倍数数可调，本本次放大大倍数大大约为110倍。由由于整形形电路比比较复杂杂，要想想较好的的对脉搏搏信号的的不规则则性进行行比较规规则的整整形是有有一定的的难道，初初次想到到的就是是用电压压比较器器进行整整形，但但是在模模拟软件件种不知知道那个个是电压压比较器器。干脆就就用一个个简单点点的与非非门进行行简单的的整形。经经过实验验，可以以放大，整整形正弦弦电路。 3. 倍倍频电路路由于我们们要在115s内内测量11minn内的脉脉搏数，所所以我们们要对脉脉搏进行行调频。660/115=44需要四四倍频电电路。如如将155s内传传感器所所获得的的信号频频率4倍倍频，即即可得到到对应一一分钟的的脉冲数数，从而而缩短测测量时间间。倍频频电路的的形式很很多，如如锁相倍倍频器、异异或门倍倍频器等等，由于于锁相倍倍频器电电路比较较复杂，成成本比较较高，所所以这里里采用了了能满足足设计要要求的异异或门组组成的44倍频电电路。和和构成二二倍频电电路，8和和8亦构成成二倍频频电路；两个二二倍频串串联组成成四倍频频电路。利利用第一一个异或或门的延延迟时间间对第二二个异或或门产生生作用，当当输入由由“0”变成“1”或由“1”变成“0”时，都都会产生生脉冲输输出。其其中电容容是为为了延时时，经过过测试，当当1=33uuf，cc2=33.8uuf，RR1=110k，RR2=110k的的时候能能达到四四倍频的的要求。电电路图如如下：4定时时电路555定定时器是是为了试试验在115s内内完成任任务，使使单稳态态的时间间长度为为15ss。所以以定时时时间为115s。本本试验采采用5555单稳稳态定时时电路。工工作原理理大概如如下：开关打上上，、都都为高电电平，由由于有电电容c33的存在在、THHR和TTHI为为低电平平。此时时输出为为低电平平，随着着电容的的充电，当当时间达达到155s的时时候，电电容两端端电压为为2/33,THHR和TTHI为为1/33，此时时输出变变为低电电平。时时间常数数有t=1.11RC可可以求得得。本次次试验 C=4.66uF RR=3MM.左图图分别为为电阻两两端电压压曲线和和5555定时器器的输出出端电平平。555单单稳态定定时电路路5计数数译码显显示本设计中中采用简简单的774LSS1600作为计计数器，因因为它是是十进制制计数器器无需改改装，直直接使用用。因为为脉搏测测试器中中需要上上百位的的数字。因因此，将将三片774LSS1600直接按按并行进进位方式式连接即即的千进进制计数数器。三三块芯片片的ENNP LLOADD CLLR都为为高电平平以保证证电路的的工作。其其中第二二第三块块芯片EENT为为高电平平，第一一块芯片片ENTT受5555定时时器的控控制。当当5555定时器器输出为为低电平平时，774LSS1600输入端端接收到到的是高高电平，开开始计数数；输出出为高电电平时，774LSS1600接收到到的是低低电平，停停止计数数（计数数结束）。此此时显示示的就是是15ss内的脉脉冲数了了。七段段数码管管与744LS1160的的连接方方式如下下： 74LLS1660的功功能表CLKRdLDEP ET工作状态态X0XX X置零向上10X X预置数X 1110 1保持X11X 0保持（但但C=00）向上111 1计数四、 总原理及及元器件件清单电电路工作作1、总电电路图：2、工作作原理：打上电源源开关，电电路各部部分开始始工作。首首先是信信号发生生器发生生的信号号，经过过四倍频频电路，频频率变成成了原来来的四倍倍；倍频频器的主主要作用用就是为为了计数数器能在在15ss内计算算出1mmin钟钟的脉冲冲数。脉脉冲数进进入七段段数码管管计数器器，计数数开始。来来一个脉脉冲计数数器就加加一。115s后后，定时时器输出出端电平平翻转，计计数器停停止工作作。显示示出脉搏搏跳动的的次数。3、元器器件清单单元件名称称类型及参参数 说说明集成块Cd40011一块集成块Cd40030与或门一一块集成块741660十进制计计数器，33块集成块IN5555555定定时器电阻3M/110k/10kk/100k/1100kk各一个电容33uff/6.8uff/4.6uff/100nf各一个集成块DCD-HEXX(七段段数码管管)3块函数发生生器函数发生生器（模模拟脉搏搏）1（4000mVV 1HHZ）开关J1一个电源VCC直流6VV五、仿真真调试与与分析模拟脉搏搏信号从从函数发发生器发发出，经经过运放放电路，放放大100倍后，进进入一个个电容、33个与或或门的延延时分频频。倍频频原理在在“倍频电电路”那部分分已经讲讲述清楚楚了。倍倍频后的的频率直直接送入入到7441600N解码码，解码码后就到到达七段段数码管管进行显显示。打上定时时器的开开关之后后，定时时的过程程实际上上就是电电容不断断充电的的过程。电电容上的的电压从从0到22/3这这段时间间就是我我们要定定时的时时间（115s）。开开始，5555定定时器oout端端口为低低电平，经经过外部部的非门门之后，变变成高电电平，7741660N C开始始工作此后，电电源经外外部电阻阻不断向向向 CC 充电电，当 C 上上电压升升到 2 /3 VV DDD 时，TTHR、TTRI两两端为11/3，输输出 VV 0 翻转，变变为1；1经过过非门变变成0，7741660N停停止工作作。故7741660N工工作的时时间为：T=11.1RRC=115s六、结论论与心得得：总体来说说，本次次实验独独立完成成，使我我受益匪匪浅。在在摸索该该如何设设计电路路使之实实现所需需功能的的过程中中，特别别有趣，培培养了我我的设计计思维，增增加了实实际操作作能力。我我觉得以以后更要要加强这这方面的的设计，提提高自己己的能力力.我觉觉得自己己的动手手能力有有了很大大的提高高;自信信心也增增强了.在课程程设计中中自己动动脑子解解决遇到到的问题题，书本本上的知知识有了了用武之之地，这这巩固和和深化了了自己的的知识结结构。这这次实习习恰恰给给我们提提供了一一个应用用自己所所学知识识的机会会，从到到图书馆馆查找资资料到对对电路的的设计对对电路定定位的再再到最后后电路的的成型，都都对我所所学的知知识进行行了检验验。可以以说，本本次设计计有苦也也有甜。 设计思思路是最最重要的的，只要要你的设设计思路路是成功功的，那那你的设设计已经经成功了了一半。因因此我们们应该在在设计前前做好充充分的准准备。我们要要熟练地地掌握课课本上的的知识，这这样才能能对试验验中出现现的问题题进行分分析解决决。 留留给我印印象最深深的是要要设计一一个成功功的电路路，必须须要有耐耐心，要要有坚持持的毅力力。在整整个电路路的设计计过程中中，花费费时间最最多的是是各个单单元电路路的连接接及电路路的细节节设计上上，如控控制电路路，基准准时间电电路等。在在多种方方案的选选择中，我我们仔细细比较分分析其原原理以及及可行的的原因，最最后还是是在老师师的耐心心指导下下，使整整个电路路可稳定定工作。 七、参考考文献： 1 闫石石编著.数字字电子技技术基础础（第五五版）.北京：高等教教育出版版社 2200662 崔瑞雪雪、张增增良编著著.电子子技术动动手实践践.北北京航空空航天大大学出版版社 2200773 康华光光编著.电子子技术基基础模拟拟部分（第第四版）.北京：高等教教育出版版社 1199884实实用医疗疗保健电电子装置置制作17