电子脉搏测试仪.docx
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电子脉搏测试仪.docx
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电子脉搏测试仪
电子脉搏测试仪
课程设计说明书
课程称号:
数字电子技术课程设计
题目:
电子脉搏计设计
先生姓名:
专业:
班级:
学号:
指点教员:
日期:
2020年月日
学院
课程设计任务书
一.设计标题:
电子脉搏计设计
二.主要内容及布置
脉搏测试仪是用来测量一团体心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成局部。
它是用来测量频率较低的小信号。
(1)实如今15S内测量1min的脉搏数;
(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的方式显示;
(3)测量误差小于±4次/min。
(4)设计电路,在时间允许的状况下要装置测试,剖析实验结果,写出设计说明书。
三、布置进度
6月12号:
图书馆搜集资料
6月14号:
互联网搜集资料
6月28号:
资料的整理
6月20号:
模拟电子电路初步完成
6月21号:
设计报告初步完成
7月08号:
论题争辩
四、总评效果
指点教员
先生签名
电子脉搏计设计
一、设计义务与要求
为更好的运用所学的知识,加深对电子电路的掌握,到达创新的目的。
经过实际制造一个数字频率计,学集合理的应用集成电子器件制造电路基于数字电路和模拟电路的课程设计与制造。
简述了在EDA平台上应用硬件描画言语VHDL结合CPLD/FPGA器件,设计了一种数显式脉搏测试仪。
经过测试和实践运用说明:
其功用动摇、任务牢靠、晋级方便。
完成了对人体脉搏的电子测量,并且能经过外界扩音器完成听诊的功用。
文章给出了系统的功用特点,设计原理,硬件电路及软件设计等。
该系统应用脉冲搅扰动平均值法滤波,在提高精度的同时也大大提高了系统的照应速度,该仪器本钱低,牢靠性高,操作方便。
电子脉搏计设计:
由压电陶瓷片、三个2输入与或门CD4070组成四倍频器、555集成定时器、十进制集成块74160N三片、七段数码管(DCH-HEX〕组成。
,74160N与它配套运用可直接驱动显示。
脉搏测试仪是用来测量一团体心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成局部。
它是用来测量频率较低的小信号。
要求:
(1)实如今15S内测量1min的脉搏数;
(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的方式显示;
(3)测量误差小于±4次/min。
二、方案设计与论证
方案一
1传感器将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。
2缩小整形电路把传感器的微弱电流缩小,微弱电压缩小。
3倍频器将整形后所失掉的脉冲信号的频率提高。
如将15s内传感器所取得的信号频率4倍频,即可失掉对应一分钟的脉冲数,从而延长测量时间。
4控制电路用555定时器以保证在基准时间控制下,使4倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。
5计数、译码、显示电路用来读出脉搏数,并以十进制数的方式由数码管显示出来。
6电源电路按电路要求提供契合要求的直流电源。
上述测量进程中,由于对脉冲停止了4倍频,计数时间也相应地延长了4倍(15s),而数码管显示的数字却是lmin的脉搏跳动次数。
用这种方案测量的误差为±4次/min,测量时间越短,误差也就越大。
方案二
该方案是首先测出脉搏跳动5次所需的时间,然后再换算为每分钟脉搏跳动的次数,这种测量方法的误差小,可达±1次/min。
此方案的传感器、缩小与整形、计数、译码、显示电路等局部与方案I完全相反。
方案的比拟:
方案Ⅰ结构复杂,易于完成,但测量精度偏低;方案Ⅱ电路结构复杂,本钱高,测量精度较高。
依据设计要求,精度为±4次/min,在满足设计要求的前提下,应尽量简化电路,降低本钱,应选择方案Ⅰ。
大致框图如下:
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照应的电冲信号。
脉搏传感器是脉象检测系统中重要的组成局部,其功用的好坏直接影响到后置电路的处置和结果的显示。
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,其任务原理是应用敏感元件直接把压力转变为电信号。
本次课程设计中是应用函数信号发作器,运用正弦波模拟人体脉搏跳动。
函数信号发作器
2.缩小与整形
缩小电路多种多样,本次实验采用比拟复杂、廉价的运放电路。
由一个运放器和两个电阻就组成了契合要求的缩小电路。
缩小倍数可调,本次缩小倍数大约为10倍。
由于整形电路比拟复杂,要想较好的对脉搏信号的不规那么性停止比拟规那么的整形是有一定的难道,初次想到的就是用电压比拟器停止整形,但是在模拟软件种不知道那个是电压比拟器。
…干脆就用一个复杂点的与非门停止复杂的整形。
经过实验,可以缩小,整形正弦电路。
3.倍频电路
由于我们要在15s内测量1min内的脉搏数,所以我们要对脉搏停止调频。
60/15=4需求四倍频电路。
如将15s内传感器所取得的信号频率4倍频,即可失掉对应一分钟的脉冲数,从而延长测量时间。
