1、一、設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)一個(gè)人體脈搏計(jì),要求能夠?qū)崿F(xiàn)在30s內(nèi)測(cè)量人的脈搏跳動(dòng)次數(shù),并且 將脈搏次數(shù)顯示出來(lái).正常人的脈搏數(shù)為 6080次/min,嬰兒為90100次/min, 老人為100150次/min.電路原理框圖如圖1所示.圖1脈搏計(jì)原理框圖將脈搏跳動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào),放大整形后進(jìn)行二倍頻,并在30s (基準(zhǔn)時(shí)間)內(nèi)對(duì)此信號(hào)計(jì)數(shù),便得到了 1min脈搏數(shù).二、技術(shù)指標(biāo)1 .設(shè)計(jì)人體脈搏計(jì)數(shù)器并用 LED顯示.2. 誤差為土 2次/min.三、設(shè)計(jì)要求1. 在選擇器件時(shí),應(yīng)考慮本錢(qián).2 .根據(jù)技術(shù)指標(biāo)通過(guò)分析計(jì)算確定電路形式和元器件參數(shù).3 .主要器件：74LS74雙D觸發(fā)器；74LS

2、47或4LS48譯碼器；74LS163 計(jì)數(shù)器；(5)OP07等.四、實(shí)驗(yàn)要求1 .根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路.2. 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析.五、推薦參考資料1. 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試.M武漢：華中理工大學(xué)出版社,2000 年2. 閻石.數(shù)字電子技術(shù)根底.M北京：高等教育出版社,2006年3. 付家才.電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐.M北京：高等教育出版社,2004年六、根據(jù)要求撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告年月日年月_0年月_0指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)教師學(xué)生簽字成績(jī)?cè)u(píng)定表評(píng)語(yǔ)、建議或需要說(shuō)明的問(wèn)題：指導(dǎo)教師簽字：日期：成績(jī)?nèi)梭w脈搏計(jì)的設(shè)計(jì)一、概述脈搏計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用非常廣泛,它是用來(lái)測(cè)量一個(gè)人心臟跳動(dòng)次數(shù)的

3、電子 儀器,也是心電圖的主要組成局部,用來(lái)測(cè)量頻率較低的小信號(hào).其原理適用丁 很多聲控器械,它涉及到時(shí)序邏輯電路如何設(shè)計(jì)、 分析和工作等方面.通過(guò)此電 路更深刻的了解時(shí)序邏輯部件的工作原理,從而掌握如何根據(jù)需要設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求 的各種電路圖,解決生活中的實(shí)際問(wèn)題,將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用丁實(shí)踐中.設(shè)計(jì)任務(wù)技術(shù)指標(biāo)；1. 要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)測(cè)量人體的脈搏跳動(dòng)次數(shù).2. 設(shè)計(jì)人體脈搏計(jì)數(shù)器并用 LED顯示.二、方案說(shuō)明此方案采用脈搏傳感器,74LS160計(jì)數(shù)器,集成運(yùn)放放大電路,555構(gòu)成的 多諧振蕩器,異或門(mén)組成的4倍頻電路等電路.脈搏傳感器的作用是將脈搏信號(hào) 轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的電脈沖信號(hào).放大電路多種多樣,本次

4、實(shí)驗(yàn)采用比較簡(jiǎn)單、廉價(jià)的 運(yùn)放電路.由一個(gè)運(yùn)放器和三個(gè)電阻就組成了符合要求的放大電路.放大倍數(shù)可調(diào),本次放大倍數(shù)大約為11倍.倍頻電路要對(duì)脈搏進(jìn)行調(diào)頻,如將 15s內(nèi)傳感 器所獲得的信號(hào)頻率4倍頻,即可得到對(duì)應(yīng)一分鐘的脈沖數(shù),從而縮短測(cè)量時(shí)間. 555定時(shí)器是為了試驗(yàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù). 本設(shè)計(jì)中采用簡(jiǎn)單的74LS16 0作 為計(jì)數(shù)器,由于它是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器無(wú)需改裝, 直接使用.由于脈搏測(cè)試器中需要 上白位的數(shù)字.因此,將三片74LS160直接按并行進(jìn)位方式連接即的千進(jìn)制計(jì)數(shù) 器.原理框圖如圖1所示.圖1人體脈搏計(jì)原理框圖三、電路設(shè)計(jì)1.傳感器本次設(shè)計(jì)中是利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,使用正弦波模擬人體

5、脈搏跳動(dòng).如圖函數(shù)信號(hào)發(fā)生器XFG1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2.放大整形電路由一個(gè)運(yùn)放器和三個(gè)電阻就組成了符合要求的放大電路. 放大倍數(shù)可調(diào),本 次放大倍數(shù)大約為11倍,用一個(gè)與非門(mén)進(jìn)行簡(jiǎn)單的整形. 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),可以放大, 整形正弦電路.如圖3放大整形電路.R79.1knioun圖3 放大整形電路3. 倍頻電路倍頻電路的形式很多,如鎖相倍頻器、異或門(mén)倍頻器等,由丁鎖相倍頻器電 路比較復(fù)雜,本錢(qián)比較高,所以這里采用了能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的異或門(mén)組成的4倍頻電路.利用第一個(gè)異或門(mén)的延遲時(shí)間對(duì)第二個(gè)異或門(mén)產(chǎn)生作用,當(dāng)輸入由“0變成“1或由“1變成“0時(shí),都會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出.其中電容 C是為了延時(shí), 經(jīng)過(guò)測(cè)試,當(dāng)C1=3

