课程设计数字电子脉搏计.docx
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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:
实此刻15s内测量1min的脉搏数,而且显示其数字。
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.实此刻15秒内测量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。
二.整体框图
计时器
图1整体框图
方案设计:
此方案采纳脉搏传感器,74LS160计数器,集成运放放大电路,555组成的多谐振荡器,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内传感器所取得的信号频率4倍频,即可取得对应一分钟的脉冲数,从而缩短测量时刻。
555按时器是为了实验在规按时刻内完成任务。
本设计中采纳简单的74LS160作为计数器,因为它是十进制计数器无需改装,直接利用。
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
本实验采纳数电中常见的器件,如此咱们就能够够熟练地利用而且能够降低该电路的故障率。
以下为本实验所利用的器件。
序号
名称
型号
数量
备注
1
555定时器
CB555
1
2
七段译码器
DCD_HEX
6
3
十进制上升沿计数器
74LS160D
6
4
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
10KΩ
9
电阻
ROHM
1
Ω
10
电阻
ROHM
1
100KΩ
11
电阻
ROHM
1
Ω
12
电容
16CE470AX
1
μF
13
电容
16CE470AX
1
μF
14
电容
16CE470AX
1
μF
15
电容
16CE470AX
1
33μF
16
异或门
4070BD
4
两输入
17
单刀双掷开关
1
18
交流信号发生器
1
5000Hz,5V
表一元器件清单
一、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。
当输入全1时,输出为1。
当输入有0时,输出为0。
与门的这一功能决定它能够作为自动操纵的开关利用。
当A端接信号,B端接操纵端,B=1时,Y=A;B=0时,Y=0。
图2-2 74LS08内部框图及管脚图和真值表
3.74LS160其结构图如图2-3所示,管脚图如图2-4所示:
ENT、ENP为芯片的使能端,当ENT、ENP接高电平常芯片处于工作状态,接低电平常处于休眠状态。
咱们将这两头接高电平,使它一直工作。
CLR为清零端,CLR=0,QA~QD输出为0,CLR=1,芯片正常工作。
LOAD为同步置数端,低电平有效,当LOAD为低,且有下降沿来时,A、B、C、D四个数就并行置入,从QA,、QB、QC、QD输出。
RCO为进位端。
即由9变成0时,该端显现一个高电平。
时序图如图1-4所示。
图2-3 74LS160内部电路图
图2-474ls160逻辑图
4.555电路的内部结构如图2-5所示,按时器555是一种多功能集成电路,
只要在外部接上几个电阻和电容,就能够够组成施密特触发器、单稳态电路和多谐
振荡器。
输入
输出
TH
VO
Dis
×
<
VCC
<
VCC
>
VCC
×
<
VCC
>
VCC
×
L
H
H
H
L
H
不变
L
导通
截止
不变
导通
图2-5555按时器内部原理图及真值表
5.与非门74LS04为一个反向器,其原理图与真值表如图2-6所示。
A=0时,Y=1。
A=1时,Y=0。
图2-6与非门逻辑图
6.除要紧元件外,咱们还用到了四输入数码管,电阻电容等,其逻辑图如图2-7所示:
图2-7数码管
关于数码管,其直值表如下:
4
3
2
1
OUT
4
3
2
1
OUT
0
0
0
0
0
0
1
0
1
5
0
0
0
1
1
0
1
1
0
6
0
0
1
0
2
0
1
1
1
7
0
0
1
1
3
1
0
0
0
8
0
1
0
0
4
1
0
0
1
9
表二:
数码管输出与输入的关系真值表
四、各功能模块及其原理:
功能模块
1、交流信号模块(如图3-1)
图3-1交流信号模块
2.放大整形电路(如图3-2)
由一个运放器和三个电阻就组成了符合要求的放大电路。
放大倍数可调,本次放大倍数大约为11倍,用一个与非门进行简单的整形。
通过实验,能够放大,整形正弦电路。
图3-2放大整形电路
3.倍频电路(如图3-3)
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较复杂,本钱比较高,因此那个地址采纳了能知足设计要求的异或门组成的4倍频电路。
利用第一个异或门的延迟时刻对第二个异或门产生作用,当输入由“0”变成“1”或由“1”变成“0”时,都会产生脉冲输出。
其中电容C是为了延时,通过测试,当C1=33uf,C2=,R4=10k,R1=10k的时候能达到四倍频的要求。
图3-3倍频电路
4.时刻操纵电路(如图3-4)
555按时器是为了实验在规按时刻内完成任务,操纵电路工作的基准时刻。
如图十基准时刻产生电路。
图3-4时刻操纵电路
5.计数显示电路(如图3-5)
将三片74LS160直接按并行进位方式连接即的千进制计数器。
三块芯片的ENPLOADCLR都为高电平以保证电路的工作。
图3-5计数显示电路
6、时刻显示电路(如图3-6)
将两片74LS160直接按并行进位方式连接即的百进制计数器。
图3-6时刻显示电路
7、倒数计不时刻显示电路(如图3-7)
图3-7倒数计不时刻显示电路
五、整体电路显示图如图4-1
工作原理:
打上电源开关,电源各部份开始工作,第一是信号发生器发生的信号,通过四倍频电路,频率变成原先的四倍:
倍频器的要紧作用确实是为了计数器能在15s内计算出1min钟的脉搏数,脉冲数进入数码管计数器,倒计时到10,计数开始,来一个脉冲计数器就加1,15s后按时器输出端电平翻转,计数器停止工作,显示出跳动脉搏的次数。
图4-1整体电路图
六总结
书上得来终觉浅,绝知此事要躬行。
通过本次课程设计,学生们真正使课堂学习与动手实践结合起来,提高了同窗们的自学能力、动手能力和分析问题的能力。
让咱们更深刻的明白得各个器件的功能及其应用。
在大量的实验中,我总结出一种简单易行的设计方式,能够直接跳过列真值表、状态转换图和逻辑公式。
不仅能够节省时刻,而且也使电路加倍简单有效。
我相信在以后的电路设计中会带来专门大的帮忙。
另外,课程设计还使咱们学到了诸如信息检索,文档阅读,和各类软件的应用等知识,培育了咱们考虑情形全面,做事认真,在碰到困难时不急不躁,平复分析问题的适应。
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