倍频电路的方式很多,如锁相倍频器、异或门倍频器等,由于锁相倍频器电路比拟复杂,本钱比拟高,所以这里采用了能满足设计要求的异或门组成的4倍频电路。
U9a和U9b构成二倍频电路,U8a和U8b亦构成二倍频电路;两个二倍频串联组成四倍频电路。
应用第一个异或门的延迟时间对第二个异或门发生作用,当输入由〝0〞变成〝1〞或由〝1〞变成〝0〞时,都会发生脉冲输入。
其中电容c是为了延时,经过测试,当c1=33uf,c2=3.8uf,R1=10k,R2=10k的时分能到达四倍频的要求。
电路图如下:
4.定时电路
555定时器是为了实验在15s内完成义务,使单稳态的时间长度为15s。
所以定时时间为15s。
本实验采用555单稳态定时电路。
任务原理大约如下:
开关打上,RST、Vcc都为高电平,由于有电容c3的存在、THR和THI为低电平。
此时输入为低电平,随着电容的充电,事先间到达15s的时分,电容两端电压为2/3Vcc,THR和THI为1/3Vcc,此时输入变为低电平。
时间常数有t=1.1RC可以求得。
本次实验C=4.6uFR=3M.左图区分为电阻两端电压曲线和555定时器的输入端电平。
555单稳态定时电路
5.计数译码显示
本设计中采用复杂的74LS160作为计数器,由于它是十进制计数器无需改装,直接运用。
由于脉搏测试器中需求上百位的数字。
因此,将三片74LS160直接按并行进位方式衔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任务。
其中第二第三块芯片ENT为高电平,第一块芯片ENT受555定时器的控制。
当555定时器输入为低电往常,74LS160输入端接纳到的是高电平,末尾计数;输入为高电往常,74LS160接纳到的是低电平,中止计数〔计数完毕〕。
此时显示的就是15s内的脉冲数了。
七段数码管与74LS160的衔接方式如下:
74LS160的功用表
CLK
Rd’
LD’
EPET
任务形状
X
0
X
XX
置零
向上
1
0
XX
预置数
X
1
1
01
坚持
X
1
1
X0
坚持〔但C=0〕
向上
1
1
11
计数
四、总原理及元器件清单电路任务
1、总电路图:
2、任务原理:
打上电源开关,电路各局部末尾任务。
首先是信号发作器发作的信号,经过四倍频电路,频率变成了原来的四倍;倍频器的主要作用就是为了计数器能在15s内计算出1min钟的脉冲数。
脉冲数进入七段数码管计数器,计数末尾。
来一个脉冲计数器就加一。
15s后,定时器输入端电平翻转,计数器中止任务。
显示出脉搏跳动的次数。
3、元器件清单
元件称号
类型及参数
说明
集成块
Cd4011
一块
集成块
Cd4030
与或门一块
集成块
74160
十进制计数器,3块
集成块
IN555
555定时器
电阻
3M/10k/10k/10k/100k
各一个
电容
33uf/6.8uf/4.6uf/10nf
各一个
集成块
DCD-HEX(七段数码管)
3块
函数发作器
函数发作器〔模拟脉搏〕
1〔400mV1HZ〕
开关
J1
一个
电源
VCC
直流6V
五、仿真调试与剖析
模拟脉搏信号从函数发作器收回,经过运放电路,缩小10倍后,进入一个电容、3个与或门的延时分频。
倍频原理在〝倍频电路〞那局部曾经讲述清楚了。
倍频后的频率直接送入到74160N解码,解码后就抵达七段数码管停止显示。
打上定时器的开关之后,定时的进程实践上就是电容不时充电的进程。
电容上的电压从0到2/3Vcc这段时间就是我们要定时的时间〔15s〕。
末尾,555定时器out端口为低电平,经过外部的非门之后,变成高电平,74160NC末尾任务…尔后,电源经外部电阻不时向向C充电,当C上电压升到>2/3VDD时,THR、TRI两端为1/3Vcc,输入V0翻转,变为1;1经过非门变成0,74160N中止任务。
故74160N任务的时间为:
T=1.1RC=15s
六、结论与心得:
总体来说,本次实验独立完成,使我收获颇丰。
在探索该如何设计电路使之完成所需功用的进程中,特别幽默,培育了我的设计思想,添加了实践操作才干。
我觉妥以后更要增强这方面的设计,提高自己的才干.我觉得自己的入手才干有了很大的提高;自决计也增强了.在课程设计中自己动脑子处置遇到的效果,书本上的知识有了用武之地,这稳固和深化了自己的知识结构。
这次实习恰恰给我们提供了一个运用自己所学知识的时机,从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路定位的再到最后电路的成型,都对我所学的知识停止了检验。
可以说,本次设计有苦也有甜。
设计思绪是最重要的,只需你的设计思绪是成功的,那你的设计曾经成功了一半。
因此我们应该在设计前做好充沛的预备。
我们要熟练地掌握课本上的知识,这样才干对实验中出现的效果停止剖析处置。
留给我印象最深的是要设计一个成功的电路,必需要有耐烦,要有坚持的毅力。
在整个电路的设计进程中,破费时间最多的是各个单元电路的衔接及电路的细节设计上,如控制电路,基准时间电路等。
在多种方案的选择中,我们细心比拟剖析其原理以及可行的缘由,最后还是在教员的耐烦指点下,使整个电路可动摇任务。
七、参考文献:
[1]闫石编著.«数字电子技术基础〔第五版〕».北京:
初等教育出版社2006
[2]崔瑞雪、张增良编著.«电子技术入手实际».北京航空航天大学出版社2007
[3]康华光编著.«电子技术基础模拟局部〔第四版〕».北京:
初等教育出版社1998
[4]«适用医疗保健电子装置制造»
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