6、3uf, C2=3.8uf, R4=10K R1=10k的時(shí)候能到達(dá)四倍頻的要求. 如圖4倍頻電路.D7DBD 1OYR4 R10k0U4A407OBD 1Or4070BD 10V圖4倍頻電路4. 時(shí)間限制電路555定時(shí)器是為了試驗(yàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù),限制電路工作的基準(zhǔn)時(shí)間 如圖5基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路.74ALS04BM圖5基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路5. 計(jì)數(shù)顯示電路將三片74LS160直接按并行進(jìn)位方式連接即的千進(jìn)制計(jì)數(shù)器.三塊芯片的ENP LOAD CLR為高電平以保證電路的工作.其中第二第三塊芯片ENT為高電平,第一塊芯片ENTS 555定時(shí)器的限制.當(dāng)555定時(shí)器輸出為低電平時(shí),74LS160 輸

7、入端接收到的是高電平,開(kāi)始計(jì)數(shù)；輸出為高電平時(shí),74LS160接收到的是低電平,停止計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)結(jié)束.此時(shí)顯示的就是15s內(nèi)的脈沖數(shù)了.數(shù)碼管與 74LS160的連接方式如圖6計(jì)數(shù)顯示電路.圖6計(jì)數(shù)顯示電路四、性能的測(cè)試按電路圖連接好電路,開(kāi)始仿真測(cè)試,信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的模擬脈搏信號(hào)經(jīng) 過(guò)放大整形電路和倍頻電路的處理頻率變大, 由555定時(shí)器限制時(shí)間電路限制時(shí) 問(wèn),保證電路在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行工作,最后計(jì)數(shù)器上顯示的數(shù)字即為在該模擬信 號(hào)下的1分鐘內(nèi)的脈搏數(shù).仿真測(cè)試過(guò)程如圖 7所示.XFG1R7 19.1k QU1U2U3A4NAND23TTc0 R2 210kQPAMP3TVIRTUAL5 R4 6

8、 WL 10k Q 4070BD10VU4AU6AU5A40708叩曲, 10k一 4070BD10VQ4070BD 10VVCC6VR3100k QC1±33uFC2±3.8uFR53MQ1112R63M13VCCRST OUDISTHRTRICONA110U8A74ALS04BMC3±4.6C4 l 10nFGND555 VIRTUALU11U12U13DCDHDCDH仍723181 14DCDHEX292228DA RP TC LKN NL CcA B C D E E U7 74160NDARPTCLKNNLCcA B C DEEU9 74160262524

9、27DA RP TC LKN NL CcA B C D E E U10 74160N圖7系統(tǒng)總仿真五、結(jié)論、性?xún)r(jià)比該方案根本實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書(shū)中的要求,即完成了規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)試出脈搏數(shù)的 根本要求.但在個(gè)別單元電路仍然有問(wèn)題存在, 比方限制時(shí)間電路即555定時(shí)電 路的設(shè)計(jì)方面并不理想,不能較好的限制測(cè)試脈搏時(shí)間,還有一些細(xì)節(jié)方面仍然 都有問(wèn)題存在,但總體上實(shí)現(xiàn)了題目的要求.在總體設(shè)計(jì)方面,各個(gè)電路之間的聯(lián)系,以及各個(gè)單元電路的連接和設(shè)計(jì) 上較為簡(jiǎn)單明了,總體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,容易理解,雖然限制時(shí)間電路即555定時(shí) 電路有問(wèn)題存在,不能較好的限制測(cè)試脈搏時(shí)間,但根本到達(dá)了要求.本次設(shè)計(jì) 采用的器件和芯片比較

10、常見(jiàn),即74LS160計(jì)數(shù)器,555定時(shí)器等都是較為常見(jiàn)的 器件,總體來(lái)說(shuō)性?xún)r(jià)比比較適宜.參考文獻(xiàn)20001 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試.M武漢：華中理工大學(xué)出版社, 年2 閻石.數(shù)字電子技術(shù)根底.M北京：高等教育出版社,2006年3 付家才.電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐.M北京：高等教育出版社,2004年XFG1R7U1U29.1k QNAND2PAMP3TVIRTUAL0R2_2R310kQ*原100k QVCC6VU1115'141617DCA B C DE EP TN NA R O L L CKLVCC附錄I總電路圖U3A5 R4 6/10k Q4070BD10VU12DCDHE18RA

11、B C D Q Q Q QOCU4A4070BDC133uFR5 3MQ112R63U5A10V 4070BD10VC3 *4.6uF10nFU6A10kS 4070BD 10VC2±3.8uFA1C4VCCRST OUDISTHRTRICONGND1310U8A74ALS04B555 VIRTUALU77416220NU13DCDHEDCDHEX292327U974160NU1074160N28DCE EP TN NAR OL L CKL3 4 5 6DCE EP TN NA R O L L CKLrr 3|4 | 5 6附錄II元器件清單序號(hào)編虧名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1U1集成塊COMPARATOR_VIRTUAL12U3A,U4A,U5A,U6A異或門(mén)4070BD43U7,U9,U